CN207777071U - 一塔多风轮风力发电设备 - Google Patents

Abstract

一塔多风轮风力发电设备，包括塔筒、空心轴套和反冲总成，空心轴套同轴套设在塔筒的上端，空心轴套与塔筒转动连接，空心轴套的外侧套设连接有机架，机架上连接有多个风轮装置，风轮装置包括多个固定连接在机架外端端部的支座，支座上竖向设有风轮轴，风轮轴的上部和/或下部沿圆周方向均匀固定连接有若干组风轮幅杆，每组风轮幅杆沿水平方向设置，每组风轮幅杆的数量为两个以上，风轮幅杆包括幅杆轴和套设在幅杆轴上的幅杆空心轴，幅杆空心轴与幅杆轴转动连接，单个幅杆轴的内端与风轮轴固定连接，单个幅杆空心轴的外端转动连接有竖向设置的叶片，本实用新型是一种半直驱变速恒频永磁高效发动机组，能够小风产大力，大风产小力，特大风无风险。

Description

一塔多风轮风力发电设备

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，尤其是涉及一种风力发电机。

背景技术

现在的技术都是在一根塔杆上安装一个风轮，轴有水平和垂直两种，实用新型专利“巨能风力发动机（专利号201222011766.2）”和“一种风力发动机（专利号20132060046.8）”均是在塔杆顶部用轴承安装一个空心轴，用横担和吊丝平衡固定在空心轴，空心轴上安有一个空心机架，在空心机架的三个端头分别安装上下贯通的风轮轴，在风轮轴两头各安装一个风轮，风轮轴的中间设有伞齿轮和空心机架内的联动轴上的齿轮相啮合，从联动轴向上外伸一个动力输出轴，进行发电。其构造复杂，故障率高，叶片固定方法是死的，没有自防能力和自动调节功能，不能长期稳定的运行，使用寿命较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种一塔多风轮风力发电设备，结构简单、安全、性能好且使用寿命较长。

本实用新型的技术方案是：

一塔多风轮风力发电设备，包括塔筒、空心轴套和反冲总成，空心轴套同轴套设在塔筒的上端，空心轴套与塔筒转动连接，空心轴套的外侧套设连接有机架，机架上连接有多个风轮装置，风轮装置包括多个固定连接在机架外端端部的支座，支座上竖向设有风轮轴，风轮轴的上部和/或下部沿圆周方向均匀固定连接有若干组风轮幅杆，每组风轮幅杆沿水平方向设置，每组风轮幅杆的数量为两个以上，风轮幅杆包括幅杆轴和套设在幅杆轴上的幅杆空心轴，幅杆空心轴与幅杆轴转动连接，单个幅杆轴的内端与风轮轴固定连接，单个幅杆空心轴的外端转动连接有竖向设置的叶片，叶片的中部连接在幅杆空心轴上且绕幅杆空心轴的轴线转动；风轮轴上套设有内侧面设有内齿的内齿圈，内齿啮合传动有发电机；在每个风轮幅杆的下方或上方的风轮轴上均固定连接有底板；幅杆空心轴上固定连接有支撑板，底板上固定连接有底板支架，反冲总成的上下两端分别与支撑板和底板支架铰接；反冲总成包括缸体、活塞杆和横隔板，缸体密闭且分为左腔室和右腔室，左腔室和右腔室之间设有竖隔板，左右腔室的底部连通，活塞杆竖向设置在左腔室内并与左腔室处的缸体滑动连接，活塞杆的上端伸出左腔室并与支撑板铰接，缸体下端与底板支架铰接，活塞杆的下端固定连接有活塞盘，活塞盘与左腔室的内壁之间密封并滑动连接；横隔板横向设置在左腔室内并且位于活塞盘的下方，左右腔室的底部之间设有底部连通口，底部连通口位于横隔板的下方，右腔室的顶部和左腔室之间设有连通左右腔室的通气管，横隔板上设有回油孔和进油口，进油口处竖向安装有上圆筒，上圆筒的上下端均开口，上圆筒的底面为球形底面，上圆筒内设有钢球，钢球的直径小于上圆筒的内径且大于进油口直径，在钢球下落时钢球封堵进油口。

