CN219605467U - 风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电机，所要解决的问题在于提供一种风力发电机，其实现不使用动力而且不需要特别的控制的变速机构，并能够增加发电量。为了解决上述问题，本实用新型提供一种风力发电机，包括接受风力的螺旋桨、及发电机，所述风力发电机具有将螺旋桨的旋转传送至发电机的变速器，变速器具有离合器齿轮，所述离合器齿轮是否能够接合会根据螺旋桨的旋转载荷的大小而变化。

Description

风力发电机

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机，特别是涉及一种变速器。

背景技术

在风力发电机等所配备的发电机中，有一种技术，其是为了维持发电效率良好的状态，而搭载使发电机的转速及转矩变化的变速器。在专利文献1中记载了一种机构，是将利用轴动力的环型无级变速器与风车组合而成。

现有技术专利文献1：日本特开2004-162652号公报

实用新型内容

[实用新型所要解决的问题]

在以往的变速器中，为了将变速器中包含的齿轮重新组合，需要另外的动力。因此，在以往的变速器中，由于为了进行变速而使用动力，因此，发电量下降。发电量的下降导致发电效率的下降。另外，需要追加变速专用的控制。这导致电子控制单元(ElectronicControl Unit,ECU)等的零件件数的增加。

因此，为了解决上述问题，本案的问题在于，提供一种风力发电机，所述风力发电机实现不使用动力而且不需要特别的控制的变速机构，进而能够增加发电量。

[解决问题的技术手段]

本实用新型的风力发电机，包括接受风力的螺旋桨、及发电机，所述风力发电机具有将前述螺旋桨的旋转传送至前述发电机的变速器，前述变速器具有离合器齿轮，所述离合器齿轮是否能够接合会根据前述螺旋桨的旋转载荷的大小而变化。

根据这种风力发电机，可以提供一种风力发电机，所述风力发电机实现不使用动力而且不需要特别的控制的变速机构，并能够增加发电量。

另外，可选地，风力发电机具有套筒，所述套筒将前述螺旋桨的推力载荷传递至前述变速器。

根据这种风力发电机，借由套筒，变得容易在不使用动力的情况下进行变速。

另外，可选地，在风力发电机中，前述变速器的离合器齿轮是否能够接合会根据从前述套筒传递来的推力载荷而变化。

根据这种风力发电机，由于是否能够接合会根据推力载荷而变化，因此，变得容易在不进行特别的控制的情况下进行变速。

(实用新型的效果)

根据本实用新型，可以提供一种风力发电机，其实现不使用动力而且不需要特别的控制的变速机构，并能够增加发电量。

附图说明

图1是绘示风力发电机的概要的图，是绘示推力载荷小时的驱动的传送方式的图。

图2是绘示风力发电机的概要的图，是绘示推力载荷大时的驱动的传送方式的图。

图3是绘示螺旋桨的转速与载荷的关系以及发电机的运转线的图。

图4是绘示滑动式等速接头附近的构造的图。

附图标记

1风力发电机

2螺旋桨

3螺旋桨轴

5风力发电机主体

10变速部

11带离合器高速驱动齿轮

12带单向离合器齿轮

13齿轮

14离合器

15齿轮

16齿轮

24套筒

26预置弹簧

28滑动式等速接头

31第一轴

32第二轴

33第三轴

40发电部

42发电机

D1旋转方向

D2轴向

R1第一传送路径

R2第二传送路径

W风。

具体实施方式

参照附图对用于实施实用新型的方式进行说明。图1及图2是绘示风力发电机1的概要的图。在图1与图2中，驱动的传送方式不同。关于其内容，后续会进行说明。

如图1及图2所示，风力发电机1包括螺旋桨2及风力发电机主体5。螺旋桨2与风力发电机主体5借由螺旋桨轴3而连接。由风引起的螺旋桨2的旋转，借由螺旋桨轴3而传送至风力发电机主体5。

风力发电机主体5包括变速部10及发电部40。在变速部10配置有旋转轴及齿轮等变速器。在发电部40配置有发电机42。

螺旋桨轴3的旋转由变速部10适当变速后，被传送至发电部40的发电机42。然后，由发电机42进行发电。

在风力发电中，风力非恒定。因此，螺旋桨2的转速难以恒定。另一方面，为了由发电机42有效率地发电，优选选择与螺旋桨2的转速配合的变速比。在本实用新型的风力发电机1中，可以在不使用动力而且不进行特别的控制的情况下，进行变速。

图3是绘示螺旋桨的转速与载荷的关系、以及发电机的运转线等的图。图3的图表100的横轴表示发电机的转速。另外，纵轴表示发电机的转矩。可知，发电机的转速与发电机的转矩的关系根据变速的速比(ratio)而不同。在发电机的转速大的范围内，速比的值以大为优选。另一方面，在发电机的转速小的范围内，速比的值以小为优选。

