專利名稱：自然力發(fā)電設備及發(fā)電機組的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是發(fā)電設備，尤其是依靠風力、潮汐等自然力的發(fā)電設備，以及
有這種發(fā)電設備組成的發(fā)電機組。
背景技術：
隨著現代工業(yè)的飛速發(fā)展，人類對能源的需求明顯增加，而地球上可利用的常規(guī) 能源日趨匱乏。如何實現能源的持續(xù)發(fā)展，是全世界都在關注的問題。目前，電能產生主要 靠火力發(fā)電。但火力發(fā)電產生大量的污染物，為了減少對大氣的污染，實現能源的可持續(xù)發(fā) 展，世界各國都在積極開發(fā)清潔能源。 例如，人們已經開發(fā)出了風力發(fā)電設備和潮汐發(fā)電設備等利用自然力的發(fā)電設備 (本實用新型中統稱為"自然力發(fā)電設備")，并正在朝著商業(yè)化的方向努力著。這一類發(fā)電 設備在商業(yè)化過程中面臨的兩個主要困難是，成本高和自然力不穩(wěn)定。 以風力發(fā)電設備為例。由于風場的風是不穩(wěn)定的，主要表現為時有時無，忽大忽 小，風力的峰值差值有時會極大，其極端峰值風力有可能直接損壞風力發(fā)電設備。因此，目 前的發(fā)電設備必須安裝穩(wěn)定速度用的變速裝置和減速裝置等，同時，還要安裝主動控制系 統和/或整流調壓系統，使發(fā)電設備的輸出盡可能穩(wěn)定，減少對用電負載的沖擊。特別是在 希望將風力發(fā)電設備的電力并入電網的情況中，發(fā)電設備的持續(xù)穩(wěn)定輸出尤為重要。然而， 這些用來穩(wěn)定發(fā)電設備輸出的裝置和系統，往往都是結構復雜，制造成本和維護成本都非 常高。這些因素嚴重地制約著風力發(fā)電的商業(yè)性應用。 而且由于風并非是持續(xù)性的，所以，為了避免在無風的時候出現輸出間歇的情形， 風力發(fā)電設備通常都另外地配備有儲能系統。目前的儲能裝置主要是將風力發(fā)電設備產生 的多余電能轉化為其他能量，然后在無風期將所存能量再轉化為電能。然而，單獨地設計、 配備儲能系統，特別是抽水儲能、壓縮空氣儲能，需要投入大量的人力、物力和財力。造成風 力發(fā)電設備制造、運營成本高昂。 總的來說，由于風力等自然力不穩(wěn)定的性質，所以，為了使風力發(fā)電設備等自然力
發(fā)電設備中的發(fā)電機持續(xù)穩(wěn)定運行，現有自然力發(fā)電設備都不得不設計裝備了結構復雜、 成本高昂的穩(wěn)速、儲能裝置。

發(fā)明內容相應地，根據本實用新型的一個方面，提供了一種自然力發(fā)電設備，包括接受自然 力的自然力輸入端和有輸入軸的發(fā)電機，所述自然力發(fā)電設備還包括單向傳動裝置，所 述單向傳動裝置具有輸入端和輸出端，所述單向傳動裝置的輸入端與所述自然力輸入端相 連，用于接收來自所述自然力輸入端的動力；差速傳動裝置，所述差速傳動裝置具有第一工 作端、第二工作端和第三工作端，所述第一工作端與所述單向傳動裝置的輸出端相連，用于 接收來自所述單向傳動裝置輸出端的動力，所述第二工作端與所述發(fā)電機的輸入軸相連， 用于向所述發(fā)電機的輸入軸傳遞動力；儲能裝置，所述儲能裝置與所述差速傳動裝置的第三工作端相連，用于儲存來自所述差速傳動裝置的第一工作端的動力，并能夠將所儲存的 動力經第三工作端傳遞給所述差速傳動裝置的第二工作端；限速裝置，所述限速裝置位于 所述發(fā)電機和所述差速傳動裝置之間，用于在所述發(fā)電機的輸入軸的轉速超過預定轉速的 情況下產生阻止所述輸入軸轉速增加的制動力。 