所述发电机安装在支座上，发电机的电机轴上固定有发电齿轮，发电齿轮与内齿圈的内齿啮合传动。

发电机位于支座的上侧或下侧；活塞盘的下方填充有油；活塞盘运动到最低处时，油面在右腔室的高度小于等于右腔室的顶面高度。

支座的内部设有封闭的腔室，内齿圈位于封闭的腔室内。

机架和多个风轮装置的共同重心位于塔筒的竖向轴线上。

叶片从叶片与风轮幅杆的连接处按上下分为上下两部分，上半部分的高度小于下半部分的高度。

进油口处竖向还安装有下圆筒，上圆筒的内径大于下圆筒的内径，上圆筒和下圆筒的上下端均开口，钢球的直径小于上圆筒的内径且大于下圆筒的内径，在钢球下落时钢球封堵进油口。

叶片在竖向方向上向一侧内凹；风轮轴的中间位置套设内齿圈。

回油孔位于靠近竖隔板的位置；活塞盘的外缘周边设有活塞胶环，底板的两端在竖向方向上均位于相应一侧的叶片的内侧。

活塞杆的上端通过销轴与支撑板铰接，缸体下端通过销轴与底板支架铰接；幅杆空心轴的两端和幅杆轴之间设有轴承。

本实用新型的塔筒上通过轴承安装有至少一个空心轴套，在空心轴套上安装有至少一个梯形机架，在梯形机架的三个端口内侧分别通过轴承安装有上下贯通的风轮轴，在空心梯形机架中风轮轴上安装一个凹形的内齿圈，在梯形空心机架外安装一个发电机，发电机轴头上安装一个小齿轮，与空心梯形机架内的凹形内齿圈相合，进行发电。

梯形空心机架内侧风轮轴上的凹形内齿圈通过能键槽固定连接。

凹形内齿圈内部填充有润滑油，减轻摩擦、延长寿命、持久耐用。

两端固定有风轮幅杆，该幅杆上通过轴承固定有幅杆空心轴，幅杆空心轴的外侧设有一个支重板，与反冲总成活塞杆上端头相连接，叶片也固定在幅杆的幅杆空心轴上，反冲总成的下端用销子与底座相绞接，底板固定在风轮轴上。

反冲总成由液压缸体与内部的活塞杆活塞环钢珠阀构成，其中缸体内由隔板分隔，两个独立腔室通过外侧设置气管连通，使油室里的油起到更好反冲作用。

叶片为凹形，增加接收风力效果，减轻反冲的力量，产力效果更好。

叶片自动调节，使接受风力垂直应用力的面积可大可小，随风力大小自动调节，还确保叶片的自身安全，延长使用寿命，且又提高风电的质量，因叶片安装在风轮幅杆上下侧，有偏差，其叶片上下部分重量有差异可产生随风自动能力，幅杆上面叶片短，幅杆下面叶片长；符合防尘、防潮、防雷电要求。

本实用新型的改进点有：

1.由固定叶片改为活动叶片，随风速自动调节增加叶片接受风力面积及增加应用力并能保持和延长使用寿命，在遇特大风时确保正常发电。叶片灵活稳定，提高风电的质量。大小风都能发电，安全参数提高，并解决反冲的难题。

2.传动结构改为半直驱恒频变速，该结构简单，常年油浸润滑，可增加使用寿命，从而故障率降低，进而运行稳定可靠，具有防尘、防潮、防雷电，成本降低，易制造，效益增加，符合风电条件的要求，能得到风吹的垂直有效力面增大，产力应用率高，现有技术是风吹在偏侧面，产力的应用率低下，本实用新型可使风能充分应用。

3.人字形空心机架改为梯形机架，增加半直恒频变速的稳定性能，便于固定在空心轴上，强度大，结构简单，故障少，使用寿命长，对稳定风向具有重要意义，还节约原材料，便于制造、安装、检修。

本实用新型是一种半直驱变速恒频永磁高效发动机组，能够小风产大力，大风产小力，特大风无风险，增加有效风速利用时间，使风机易制造且回报快，应用面较广，成本低廉，使用寿命较长，使风力资源得到充分开发利用。