图3的图表110的横轴表示螺旋桨2的转速。纵轴表示作用于螺旋桨轴3的推力载荷的大小。当螺旋桨2的转速变大时，推力载荷变大。在本实施方式的风力发电机1中，利用推力载荷的变化，来进行速比的切换。

图3的图表110的横轴与图表100的横轴对应。图3所示的线L1表示变速的时机。在线L1的低速侧，速比为10。另一方面，在线L1的高速侧，速比为25。以线L1为界，切换速比10与速比25。

图3的图表100的线L2表示发电机42的运转线。在线L1的时机进行变速，进行速比10与速比25的切换。

在图1及图2中，图1表示速比10的驱动的传送方式，图2表示速比25的驱动的传送方式。如图1及图2所示，在风力发电机主体5的变速部10设置有第一轴31、第二轴32及第三轴33。

在图1所示的速比10的低状态下，螺旋桨轴3的旋转借由箭头R1所示的传送路径而传送至发电机42。将箭头R1所示的传送路径作为第一传送路径R1。在第一传送路径R1中，螺旋桨轴3的旋转经由与第一轴31连结的带单向离合器齿轮12、与第二轴32连结的齿轮15以及与第三轴33连结的齿轮16而传送至发电机42。

与此相对，在图2所示的速比25的高状态下，螺旋桨轴3的旋转借由箭头R2所示的传送路径R2而传送至发电机42。将箭头R2所示的传送路径作为第二传送路径R2。在第二传送路径R2中，螺旋桨轴3的旋转经由与第一轴31连结的带离合器高速驱动齿轮11、与第二轴32连结的齿轮13和齿轮15、以及与第三轴33连结的齿轮16而传送至发电机42。在第二传送路径R2中，带单向离合器齿轮12无助于旋转的传送。

在变速部10，除了第一轴31至第三轴33之外，还配备有带离合器高速驱动齿轮11及带单向离合器齿轮12。另外，在变速部10配备有套筒24、预置弹簧26及滑动式等速接头28。这些部件参与变速以及将螺旋桨2的旋转传送至发电机42。将这些部件构成的机构作为变速器。

带离合器高速驱动齿轮11将旋转从第一轴31传送至第二轴32。另外，带离合器高速驱动齿轮11具有与速比为高状态的情况对应的齿轮。

带单向离合器齿轮12将旋转从第一轴31经由第二轴32传送至第三轴33。另外，带单向离合器齿轮12构成为，在第二轴32的转速大于第一轴31的转速的情况下，借由单向离合器进行空转。

在第一传送路径R1中，不经由带离合器高速驱动齿轮11，而是经由带单向离合器齿轮12，将驱动传送至发电机42。因此，速比不处于高状态。

在第二传送路径R2中，经由带离合器高速驱动齿轮11将驱动传送至发电机42。因此，速比处于高状态。

针对第一传送路径R1与第二传送路径R2的切换进行说明。传送路径的切换，以套筒24、预置弹簧及滑动式等速接头28为主要部件来进行。另外，传送路径的切换，根据从螺旋桨轴3传送至风力发电机主体5的推力载荷来进行。

基于图1、图2及图4，对离合器的接合等进行说明。图4是绘示滑动式等速接头28附近的构造的图。图4绘示了使用推力载荷的离合器的接合的情形。螺旋桨2接受风W，而使螺旋桨轴3旋转。该旋转以箭头D1来表示。借由螺旋桨轴3的旋转，产生旋转转矩。另外，螺旋桨2接受风W，而在螺旋桨轴3上产生推力载荷。推力载荷的朝向以箭头D2来表示。

参照图1及图2，对推力载荷与套筒24的运动的关系进行说明。图1绘示了推力载荷小的情况下的风力发电机1的状态。图2绘示了推力载荷大的情况下的风力发电机1的状态。如图2所示，当推力载荷变大时，螺旋桨2及套筒24沿推力载荷的方向D2移动。即，螺旋桨及套筒24向风力发电机主体5的方向移动。

如图1所示，在套筒24与滑动式等速接头28之间配置有预置弹簧26。该预置弹簧26将套筒24向与推力载荷的方向D2相反的方向推压。套筒24借由被预置弹簧26推压，在推力载荷小的情况下，不沿推力载荷的方向D2移动。当推力载荷大于预置弹簧26推压的力时，套筒24沿推力载荷的方向D2移动。

