CN203499918U - 恒频发电的风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种靠机械传动实现风力变速、恒频发电的风力发电装置，其主要特征是，由一个输入端输入扭矩，经过本装置变速后，经两类输出端输出扭矩，两类输出端的单位时间输出的转数之和由输入端单位时间输入的转数决定，两类输出端单位时间各自输出的转数由该输出端连接的负载特点决定，本装置的两类输出端各连接自身的发电机，其中一类发电机为主发电机，其单位时间输出转数设定为定值，保证恒频发电，所发电力直接并入电网，另一类发电机为辅发电机，其单位时间转数不确定，所发电力可不并入电网，或经集中处理后并入电网。本发电装置前级要设变速箱，对风机叶轮输出的扭矩进行前级变速。本实用新型在风力发电领域应用前景十分广阔，不仅能大幅度降低风力发电机生产成本，并能从根本上消除风电的高次谐波，提高电网质量。

Description

恒频发电的风力发电装置

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电装置，特别是一种靠机械传动实现风力变速、恒频发电的风力发电装置。 

背景技术

鉴于风力不稳定，目前，风力发电机所发电力的频率、相位、电压是不固定的，为保证风力发电场所发的电力能并入国家电网，风力发电场要安装专用的电力调频、调相、调压装置，对风力发电机所发电力进行后处理，使风力发电机所发电力的频率、相位和电压等主要电力参数与国家电网匹配，而后才能并入国家电网。这种后处理装置，不仅要耗大量资金，且该装置是依托电子技术实现的，性能不稳定，并同步伴生某些对国家电网不利的高次谐波。 

发明内容

本实用新型的目的是针对上述技术中存在的不足，提供一种靠机械传动实现风力变速、恒频发电的风力发电装置；用该装置制造的风力发电机所发的主要电力的频率不因风机叶轮的转速改变而改变。 

本实用新型的目的是这样实现的，包括装置的主动转子、第一从动转子、第二从动转子之一、第二从动转子之二、第二从动转子之二的扭矩的产生并输出的装置、第三发电机、第二从动转子之三、第一发电机定子、第一发电机转速与转向控制装置、第一发电机定子从动装置、第二发电机定子、端盖、轴承及密封总成、外壳、紧固件、扭矩输入端。其特征是：本装置是由圆筒形外壳和两个圆柱体的左、右两个端盖封装的综合体，左、右两端盖分别固定在外壳轴线两端；主动转子为同轴心的两个圆柱体的连接体，与其配套的两套轴承及密封总成分别在该连接体的左侧的圆柱体轴线两侧，分别安装在左端盖轴心线左右两端，主动转子的右侧的圆柱体是一个齿轮；第一从动转子为同轴心的由一轴连接左、右两个齿轮的连接体，它分别与四个转子相互配合，第一、它的左齿轮与主动转子齿轮相互啮合，第二、它的右齿轮与第二从动转子之一的齿轮部分相互外啮合，第三、它的右齿轮又与第二从动转子之二的齿轮部分相互内啮合，第四、它的轴安装在第二从动转子之三上；第二从动转子之三是同轴心的左、中、右三个圆柱体的连接体，与其配套的两套轴承及密封总成分别在该连接体轴心线两端，该连接体与主动转子同轴心线，其左侧轴承及密封总成安装在主动转子轴心孔内，右侧轴承及密封总成安装在右端盖的外罩上，第二从动转子之三的中部的圆柱体开有与轴心线平行的圆柱形孔，第一从动转子的轴安装在该孔内，孔的轴线两端分别各设一套轴承及密封总成，安装在该孔的轴线两端，该孔内安装第二发电机定子，第一从动转子的中部的轴与第二发电机的转子同体；在右端盖沿其轴线开有圆柱形孔，在该孔内贴孔内侧壁安装第一发电机的定子，并在孔内附设第一发电机转速与转向控制装置，第二从动转子之一是同轴心的两个圆柱体的连接体，该连接体的右侧的圆柱体是发电机的转子，该发电机转子轴线两端分别各设一套轴承及密封总成，依托右端盖安装；第二从动转子之二为与主动转子同轴心线的套在主动转子外的圆筒体，该圆筒体两端分别设一套轴承及密封总成，分别安装在本装置的左、右两端盖上，第二从动转子之二的扭矩的产生并利用的装置是一个齿轮综合体和与其配套的第三发电机，该齿轮综合体的转动轴与第一发电机主轴平行，该轴两端分别各设一轴承及密封总成，依托外壳安装，第二从动转子之二与该齿轮综合体的齿轮部位相对应的部位是齿轮，这两个齿轮相互啮合，该齿轮综合体的轴端部对接与其配套的第三发电机，该发电机固定在端盖上；第二从动转子之一沿轴线开孔，第二从动转子之三的右侧的圆柱体在该孔内穿过，第一从动转子的右侧的圆柱体与第二从动转子之一的左侧的圆柱体是一对规格相同的相互啮合的齿轮，第二从动转子之二与第一从动转子右齿轮部位相对应的部位是内齿轮，二者相互啮合；第一发电机的定子通过第一发电机定子从动装置从属于第二从动转子之三转动，该从动装置由一个轴、三个齿轮和四套轴承和密封总成组成，在第一发电机定子两侧分别设一轴承及密封总成，依托右端盖安装，在右端盖上开有与右端盖轴线平行的孔，第一发电机定子的从动装置的轴在该孔内穿过，该轴两端分别各设一套轴承及密封总成，依托右端盖安装，在该轴中部安装一个与轴刚性连接的齿轮，在发电机的定子的外侧壁上与该齿轮相对应的部位设齿轮，这两个齿轮相互啮合；在该轴的右端部安装一个与该轴中部所安装的齿轮规格相同的与该轴刚性连接的齿轮，在第二从动转子之三的右端部安装一个与其刚性连接的齿轮，上述两个齿轮相互啮合，发电机定子的从动装置设外罩，外罩与右端盖外侧刚性贴合；扭矩的输入端为主动转子，扭矩输入端安装前级变速装置；本装置所涉及的第一发电机、第二发电机、第三发电机的旋转磁场的磁场强度因输入变动实时变动可控，并且，各发电机的旋转磁场的磁场强度要相互匹配。 