優(yōu)選的是，所述差速傳動裝置包括第一半軸，所述第一半軸與所述單向傳動裝置 的輸出端相連，構成所述差速傳動裝置的第一工作端；與所述第一半軸一體形成的第一錐 形齒輪；第二半軸，所述第二半軸與所述發(fā)電機的輸入軸相連，構成所述差速傳動裝置的第 二工作端；與所述第二半軸一體形成的第二錐形齒輪；多個行星齒輪，位于所述第一錐形 齒輪和所述第二錐形齒輪之間并同時與所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪嚙合；支撐 所述多個行星齒輪的行星齒輪架；殼體，所述與所述行星齒輪架一體形成，構成所述差速傳 動裝置的第三工作端。 優(yōu)選的是，所述差速傳動裝置包括第一半軸，所述第一半軸與所述單向傳動裝置 的輸出端相連，構成所述差速傳動裝置的第一工作端；第一錐形齒輪；第二半軸，所述第二 半軸與所述發(fā)電機的輸入軸相連，構成所述差速傳動裝置的第二工作端；與所述第二半軸 一體形成的第二錐形齒輪；多個行星齒輪，位于所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪之 間并同時與所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪嚙合；行星齒輪架，所述行星齒輪架支 撐所述多個行星齒輪并與所述第一半軸一體形成；殼體，所述殼體與所述第一錐形齒輪一 體形成，構成所述差速傳動裝置的第三工作端。 進一步優(yōu)選的是，所述儲能裝置包括長索，所述長索的一端固定在所述差速傳動 裝置的殼體上；重物，所述重物固定在所述長索的另一端。 優(yōu)選的是，在所述發(fā)電機和所述限速裝置之間還包括第二差速傳動裝置，所述第 二差速傳動裝置包括與所述差速傳動裝置的第二工作端相連的第一半軸、與所述第二差 速傳動裝置的所述第一半軸一體形成的第一錐形齒輪、與所述發(fā)電機的輸入軸相連的第二 半軸、與所述第二差速傳動裝置的所述第二半軸一體形成的第二錐形齒輪、位于所述第二 差速差動裝置的所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪之間并同時與所述第二差速差動 裝置的所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪嚙合的多個行星齒輪、支撐所述第二差速差 動裝置的所述多個行星齒輪的行星齒輪架以及與所述第二差速差動裝置的所述行星齒輪 架一體形成的殼體；控制裝置，與所述第二差速差動裝置的所述殼體相連，控制所述第二差 速差動裝置的所述殼體的轉動。 進一步優(yōu)選的是，所述控制裝置包括與所述第二差速差動裝置的所述殼體一體 形成的蝸輪；驅動所述蝸輪的蝸桿；驅動所述蝸桿的電機；控制所述電機的控制電路。 根據本實用新型的另一個方面，提供了一種自然力發(fā)電設備，包括接受自然力的 自然力輸入端和有輸入軸的發(fā)電機，所述自然力發(fā)電設備還包括差速傳動裝置，所述差速 傳動裝置具有用作輸入端的第一工作端、用作輸出端的第二工作端和用作另一個輸入端的 第三工作端，所述第一工作端與自然力輸入端相連，用于接收來自所述自然力輸入端的動 力，所述第二工作端與所述發(fā)電機的輸入軸相連，用于向所述發(fā)電機的輸入軸傳遞動力；以 及控制裝置，所述控制裝置與所述差速傳動裝置的第三工作端相連，用于控制所述第三工 作端的輸入。 