套筒24构成为可以将螺旋桨轴3的推力载荷传送至带离合器高速驱动齿轮11的离合器。并且，离合器构成为能够借由推力载荷而接合。

但是，如图1所示，在推力载荷小时，套筒24不与带离合器高速驱动齿轮11接触。因此，带离合器高速驱动齿轮11的离合器不接合，第一轴31与带离合器高速驱动齿轮11不连接。因此，螺旋桨轴3的旋转转矩经由滑动式等速接头28而传送至带单向离合器齿轮12。其结果，速比不处于高状态，而是成为低状态。

此外，滑动式等速接头28能够一边传送旋转转矩一边向螺旋桨轴3的方向滑动。因此，例如，在虽然套筒24不与带离合器高速驱动齿轮11接触，但沿推力载荷的方向D2稍微进行了移动的情况下，滑动式等速接头28也可以将螺旋桨轴3的旋转转矩传送至第一轴31。

如图2所示，在推力载荷大时，套筒24沿推力载荷的方向D2大幅移动，而与带离合器高速驱动齿轮11接触。然后，带离合器高速驱动齿轮11的离合器借由推力载荷而接合。其结果，第一轴31与带离合器高速驱动齿轮11连结。另外，带单向离合器齿轮12借由其单向离合器而进行空转。这是因为第二轴32的转速高于第一轴31的转速。如此，速比切换为高状态。

参照图4对离合器14的接合进行整理。根据螺旋桨2接受的风W的强弱等，螺旋桨2、螺旋桨轴3及套筒(图4中未图示)，如箭头D3所示，沿着螺旋桨轴3的方向，向两个方向移动。在风W强时，沿推力载荷D2的方向移动。另一方面，在风W弱时，返回与推力载荷D2的方向相反的方向。

并且，在套筒24未与带离合器高速驱动齿轮11接触的情况下，旋转转矩D1在滑动式等速接头28中传送。

另一方面，当套筒24与带离合器高速驱动齿轮11接触时，从套筒24向离合器14施加推力载荷。然后，离合器14借由推力载荷而接合。其结果，旋转转矩D1在带离合器高速驱动齿轮11中传送。

如此，在风力发电机1中，实现不使用动力而且不需要特别的控制，便能够进行齿轮的切换的变速机构。

另外，推力载荷的大小与风W的强度成比例。另外，螺旋桨2的旋转转矩也与风W的强度成比例。即，根据推力载荷的大小而决定离合器是否能够接合，意味着根据螺旋桨2的旋转转矩换言之螺旋桨2的旋转载荷的大小，而决定离合器是否能够接合。

本实用新型的风力发电机1，在推力载荷小时为低速比即低状态，在推力载荷大时为高速比即高状态。这也符合在图3中说明的发电机的转速与发电机的转矩的优选关系。即，本实用新型的风力发电机1能够根据风的强度来选择恰当的速比。

以上，针对本实用新型的一实施方式进行了说明。本实用新型并不限定于上述实施方式，而能够进行各种变更及变化。

例如，在以上说明中，作为发电机，针对风力发电机进行了说明。但是，本实用新型的技术不仅可以应用于风力，例如也可以应用于水力发电机。这是因为可以将本实用新型的技术同样应用于具有旋转轴与流体并行的风车水车或螺旋桨等的发电机。

即，本实用新型也可以表现为，在风力水力发电机中，具有传送螺旋桨与发电机之间的动力的变速器，并具有变速器的齿轮组合及传动齿轮切换机构，在该切换机构的切换中，使用风车水车轴的推力载荷的带自动变速器发电机。

如上所述，本实用新型的风力发电机利用螺旋桨的推力载荷来接合或释放离合器。由此，变速器可以在不进行来自外部的工作和来自外部的控制的情况下实现低与高的变速的切换。另外，由于可以选择发电机的发电效率高的转速与转矩的关系，因此即使在相同的风力下也可以增多发电量。

更具体而言，本实用新型的风力发电机具有离合器齿轮，所述离合器齿轮是否能够接合会根据螺旋桨的旋转载荷的大小而变化。因此，在载荷小时，该离合器不接合，可以利用速比小的变速器使发电机运行。另一方面，在载荷大时，可以利用速比大的变速器使发电机运行。其结果，可以使发电机在高效率的部分旋转，因此可以有效率地增加发电量。

Claims (3)

1.一种风力发电机，包括接受风力的螺旋桨、及发电机，所述风力发电机的特征在于，

具有将前述螺旋桨的旋转传送至前述发电机的变速器，

前述变速器具有离合器齿轮，所述离合器齿轮是否能够接合会根据前述螺旋桨的旋转载荷的大小而变化。

2.根据权利要求1所述的风力发电机，其中，所述风力发电机具有套筒，所述套筒将前述螺旋桨的推力载荷传递至前述变速器。

3.根据权利要求2所述的风力发电机，其中，前述变速器的离合器齿轮是否能够接合会根据从前述套筒传递来的推力载荷而变化。