取缔本装置的第二从动转子之一、第一发电机相关装置、第一发电定子的从动装置，并把第一发电机的转速与转向控制装置安装在第二发电机内部，其余不变。 

取缔本装置的第二发电机定子和第一发电机定子的从动装置，其余不变。 

第三发电机改为实时调速的电动机，其余不变。 

本装置的输入端改做输出端，此时，本装置的某一发电机要安装在输入端，被移走发电机的端变为输入端。 

本实用新型的有益效果是，

采用本专利技术制造的风力发电机，所发电力的频率、相位、电压完全附合国家电网规定的技术标准，不需要利用专用的电子装置，对所发电力进行后处理，不仅降低了风力发电机的生产成本，而且，所发电力不含因采用专用电子装置后处理产生的高次谐波，极大地提高了上网电力的质量。本专利得以推广，可实现我国风力发电机的的升级换代，促进我国风力发电行业快速发展。

附图说明

图1是本实用新型的实施例1结构示意图 

图2是图1的左视图

图3是本实用新型的实施例2结构示意图

图4是图3的左视图

图5是本实用新型的实施例3结构示意图

图6是图5的左视图。

具体实施方式

实施例1

下面结合图1、2对发明实施例1做进一步说明。本实施例是三发电机的方式的一种靠机械传动实现风力变速、恒频发电的风力发电装置。其特征是：本装置是由圆筒形外壳3和两个圆柱体的左、右两个端盖19、10封装的综合体，左、右两端盖分别固定在外壳轴线两端；主动转子18为同轴心的两个圆柱体的连接体，与其配套的两套轴承及密封总成17、20分别在该连接体的左侧的圆柱体轴线两侧，分别安装在左端盖轴心线左右两端，主动转子的右侧的圆柱体是一个齿轮；第一从动转子7为同轴心的由一轴连接左、右两个齿轮的连接体，它分别与四个转子相互配合，第一、它的左齿轮与主动转子齿轮相互啮合，第二、它的右齿轮与第二从动转子之一的齿轮部分相互外啮合，第三、它的右齿轮又与第二从动转子之二的齿轮部分相互内啮合，第四、它的轴安装在第二从动转子之三22上；第二从动转子之三是同轴心的左、中、右三个圆柱体的连接体，与其配套的两套轴承及密封总成21、15分别在该连接体轴心线两端，该连接体与主动转子同轴心线，其左侧轴承及密封总成安装在主动转子轴心孔内，右侧轴承及密封总成安装在右端盖的外罩32上，第二从动转子之三的中部的圆柱体开与轴心线平行的圆柱形孔，第一从动转子的轴安装在该孔内，孔的轴线两端分别各设一套轴承及密封总成4、6，安装在该孔的轴线两端，该孔内安装第二发电机定子5，第一从动转子的中部的轴与第二发电机的转子同体；在右端盖沿其轴线开圆柱形孔，在该孔内贴孔内侧壁安装第一发电机的定子26，并在孔内附设第一发电机转速与转向控制装置13，第二从动转子之一23是同轴心的两个圆柱体的连接体，该连接体的右侧的圆柱体是发电机的转子，该发电机转子轴线两端分别各设一套轴承及密封总成24、31，依托右端盖安装；第二从动转子之二8为与主动转子同轴心线的套在主动转子外的圆筒体，该圆筒体两端分别设一套轴承及密封总成16、9，分别安装在本装置的左、右两端盖上，第二从动转子之二的扭矩的产生并利用的装置是一个齿轮综合体2和与其配套的第三发电机1，该齿轮综合体的转动轴与第一发电机主轴平行，该轴两端分别各设一轴承及密封总成，依托外壳安装，第二从动转子之二与该齿轮综合体的齿轮部位相对应的部位是齿轮，这两个齿轮相互啮合，该齿轮综合体的轴端部对接与其配套的第二发电机，该发电机固定在端盖上；第二从动转子之一沿轴线开孔，第二从动转子之三的右侧的圆柱体在该孔内穿过，第一从动转子的右侧的圆柱体与第二从动转子之一的左侧的圆柱体是一对规格相同的相互啮合的齿轮，第二从动转子之二与第一从动转子