優(yōu)選的是，所述差速傳動裝置包括第一半軸，所述第一半軸與所述自然力輸入端相連，構成所述差速傳動裝置的第一工作端；與所述第一半軸一體形成的第一錐形齒輪； 第二半軸，所述第二半軸與所述發(fā)電機的輸入軸相連，構成所述差速傳動裝置的第二工作 端；與所述第二半軸一體形成的第二錐形齒輪；多個行星齒輪，位于所述第一錐形齒輪和 所述第二錐形齒輪之間并同時與所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪嚙合；支撐所述多 個行星齒輪的行星齒輪架；以及殼體，所述與所述行星齒輪架一體形成，構成所述差速傳動 裝置的第三工作端。 優(yōu)選的是，所述控制裝置包括與所述殼體一體形成的蝸輪；驅動所述蝸輪的蝸 桿；驅動所述蝸桿的電機；以及控制所述電機的控制電路。 根據本實用新型的又一個方面，提供了一種由多個上述的自然力發(fā)電設備組成的 發(fā)電機組。 在本實用新型中，術語"自然力"是指可以用來發(fā)電的、例如風、潮汐等自然力。術 語"自然力發(fā)電設備"是指利用風能、潮汐等自然力發(fā)電的發(fā)電設備，這類發(fā)電機都面臨著 自然力不持續(xù)、不穩(wěn)定等問題，包括但不限于風力發(fā)電設備、潮汐發(fā)電設備等。術語前使用 的"第一"、"第二"或者類似的表述，僅僅分別代表相應多個技術特征中的一個，并不表示這 些技術特征中的不同。例如，"第一工作端"和"第二工作端"僅僅分別表示工作端的一個， 但不表示這些工作端之間結構上的區(qū)別。 本實用新型通過將單向傳動裝置、差速傳動裝置、儲能裝置和限速裝置結合起來 或者通過將差速傳動裝置和控制裝置結合起來所形成的風力發(fā)電設備等自然力發(fā)電設備， 具有如下的優(yōu)點 1.能夠在風力過大時將風能儲存起來，同時防止損壞發(fā)電機和輸出過大電流；而 在風力不足時，釋放儲存的能量，使發(fā)電機繼續(xù)發(fā)電，從而延長發(fā)電機持續(xù)穩(wěn)定工作的時 間。因此，本實用新型的自然力發(fā)電設備能夠持續(xù)穩(wěn)定地輸出電力。 2.在風力發(fā)電設備等自然力發(fā)電設備，可以去掉成本高、結構復雜的變速裝置，甚 至可以無需使用主動控制裝置和整流調壓裝置。因此，本實用新型的自然力發(fā)電設備結構 大為簡化，成本大為降低。 3.如果將本實用新型的多個自然力發(fā)電設備組成發(fā)電機組，就可以為電網提供穩(wěn) 定電力來源。

圖1是根據本實用新型第一實施例的風力發(fā)電設備的原理示意圖。 圖2是圖1中差速傳動裝置的示意性剖視圖。 圖3是根據本實用新型第二實施例的風力發(fā)電設備的原理示意圖。 圖4是圖3中差速傳動裝置的示意性剖視圖。 圖5是根據本實用新型第三實施例的風力發(fā)電設備的原理示意圖。 圖6是圖5中差速傳動裝置和控制裝置的示意性剖視圖。
