CN219509752U - 一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机，前叶轮的桨叶开角与后叶轮的桨叶开角相反；后叶轮通过主轴驱动行星增速器A带动发电机旋转定子旋转，同时主轴也驱动行星增速器C的太阳轮；同时前叶轮通过套轴驱动行星增速器D，进而驱动行星增速器C的内齿圈轮，进而驱动行星增速器B，进而驱动发电机转子旋转，实现发电机的定频发电，发电机旋转定子中的电流通过发电机碳刷轮和碳刷导出。本实用新型前后两叶轮的传动比始终衡定，实现定频发电；前后两叶轮的旋转方向相反，提高了机体的抗风强度；利用主轴和套轴的扭矩相反，在两者之间设置刹车制动机构，简化了刹车制动装置。本设计原理也适用于垂直轴式的风力发电机。

Description

一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机

技术领域

本实用新型涉及风力发电机技术领域，具体是指一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机。

背景技术

风力发电机通常包括壳体、主轴、发电机和多个桨叶，风力吹动桨叶，桨叶带动主轴转动，主轴带动发电机发电。目前主流风力发电机通常是单叶轮、非定频发电、发电机定子非旋转、刹车制动机构需要独立的动力驱动。

公开号为CN107237720A的中国专利提出了一种相向旋转垂直轴式风力发电机控制系统，包括定子叶片组，外转子叶片组和具有定子和外转子的永磁机器，其特征在于：所述定子叶片组连接在所述永磁机器的定子上，能够带动该定子沿第一方向旋转；所述外转子叶片组连接在所述永磁机器的外转子上，能够带动该外转子沿与所述第一方向相反的第二方向旋转；该专利申请通过垂直轴的方式实现了定子和转子同轴相向旋转发电，并未提供水平轴的定子和转子同轴相向旋转发电，同时该方式还不能够实现定频发电。

所以，本一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机就是希望弥补上述的缺陷。

实用新型内容

如原理示意图所示：本实用新型的目的是通过前后两叶轮的旋转方向互为相反，利用行星变速器的传动特点，将四个行星增速器与发电机进行组合设计(此组合设计原理也适用于垂直轴式的风力发电机，其相应的叶轮对应为上叶轮和下叶轮)，实现定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机。

为实现上述目的，本实用新型提供的技术方案为：一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机，包括主轴、后叶轮、发电机碳刷轮和碳刷、行星增速器A、发电机旋转定子(包括定子旋转支架)、机体、发电机转子、轴承、行星增速器B、行星增速器C、行星增速器D、套轴、刹车制动的离合传动机构、前叶轮；所述主轴贯穿机体，所述前叶轮的桨叶开角与后叶轮的桨叶开角相反；所述发电机碳刷轮和碳刷设置于机体后部并与发电机旋转定子(包括定子旋转支架)电性连接；所述行星增速器A、发电机旋转定子(包括定子旋转支架)、发电机转子、轴承、行星增速器B、行星增速器C、行星增速器D、套轴、刹车制动的离合传动机构均设置于机体内部；所述套轴与主轴用旋转轴承连接；所述后叶轮通过主轴驱动行星增速器A即带动发电机旋转定子(包括定子旋转支架)旋转，同时主轴也驱动行星增速器C的太阳轮；同时前叶轮通过套轴驱动行星增速器D，进而驱动行星增速器C的内齿圈轮，进而驱动行星增速器B，进而驱动发电机转子旋转且其旋转方向与发电机旋转定子(包括定子旋转支架)的旋转方向互为相反，实现了发电机的定频发电，发电机旋转定子(包括定子旋转支架)中的电流通过发电机碳刷轮和碳刷导出。所述刹车制动的离合传动机构设置于主轴和套轴之间即对前叶轮、后叶轮进行刹车制动。考虑到发电机旋转定子(包括定子旋转支架)的离心力作用，发电机旋转定子(包括定子旋转支架)的转速不宜过高，根据转速的需要可在行星增速器D与行星增速器C之间和行星增速器C与行星增速器B之间增加行星增速器以增加发电机转子的转速。

优选确定前叶轮、后叶轮的直径比、桨叶数、桨叶的开角度、各行星增速器的传动比，使发电机处于最佳工作状态。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：本实用新型由于前后两叶轮的转速比始终衡定，从而实现了发电机的定频发电；由于前后两叶轮的旋转方向互为相反，扭矩平衡，提高了机体的抗风强度；双叶轮在单位面积内捕风大，降低了对风量的要求；利用主轴和套轴的扭矩相反的特点，在两者之间设置刹车制动的离合传动机构，简化了刹车制动装置；结构简单紧凑效率高，有利于降低制造成本和安装难度；此组合设计原理也适用于垂直轴式的风力发电机(其相应的叶轮对应为上叶轮和下叶轮)，特别是适合中、小型的垂直轴式的风力发电机。

附图说明

图1是本实用新型一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机的剖面结构的原理示意图。

如图所示：1、主轴，2、后叶轮，3、发电机碳刷轮和碳刷，4、行星增速器A，5、发电机旋转定子，6、机体，7、发电机转子，8、轴承，9、行星增速器B，10、行星增速器C，11、行星增速器D，12、套轴，13、刹车制动的离合传动机构，14、前叶轮。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”、“竖向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图对本实用新型一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机做进一步的详细说明。