右齿轮部位相对应的部位是内齿轮，二者相互啮合；第一发电机的定子通过第一发电机定子从动装置从属于第二从动转子之三转动，该从动装置由一个轴、三个齿轮和四套套轴承和密封总成组成，在第一发电机定子两侧分别设一轴承及密封总成11、12，依托右端盖安装，在右端盖上开与右端盖轴线平行的孔，发电机定子的从动装置的轴30在该孔内穿过，该轴两端分别各设一套轴承及密封总成25、28，依托右端盖安装，在该轴中部安装一个与轴刚性连接的齿轮27，在第一发电机的定子的外侧壁上与该齿轮相对应的部位设齿轮，这两个齿轮相互啮合；在该轴的右端部安装一个与该轴中部所安装的齿轮规格相同的与该轴刚性连接的齿轮29，在第二从动转子之三的右端部安装一个与其刚性连接的齿轮14，上述两个齿轮相互啮合，第一发电机定子的从动装置设外罩32，外罩与右端盖外侧刚性贴合；扭矩的输入端为主动转子。各发电机旋转磁场的磁场强度因输入变动实时变动可控，第一与第二发电机完全相同，第一与第二发电机的旋转磁场的磁场强度与第三发电机的旋转磁场的磁场强度相匹配。本装置的电力主输出端是第一、第二发电机，二者输出的电力是恒频的，第三发电机是电力的辅助输出端，所输出的电力是变频的。

 实施例2

下面结合图3、4对发明实施例2做进一步说明。本实施例是第一发电机主轴与风扇主轴平行、不同轴的双发电机的方式的一种靠机械传动实现风力变速、恒频发电的风力发电装置。其特征是：本装置是由圆筒形外壳3和两个圆柱体的左、右两个端盖19、11封装的综合体，左、右两端盖分别固定在外壳轴线两端；主动转子18为同轴心的两个圆柱体的连接体，与其配套的两套轴承及密封总成17、20分别在该连接体的左侧的圆柱体轴线两侧，分别安装在左端盖轴心线左右两端，主动转子的右侧的圆柱体是一个齿轮；第一从动转子7为同轴心的由一轴连接左、右两个齿轮的连接体，它分别与三个转子相互配合，第一、它的左齿轮与主动转子齿轮相互啮合，第二、它的右齿轮又与第二从动转子之一的齿轮部分相互内啮合，第三、它的轴安装在第二从动转子之二22上；第二从动转子之二是同轴心的左、中、右三个圆柱体的连接体，与其配套的两套轴承及密封总成21、12分别在该连接体轴心线两端，该连接体与主动转子同轴心线，其左侧轴承及密封总成安装在主动转子轴心孔内，右侧轴承及密封总成安装在右端盖上，第二从动转子之二的中部的圆柱体开与轴心线平行的圆柱形孔，第一从动转子的轴安装在该孔内，孔的轴线两端分别各设一套轴承及密封总成4、6，安装在该孔的轴线两端，该孔内安装第一发电机定子5，并安装第一发电机转速与转向控制装置，第一从动转子的中部的轴与第一发电机的转子同体；第二从动转子之一8为与主动转子同轴心线的套在主动转子外的圆筒体，该圆筒体两端分别设一套轴承及密封总成16、10，分别安装在本装置的左、右两端盖上，第二从动转子之一的扭矩的产生并利用的装置是一个齿轮综合体2和与其配套的第二发电机1，该齿轮综合体的转动轴与第一发电机主轴平行，该轴两端分别各设一轴承及密封总成，依托外壳安装，第二从动转子之一与该齿轮综合体的齿轮部位相对应的部位是齿轮，这两个齿轮相互啮合，该齿轮综合体的轴端部对接与其配套的第二发电机，该发电机固定在端盖上；右端盖沿轴线开孔，第二从动转子之二的右侧的圆柱体在该孔内穿过，第二从动转子之一与第一从动转子右齿轮部位相对应的部位是内齿轮，二者相互啮合；扭矩的输入端为主动转子。各发电机旋转磁场的磁场强度因输入变动实时变动可控，第一发电机的旋转磁场的磁场强度与第二发电机的旋转磁场的磁场强度相匹配。本装置的电力主输出端是第一发电机，其输出的电力是恒频的，第二发电机是电力的辅助输出端，所输出的电力是变频的。