具體實施方式下面以風力發(fā)電設備為例，解釋本實用新型的工作原理?？梢岳斫?，根據針對風力 發(fā)電設備所進行的解釋，本領域技術人員可以將本實用新型應用于潮汐發(fā)電等其他利用自然力的發(fā)電設備。 圖1是根據本實用新型第一實施例的風力發(fā)電設備的原理示意圖。圖2是圖1中 差速傳動裝置的示意性剖視圖。 本實用新型的自然力發(fā)電設備在圖1中顯示為一種風力發(fā)電設備，該風力發(fā)電設 備包括能夠接受自然力的自然力輸入端和具有輸入軸51的發(fā)電機5。其中，自然力輸入端 顯示為能夠接受風力并在風力作用下轉動的風輪1。 如圖1所示，風力發(fā)電設備還包括單向傳動裝置2、差速傳動裝置3、儲能裝置6和 限速裝置4。 單向傳動裝置2包括與風輪1相連的輸入端21和與差速傳動裝置3相連的輸出
端22，用于經輸入端21接收并將風輪1產生的動力(轉矩)經過輸出端22傳遞給差速傳
動裝置3。但是，單向傳動裝置2禁止動力從差速傳動裝置3向風輪1傳遞。本實用新型的
單向傳動裝置可以利用蝸輪蝸桿傳動機構、棘輪機構以及現有技術中類似的能夠實現反向
鎖止或者不能反向轉動的所有機構來實現。因為這些機構對于本領域技術人員來說是清楚
的，所以，為了突出本實用新型的主題，省略了對這些機構的詳細說明。 如圖1和圖2所示，差速傳動裝置3包括作為第一工作端的第一半軸31、作為第
二工作端的第二半軸33和作為第三工作端的殼體37。第一半軸31與單向傳動裝置2的
輸出端22相連，用于從單向傳動裝置22接受動力，是差速傳動裝置3的輸入端。第二半軸
33與發(fā)電機5的輸入軸51相連，用于向發(fā)電機5傳送動力，是一個輸出端。差速傳動裝置
3還包括與第一半軸31 —體形成的第一錐形齒輪32、與第二半軸33 —體形成的第二錐形
齒輪34、位于第一、第二錐形齒輪32、34之間并同時與這兩個錐形齒輪嚙合的多個行星齒
輪35以及支撐這些行星齒輪35的行星齒輪架36。其中，殼體37包圍著上述構件并與行星
齒輪架36 —體形成。本領域技術人員可以理解，本實用新型的差速傳動裝置3可以利用公
知的任何其他差動機構來實現，例如機動車技術領域中公知的各種差速器等。 注意，在整個說明書中，術語"多個"是指數量上大于等于2 。術語" 一體形成"是
指多個構件或者部分以相互固定的方式結合在一起，既包括多個分離的構件利用連接件或
者焊接等方式固定在一起的情況，也包括多個部分構成整體上是單件式結構的情況。 圖l和圖2所示的本實用新型第一實施例中，利用重物作為儲能裝置6。其中，殼
體37構成了一個巻筒，一根可以例如用鋼絲繩或者任何其他合適材料形成的長索62，其一
端固定在殼體37上，另一端固定在重物61上。當長索62隨著殼體37的轉動而纏繞在殼
體37外表面上時，重物61被升高，從而將殼體37的動能轉化為重物61的勢能。當然，本
領域技術人員可以理解，重物61還可以通過各種形式的滑輪組懸吊在殼體上?；喗M可以
固定在風力發(fā)電設備的塔架上，或者，固定在另外裝設的例如龍門架上。重物的質量和長索
的長度，可以根據具體的設計要求以及當地風場的情況，進行具體的設計。 本領域技術人員可以理解，還可以通過具體設計殼體的結構，而將本實用新型差
速傳動裝置的第三工作端與其他形式的儲能裝置相連。例如，可以利用差速傳動裝置的殼
體驅動飛輪、扭力彈簧和空氣壓縮機等儲能裝置，還可以想到用來驅動抽水機進行蓄水。 在本實施例中，在差速傳動裝置3和發(fā)電機5之間還設有限速裝置4，用于在發(fā)
電機5的輸入軸51的轉速超過預定轉速的情況下產生阻止輸入軸51轉速增加的制動力。