本实用新型在一个塔筒上装载多个风轮，接受风能向外输出动力进行发电。安装多个风轮，采用半直驱恒频变速，结构简单，由固定叶片改为活动叶片并安装在风轮幅杆上，叶片面积能增大并随风力大小自动调节，达到恒频变速的目的，即小风产大力，大风产小力，特大风确保安全，增加有效风速应用时间，运行稳定、寿命长、成本低、易安装。安装一个反冲总成，使叶片运行中没有风险。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是风轮轴与梯形机架塔筒和空心轴连接、发电机与凹形内齿圈相连接各连接部位的示意图；

图3是反冲总成的示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，一塔多风轮风力发电设备，包括塔筒1、空心轴套2和反冲总成5，空心轴套2同轴套设在塔筒1的上端，空心轴套2与塔筒1之间通过上下两组轴承实现转动连接，空心轴套2的顶部封闭。空心轴套2的外侧套设连接有机架3，机架3上连接有多个风轮装置4，风轮装置4的数量根据机架3的形状确定，本实施例中机架3为“A”字形，所以连接三个风轮装置4，机架3和多个风轮装置4的共同重心位于塔筒1的竖向轴线上，保证转动的平稳性和可靠性。

风轮装置4包括多个固定连接在机架3外端端部的支座6，支座6上竖向设有风轮轴7，风轮轴7的上部和下部沿圆周方向各均匀固定连接有若干组风轮幅杆8，若干组风轮幅杆8可以仅在上部或下部设置，而在上部或下部设置时还可以沿竖向设置一组以上，只要竖向空间满足设置的要求。每组风轮幅杆8沿水平方向设置，每组风轮幅杆8的数量为两个以上，本实施例为3个。

风轮幅杆8包括幅杆轴11和套设在幅杆轴11上的幅杆空心轴12，幅杆空心轴12的两端和幅杆轴11之间设有轴承。

单个风轮幅杆8的幅杆轴11内端与风轮轴7固定连接，单个风轮幅杆8的外端转动连接有竖向设置的叶片9，叶片9在竖向方向上向一侧内凹，呈凹形，增大受风面和受风的稳定。叶片9的中部连接在风轮幅杆8的幅杆空心轴12上且绕风轮幅杆8的轴线转动。叶片9从叶片9与风轮幅杆8的连接处按上下分为上下两部分，上半部分9-1的高度小于下半部分9-2的高度。

风轮轴7的中间位置套设有内侧面设有内齿15的内齿圈13，凹形的内齿圈13内部填充有润滑油。

支座6的内部设有封闭的腔室14，内齿圈13位于封闭的腔室14内。内齿15啮合传动有发电机16。发电机16安装在支座上，发电机16的电机轴上固定有发电齿轮10，发电齿轮10与内齿圈的13的内齿15啮合传动。发电机16位于支座6的上侧，也可以位于支座6的下侧。

在每个风轮幅杆8的下方的风轮轴7上均固定连接有底板17，底板17靠内一端与风轮轴7固定连接，底板17的两端在竖向方向上均位于相应一侧的叶片9的内侧，底板17与风轮幅杆8平行；风轮幅杆8上固定连接有支撑板18，底板17上固定连接有底板支架19，反冲总成5的下端通过水平设置的第二销轴和底板支架19转动连接。反冲总成5的上端通过水平设置的第一销轴与支撑板18转动连接。反冲总成5位于风轮轴7的外侧。

如图3所示，反冲总成5（反冲液压总成）利用液压油活塞杆随叶片9摆动通过风轮幅杆8上的空心幅杆轴12上的支重板18上下抽动来自动反冲的作用。

反冲总成5包括缸体20、活塞杆21和横隔板22，缸体20密闭且分为左腔室23和右腔室24，左腔室23和右腔室24之间设有竖隔板25，左右腔室23、24的底部连通，活塞杆21竖向设置在左腔室23内并与左腔室23处的缸体20滑动连接，活塞杆21的上端伸出左腔室23并连接第一销轴，缸体20下端通过第二销轴与底板支架19铰接，活塞杆21的下端固定连接有活塞盘26，活塞盘26的外缘周边设有活塞胶环35与左腔室23的内壁之间密封并滑动连接。