本实施例可进行如下改动，第二发电机改为实时调速的电动机，其余不变，此时，本装置的电力唯一输出端是第一发电机，其输出的电力是恒频的。 

实施例3

下面结合图5、6对发明实施例3做进一步说明。本实施例是发电机主轴与风机叶轮主轴同轴的双发电机方式的一种靠机械传动实现风力变速、恒频发电的风力发电装置。其特征是：本装置是由圆筒形外壳3和两个圆柱体的左、右两个端盖19、10封装的综合体，左、右两端盖分别固定在外壳轴线两端；主动转子18为同轴心的两个圆柱体的连接体，与其配套的两套轴承及密封总成17、20分别在该连接体的左侧的圆柱体轴线两侧，分别安装在左端盖轴心线左右两端，主动转子的右侧的圆柱体是一个齿轮；第一从动转子7为同轴心的由一轴连接左、右两个齿轮的连接体，它分别与四个转子相互配合，第一、它的左齿轮与主动转子齿轮相互啮合，第二、它的右齿轮与第二从动转子之一23的齿轮部分相互外啮合，第三、它的右齿轮又与第二从动转子之二8的齿轮部分相互内啮合，第四、它的轴安装在第二从动转子之三22上；第二从动转子之三是同轴心的左、中、右三个圆柱体的连接体，与其配套的两套轴承及密封总成21、15分别在该连接体轴心线两端，该连接体与主动转子同轴心线，其左侧轴承及密封总成安装在主动转子轴心孔内，右侧轴承及密封总成安装在右端盖的外罩27上，第二从动转子之三的中部的圆柱体开与轴心线平行的圆柱形孔，第一从动转子的轴安装在该孔内，孔的轴线两端分别各设一套轴承及密封总成4、6；在右端盖沿其轴线开圆柱形孔，在该孔内贴孔内侧壁安装第一发电机的定子25，并在孔内附设第一发电机转速与转向控制装置13，第二从动转子之一23是同轴心的两个圆柱体的连接体，该连接体的右侧的圆柱体是发电机的转子，该发电机转子轴线两端分别各设一套轴承及密封总成24、26，依托右端盖安装；第二从动转子之二8是与主动转子同轴心线的套在主动转子外的圆筒体，该圆筒体两端分别设一套轴承及密封总成16、9，分别安装在本装置的左、右两端盖上，第二从动转子之二的扭矩的产生并利用的装置是一个齿轮综合体2和与其配套的第二发电机1，该齿轮综合体的转动轴与第一发电机主轴平行，该轴两端分别各设一轴承及密封总成，依托外壳安装，第二从动转子之二与该齿轮综合体的齿轮部位相对应的部位是齿轮，这两个齿轮相互啮合，该齿轮综合体的轴端部对接与其配套的第二发电机，该发电机固定在端盖上；第二从动转子之一沿轴线开孔，第二从动转子之三的右侧的圆柱体在该孔内穿过，第一从动转子的右侧的圆柱体与第二从动转子之一的左侧的圆柱体是一对规格相同的相互啮合的齿轮，第二从动转子之二与第一从动转子右齿轮部位相对应的部位是内齿轮，二者相互啮合；扭矩的输入端为主动转子。各发电机旋转磁场的磁场强度因输入变动实时变动可控，第一发电机的旋转磁场的磁场强度与第二发电机的旋转磁场的磁场强度相匹配。本装置的电力主输出端是第一发电机，其输出的电力是恒频的，第二发电机是电力的辅助输出端，所输出的电力是变频的。

本实施例可进行如下改动，第二发电机改为实时调速的电动机，其余不变，此时，本装置的电力唯一输出端是第一发电机，其输出的电力是恒频的。 

Claims (2)