本實用新型的限速裝置可以利用公知的減速裝置實現，例如離心自調式衡速器和平衡甩塊等。因為限速裝置對于本領域技術人員來說是清楚的，所以，為了突出本實用新型的主題， 省略了對限速裝置的詳細說明。另外，本領域技術人員可以理解，限速裝置4位于差速傳動 裝置3和發(fā)電機5之間應該理解為限速裝置4可以一體形成于第二半軸33或者發(fā)電機輸 入軸51，或者是二者之間一個分立的裝置。 下面，參照圖1描述本實用新型第一實施例的操作。在風場中，當風力達到預定級 別時，例如每秒3米的微風，風輪1開始轉動。風輪1轉動產生的轉矩(或者說動力等)傳 遞給單向傳動裝置2，并通過單向傳動裝置2的輸出端22傳遞給差速傳動裝置3的第一半 軸31，第一半軸31帶動與之一體形成的第一錐形齒輪32轉動。當風力處于設計范圍內時， 位于差速傳動裝置3和發(fā)電機5之間的限速裝置4不工作，即第二半軸33和發(fā)電機輸入軸 51可以自由轉動。這時，兩個錐形齒輪作用在行星齒輪35上的轉矩與重物61在殼體37上 產生的轉矩基本平衡，重物61保持不動，(可以通過常規(guī)的設計實現，為突出本實用新型主 題，這里不再給出詳細分析。)差速傳動裝置3的殼體37不轉動，因此，行星齒輪35不公轉 而只是自轉。在這種情況下，差速傳動裝置3變成了通過主要作為惰輪的行星齒輪35嚙合 的兩個錐形齒輪所構成的傳動系統，其中，第一錐形齒輪32是輸入端，第二錐形齒輪34是 輸出端。于是，發(fā)電機5可以在設計范圍內的風力作用下，平穩(wěn)地產生電能。 當出現超出設計范圍的大風時，發(fā)電機輸入軸51或者第二半軸33出現高速轉動 的趨勢，這時，發(fā)電機5和差速傳動裝置3之間的限速裝置4工作并產生制動力，造成作用 在行星齒輪上的轉矩增加，大于提升重物61的所需轉矩，于是，行星齒輪35發(fā)生公轉，重物 61被提升，差速傳動裝置3所接受的轉矩一部分通過第二錐形齒輪34和第二半軸33傳遞 給發(fā)電機5，使發(fā)電機5繼續(xù)保持正常的平穩(wěn)運行；另一部分，也就是多余部分，被傳遞到殼 體37用來提升重物61，從而多余的風能轉變?yōu)閯菽?，即儲能?當沒有風時，第一錐形齒輪32對行星齒輪35不再作用有轉矩，于是在重物重力所 產生的轉矩作用下，差速傳動裝置3的殼體37轉動。由于單向傳動裝置2的反向動力傳遞 被鎖止或者不能反轉，所以，由重物勢能轉換成的轉矩經過差速傳動裝置3中的殼體37即 第三工作端和行星齒輪35傳遞給第二工作端即第二半軸33，使第二半軸33沿原來的轉動 方向繼續(xù)轉動。因此，即使在沒有風的情況下，利用大風情況下儲存的重物勢能，仍然能使 發(fā)電機5繼續(xù)發(fā)電，從而減小了電力輸出的間歇。 根據本實用新型，差速傳動裝置3和儲能裝置6相結合，利用儲能裝置6在風力過 大時存儲風能而在風力過小或者沒風時給差速傳動裝置3輸入能量，對風輪1輸入的風力 起到"削峰平谷"的作用，從而穩(wěn)定了差速傳動裝置3的第二工作端所輸出的動力，使發(fā)電 機能夠持續(xù)平穩(wěn)地運行。而且，與現有的風力發(fā)電設備相比，本實用新型結構簡單，成本降 低。進一步，按照本實用新型，可以省掉現有風力發(fā)電設備中用于調速的復雜的電子、機械 部件，進一步降低了成本，簡化了結構，增加了設備運行的可靠性。如果將本實用新型的風 力發(fā)電設備組成發(fā)電機組，就可以為電網提供穩(wěn)定的電力來源。 下面，參照圖3和圖4描述根據本實用新型第二實施例的風力發(fā)電設備。圖3是 根據本實用新型第二實施例的風力發(fā)電設備的原理示意圖。圖4是圖3中差速傳動裝置的 示意性剖視圖。除了差速傳動裝置3'夕卜，本實用新型第二實施例與第一實施例在機構和效 果上都基本相同。