横隔板22位于活塞盘26的下方并与活塞盘26平行，左右腔室23、24的底部之间设有底部连通口27，底部连通口27位于竖隔板25与缸体20底面之间，也位于横隔板22的下方。右腔室24的顶面高于横隔板22的下底面。左腔室23的外侧和右腔室24的顶部之间设有连通左右腔室的通气管28，横隔板22上设有回油孔29，回油孔29位于靠近竖隔板25的位置，横隔板22上开设有进油口30，进油口30处竖向安装有上圆筒31和下圆筒32，上圆筒31的内径大于下圆筒32的内径，上圆筒31和下圆筒32的上下端均开口，上圆筒31的底面为球形底面33，上圆筒31内设有钢球34，钢球34的直径小于上圆筒31的内径且大于下圆筒32的内径，在钢球34下落时封堵进油口30，活塞盘26的的下方设有油。右腔室24内为油和空气，右腔室24的顶面到横隔板22的下底面之间为气体。活塞盘26运动到最低处时，油面在右腔室23的高度应小于等于右腔室23的顶面高度。右腔室23的顶面高度需要根据左腔室23和右腔室24的具体容积和活塞盘26能推动油的体积来具体确定。右腔室24的顶面高度应该保证横隔板22运动到最低处时，油最多到达右腔室24的顶面，而不会使油经过通气管28进入到左腔室23的横隔板22上方。活塞盘26的的下方也可以是油和气，但应保证该处的气体不会进入到右腔室24。

需要说明的是，每个风轮幅杆8上方也可以设置底板17，反冲总成5朝上设置（避免油流出，倒着安装油会流出来），活塞杆21朝上通过倒“L”形的连杆与支撑板18铰接，叶片9转动时，仍旧会拉着活塞杆21向下运动，叶片9反向转动时拉着活塞杆21向上运动；风轮幅杆8也可以只是在风轮轴7的上部或下部设置，并不一定必须上下都设置；内齿圈13不仅可以设置在风轮轴7的中间位置，也可以设置在风轮轴7的其它位置。这样的近似变化均落在本实用新型的保护范围内。

工作过程：

风吹动叶片9，叶片9受风后带动风轮幅杆8以及风轮轴7回转，带动发电机16发电，同时支架3带动空心轴套2也随之绕塔筒1转动。

当吹到叶片9上的风的方向变化时，叶片9带动幅杆轴11上的幅杆空心轴12绕幅杆轴11根据受风面变化而转动，转动的轨迹平面与风轮轴7的轴线平行，即竖向。幅杆空心轴12被叶片9带动，进而带动支撑板18拉动活塞杆21向上或向下，推动活塞盘26向上或向下。初始状态时叶片9是竖直状态，活塞盘26处于左腔室23的最高处，当叶片9倾斜时，叶片9带着风轮幅杆8转动并带动支撑板18随之转动，支撑板18向下压着活塞盘26向下运动。当叶片9回复竖直状态时，叶片9带着风轮幅杆8反向转动并带动支撑板18随之反向转动，支撑板18向上拉着活塞盘26向上运动。

活塞盘26向下时，左腔室23的油会通过底部连通口27进入到右腔室24的底部，钢球34随着油的流动向下运动，封闭进油口30，油只能通过回油孔29进入到横隔板22下方进入右腔室24。右腔室24内的气体会通过通气管28进入到左腔室23内横隔板22上方。右腔室24的油高度逐渐大于左腔室23的油高度。因为油运动速度较慢，所以起到一定的缓冲作用。

活塞盘26向上时，右腔室24的油会通过底部连通口27进入到左腔室23的底部，钢球34随着油的流动向上运动，打开进油口30，油通过进油口30和回油孔29进入到横隔板22和活塞盘26之间，左腔室23内横隔板22上方的气体会通过通气管28进入到右腔室24内。右腔室24的油高度逐渐下降，但比活塞盘26下降时的油运动速度快。

本实用新型是一种半直驱恒频变速永磁高效发电机组,即每组风轮分别带动一个发电机,本项叶片能自动摆动,采用反冲总成进而自动调节接受风力面积,以形成小风产大力、大风产小力、特大风正常发电，无风险。增加了有效风速的应用时间、提高经济效益和风电质量，确保叶片自身安全防护，使用寿命长，符合防尘、防潮、防雷电条件的要求，可大可小，风轮直径高达5.4米。