1.一种靠机械传动实现风力变速、恒频发电的风力发电装置；包括装置的主动转子、第一从动转子、第二从动转子之一、第二从动转子之二、第二从动转子之二的扭矩的产生并输出的装置、第三发电机、第二从动转子之三、第一发电机定子、第一发电机转速与转向控制装置、第一发电机定子从动装置、第二发电机定子、端盖、轴承及密封总成、外壳、紧固件、扭矩输入端，其特征是：本装置是由圆筒形外壳和两个圆柱体的左、右两个端盖封装的综合体，左、右两端盖分别固定在外壳轴线两端；主动转子为同轴心的两个圆柱体的连接体，与其配套的两套轴承及密封总成分别在该连接体的左侧的圆柱体轴线两侧，分别安装在左端盖轴心线左右两端，主动转子的右侧的圆柱体是一个齿轮；第一从动转子为同轴心的由一轴连接左、右两个齿轮的连接体，它分别与四个转子相互配合，第一、它的左齿轮与主动转子齿轮相互啮合，第二、它的右齿轮与第二从动转子之一的齿轮部分相互外啮合，第三、它的右齿轮又与第二从动转子之二的齿轮部分相互内啮合，第四、它的轴安装在第二从动转子之三上；第二从动转子之三是同轴心的左、中、右三个圆柱体的连接体，与其配套的两套轴承及密封总成分别在该连接体轴心线两端，该连接体与主动转子同轴心线，其左侧轴承及密封总成安装在主动转子轴心孔内，右侧轴承及密封总成安装在右端盖的外罩上，第二从动转子之三的中部的圆柱体开有与轴心线平行的圆柱形孔，第一从动转子的轴安装在该孔内，孔的轴线两端分别各设一套轴承及密封总成，安装在该孔的轴线两端，该孔内安装第二发电机定子，第一从动转子的中部的轴与第二发电机的转子同体；在右端盖沿其轴线开有圆柱形孔，在该孔内贴孔内侧壁安装第一发电机的定子，并在孔内附设第一发电机转速与转向控制装置，第二从动转子之一是同轴心的两个圆柱体的连接体，该连接体的右侧的圆柱体是发电机的转子，该发电机转子轴线两端分别各设一套轴承及密封总成，依托右端盖安装；第二从动转子之二为与主动转子同轴心线的套在主动转子外的圆筒体，该圆筒体两端分别设一套轴承及密封总成，分别安装在本装置的左、右两端盖上，第二从动转子之二的扭矩的产生并利用的装置是一个齿轮综合体和与其配套的第三发电机，该齿轮综合体的转动轴与第一发电机主轴平行，该轴两端分别各设一轴承及密封总成，依托外壳安装，第二从动转子之二与该齿轮综合体的齿轮部位相对应的部位是齿轮，这两个齿轮相互啮合，该齿轮综合体的轴端部对接与其配套的第三发电机，该发电机固定在端盖上；第二从动转子之一沿轴线开孔，第二从动转子之三的右侧的圆柱体在该孔内穿过，第一从动转子的右侧的圆柱体与第二从动转子之一的左侧的圆柱体是一对规格相同的相互啮合的齿轮，第二从动转子之二与第一从动转子右齿轮部位相对应的部位是内齿轮，二者相互啮合；第一发电机的定子通过第一发电机定子从动装置从属于第二从动转子之三转动，该从动装置由一个轴、三个齿轮和四套轴承和密封总成组成，在第一发电机定子两侧分别设一轴承及密封总成，依托右端盖安装，在右端盖上开有与右端盖轴线平行的孔，第一发电机定子的从动装置的轴在该孔内穿过，该轴两端分别各设一套轴承及密封总成，依托右端盖安装，在该轴中部安装一个与轴刚性连接的齿轮，在发电机的定子的外侧壁上与该齿轮相对应的部位设齿轮，这两个齿轮相互啮合；在该轴的右端部安装一个与该轴中部所安装的齿轮规格相同的与该轴刚性连接的齿轮，在第二从动转子之三的右端部安装一个与其刚性连接的齿轮，上述两个齿轮相互啮合，发电机定子的从动装置设外罩，外罩与右端盖外侧刚性贴合；扭矩的输入端为主动转子，扭矩输入端安装前级变速装置；本装置所涉及的第一发电机、第二发电机、第三发电机的旋转磁场的磁场强度因输入变动实时变动可控，并且，各发电机的旋转磁场的磁场强度要相互匹配。

2.根据权利要求1所述的一种靠机械传动实现风力变速、恒频发电的风力发电装置，第三发电机改为实时调速的电动机，其余不变。

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