结合附图1，本实用新型一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机的具体实施过程如下：

将前叶轮14的桨叶开角与后叶轮2的桨叶开角相反，即前叶轮14、后叶轮2的旋转方向互为相反，利用行星变速器的传动特点，将四个行星增速器与发电机进行组合设计；具体工作过程如下：

主轴1贯穿机体6，前叶轮14的桨叶开角与后叶轮2的桨叶开角相反，即前叶轮14、后叶轮2的旋转方向互为相反；发电机碳刷轮和碳刷3设置于机体6后部并与发电机旋转定子5(包括定子旋转支架)电性连接；行星增速器A4、发电机旋转定子5(包括定子旋转支架)、发电机转子7、轴承8、行星增速器B9、行星增速器C10、行星增速器D11、套轴12、刹车制动的离合传动机构13均设置于机体6内部；套轴12与主轴1用旋转轴承连接。

后叶轮2通过主轴1驱动行星增速器A4(太阳轮固定，行星轮架主动，内齿圈轮被动)带动发电机旋转定子5(包括定子旋转支架)旋转，同时主轴1也驱动行星增速器C10(太阳轮和内齿圈轮同时主动转向互为相反向输入，行星轮架被动输出)的太阳轮；同时前叶轮14通过套轴12驱动行星增速器D11(内齿圈轮固定，行星轮架主动，太阳轮被动)，进而驱动行星增速器C10的内齿圈轮，进而驱动行星增速器B9(行星轮架固定，内齿圈轮主动，太阳轮被动)，进而驱动发电机转子7旋转其旋转方向与发电机旋转定子5(包括定子旋转支架)的旋转方向互为相反，实现了发电机的定频发电，发电机旋转定子5(包括定子旋转支架)中的电流通过发电机碳刷轮和碳刷3导出。

利用主轴1和套轴12的转矩相反的特点，在两者之间设置刹车制动的离合传动机构13对叶轮进行刹车制动。在后叶轮2端的主轴1与前叶轮14端的套轴12之间设置刹车制动的离合传动机构，以实现对叶轮的刹车制动的目的。

考虑到发电机旋转定子5(包括定子旋转支架)的离心力作用，发电机旋转定子5(包括定子旋转支架)的转速不易过高，根据转速的需要可在行星增速器D11与行星增速器C10之间和行星增速器C10与行星增速器B9之间增加行星增速器以增加发电机转子7的转速。

以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机，其特征在于：包括主轴(1)、后叶轮(2)、发电机碳刷轮和碳刷(3)、行星增速器A(4)、发电机旋转定子(5)、机体(6)、发电机转子(7)、轴承(8)、行星增速器B(9)、行星增速器C(10)、行星增速器D(11)、套轴(12)、前叶轮(14)、刹车制动的离合传动机构(13)；所述主轴(1)贯穿机体(6)，后叶轮(2)与主轴(1)连接，前叶轮(14)与套轴(12)连接，套轴(12)与主轴(1)用旋转轴承连接；所述前叶轮(14)的桨叶开角与后叶轮(2)的桨叶开角相反；所述发电机碳刷轮和碳刷(3)设置于机体(6)后部并与发电机旋转定子(5)电性连接；所述行星增速器A(4)、发电机旋转定子(5)、发电机转子(7)、轴承(8)、行星增速器B(9)、行星增速器C(10)、行星增速器D(11)、套轴(12)、刹车制动的离合传动机构(13)均设置于机体(6)内部；所述后叶轮(2)通过主轴(1)驱动行星增速器A(4)带动发电机旋转定子(5)旋转，同时主轴(1)也驱动行星增速器C(10)的太阳轮；同时前叶轮(14)通过套轴(12)驱动行星增速器D(11)，进而驱动行星增速器C(10)的内齿圈轮，进而驱动行星增速器B(9)，进而驱动发电机转子(7)旋转且其旋转方向与发电机旋转定子(5)的旋转方向互为相反，实现发电机的定频发电，发电机旋转定子(5)中的电流通过发电机碳刷轮和碳刷(3)导出；刹车制动的离合传动机构(13)设置于主轴(1)和套轴(12)之间对后叶轮(2)、前叶轮(14)进行刹车制动。

2.根据权利要求1所述的一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机，其特征在于：所述发电机旋转定子(5)与行星增速器A(4)的内齿圈轮连接为一体。

3.根据权利要求2所述的一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机，其特征在于：所述后叶轮(2)通过主轴(1)驱动行星增速器A(4)，其太阳轮固定，行星轮架主动，内齿圈轮被动同向输出，带动发电机旋转定子(5)旋转；同时主轴(1)也驱动行星增速器C10的太阳轮，其太阳轮和内齿圈轮同时主动转向互为相反向输入，行星轮架被动输出。

4.根据权利要求3所述的一种定子和转子同轴相向旋转的定频风力发电机，其特征在于：所述前叶轮(14)通过套轴(12)驱动行星增速器D(11)，其内齿圈轮固定，行星轮架主动，太阳轮被动同向输出；进而驱动行星增速器C(10)的内齿圈轮；进而驱动行星增速器B(9)，其行星轮架固定，内齿圈轮主动，太阳轮被动反向输出；进而驱动发电机转子(7)旋转且其旋转方向与发电机旋转定子(5)的旋转方向互为相反。