Claims (10)

1.一塔多风轮风力发电设备，其特征在于：包括塔筒、空心轴套和反冲总成，空心轴套同轴套设在塔筒的上端，空心轴套与塔筒转动连接，空心轴套的外侧套设连接有机架，机架上连接有多个风轮装置，风轮装置包括多个固定连接在机架外端端部的支座，支座上竖向设有风轮轴，风轮轴的上部和/或下部沿圆周方向均匀固定连接有若干组风轮幅杆，每组风轮幅杆沿水平方向设置，每组风轮幅杆的数量为两个以上，风轮幅杆包括幅杆轴和套设在幅杆轴上的幅杆空心轴，幅杆空心轴与幅杆轴转动连接，单个幅杆轴的内端与风轮轴固定连接，单个幅杆空心轴的外端转动连接有竖向设置的叶片，叶片的中部连接在幅杆空心轴上且绕幅杆空心轴的轴线转动；风轮轴上套设有内侧面设有内齿的内齿圈，内齿啮合传动有发电机；在每个风轮幅杆的下方或上方的风轮轴上均固定连接有底板；幅杆空心轴上固定连接有支撑板，底板上固定连接有底板支架，反冲总成的上下两端分别与支撑板和底板支架铰接；反冲总成包括缸体、活塞杆和横隔板，缸体密闭且分为左腔室和右腔室，左腔室和右腔室之间设有竖隔板，左右腔室的底部连通，活塞杆竖向设置在左腔室内并与左腔室处的缸体滑动连接，活塞杆的上端伸出左腔室并与支撑板铰接，缸体下端与底板支架铰接，活塞杆的下端固定连接有活塞盘，活塞盘与左腔室的内壁之间密封并滑动连接；横隔板横向设置在左腔室内并且位于活塞盘的下方，左右腔室的底部之间设有底部连通口，底部连通口位于横隔板的下方，右腔室的顶部和左腔室之间设有连通左右腔室的通气管，横隔板上设有回油孔和进油口，进油口处竖向安装有上圆筒，上圆筒的上下端均开口，上圆筒的底面为球形底面，上圆筒内设有钢球，钢球的直径小于上圆筒的内径且大于进油口直径，在钢球下落时钢球封堵进油口。

2.根据权利要求1所述的一塔多风轮风力发电设备，其特征在于：所述发电机安装在支座上，发电机的电机轴上固定有发电齿轮，发电齿轮与内齿圈的内齿啮合传动。

3.根据权利要求1所述的一塔多风轮风力发电设备，其特征在于：发电机位于支座的上侧或下侧；活塞盘的下方填充有油；活塞盘运动到最低处时，油面在右腔室的高度小于等于右腔室的顶面高度。

4.根据权利要求1所述的一塔多风轮风力发电设备，其特征在于：支座的内部设有封闭的腔室，内齿圈位于封闭的腔室内。

5.根据权利要求1所述的一塔多风轮风力发电设备，其特征在于：机架和多个风轮装置的共同重心位于塔筒的竖向轴线上。

6.根据权利要求1所述的一塔多风轮风力发电设备，其特征在于：叶片从叶片与风轮幅杆的连接处按上下分为上下两部分，上半部分的高度小于下半部分的高度。

7.根据权利要求1所述的一塔多风轮风力发电设备，其特征在于：进油口处竖向还安装有下圆筒，上圆筒的内径大于下圆筒的内径，上圆筒和下圆筒的上下端均开口，钢球的直径小于上圆筒的内径且大于下圆筒的内径，在钢球下落时钢球封堵进油口。

8.根据权利要求1所述的一塔多风轮风力发电设备，其特征在于：叶片在竖向方向上向一侧内凹；风轮轴的中间位置套设内齿圈。

9.根据权利要求1所述的一塔多风轮风力发电设备，其特征在于：回油孔位于靠近竖隔板的位置；活塞盘的外缘周边设有活塞胶环，底板的两端在竖向方向上均位于相应一侧的叶片的内侧。

10.根据权利要求1所述的一塔多风轮风力发电设备，其特征在于：活塞杆的上端通过销轴与支撑板铰接，缸体下端通过销轴与底板支架铰接；幅杆空心轴的两端和幅杆轴之间设有轴承。