這里只對與第一實施例不同的差速傳動裝置3'進行描述。 如圖3和圖4所示，本實施例的差速傳動裝置3'包括與單向傳動裝置2的輸出端22相連、作為差速傳動裝置3'的第一工作端的第一半軸31';第一錐形齒輪32';與 發(fā)電機5的輸入軸51相連、作為差速傳動裝置3'的第二工作端的第二半軸33 ;與第二半 軸33 —體形成的第二錐形齒輪34 ;位于第一錐形齒輪32'和第二錐形齒輪34之間并同時 與這兩個錐形齒輪相嚙合的多個行星齒輪35 ;可轉動地支撐這些行星齒輪35的行星齒輪 架36'，行星齒輪架36'與第一半軸31' —體形成，于是第一半軸31'轉動時能驅動行星 齒輪35公轉；包圍上述部件的殼體37'，殼體37'與第一錐形齒輪32' —體形成，能夠同 第一錐形齒輪32' —體地轉動。 下面描述根據本實用新型第二實施例的風力發(fā)電設備的操作。風輪1轉動產生的 轉矩經單向傳動裝置2傳遞給差速傳動裝置3'的第一半軸31'，第一半軸31'帶動與之 一體形成的行星齒輪35公轉。當風力處于設計范圍內時，位于差速傳動裝置3'和發(fā)電機 5之間的限速裝置不工作，即第二半軸33和發(fā)電機輸入軸51可以自由轉動。在設計風力范 圍內，行星齒輪35作用在第一錐形齒輪32'上的轉矩與重物61在殼體37'上產生的轉矩 基本平衡，重物61保持不動，差速傳動裝置3'的殼體37'不轉動，行星齒輪35在公轉的 同時自轉，帶動第二錐形齒輪34轉動。于是，來自風輪l的動力被傳遞給作為差速傳動裝 置3'輸出端的第二半軸33。第二半軸33驅動發(fā)電機5正常運轉。 當風力超出設計范圍時，經第一半軸31'、行星齒輪架36'和行星齒輪35作用在 第一錐形齒輪32'上的轉矩增加，大于重物61通過殼體37'在第一錐形齒輪32'上產生 的轉矩，于是，第一錐形齒輪32'轉動，帶動殼體37'提升重物，從而將多余的風能轉換為 重物的勢能，即儲能。于此同時，第二錐形齒輪34仍保持平穩(wěn)轉動，使發(fā)電機5仍像被設計 范圍內的風力驅動那樣平穩(wěn)地產生電能。 當沒有風時，行星齒輪35對第一錐形齒輪32'不再作用有轉矩，于是在重物重力 所產生的轉矩作用下，差速傳動裝置3'的殼體37'轉動，帶動第一錐形齒輪32'轉動。由 于單向傳動裝置2的反向動力傳遞被鎖止或者不能反轉，所以，行星齒輪35只能自轉，差速 傳動裝置3'變成了通過主要作為惰輪的行星齒輪35嚙合的兩個錐形齒輪所構成的傳動 系統，從而在第一錐形齒輪32'的驅動下，第二錐形齒輪34和第二半軸33沿原來的轉動方 向繼續(xù)轉動。因此，在沒有風的情況下，利用儲存的重物勢能，發(fā)電機5繼續(xù)發(fā)電。 接下來，參照圖5和圖6描述根據本實用新型第三實施例的風力發(fā)電設備。其中， 圖5是根據本實用新型第三實施例的風力發(fā)電設備的原理示意圖。圖6是圖5中差速傳動 裝置和控制裝置的示意性剖視圖。 如圖5和圖6所示，根據本實用新型第三實施例的風力發(fā)電設備包括作為自然力 輸入端的風輪1和具有輸入軸51的發(fā)電機5，在風輪1和發(fā)電機5之間進一步包括差速傳 動裝置和控制裝置。本實施例的差速傳動裝置與圖2所示的差速傳動裝置2結構類似，包括 與風輪1相連并作為第一工作端的第一半軸71、與第一半軸一體形成的第一錐形齒輪72、 與電極5的輸入軸51相連并作為第二工作端的第二半軸73、與第二半軸73 —體形成的第 二錐形齒輪74、位于第一、第二錐形齒輪72、74之間并同時與這兩個錐形齒輪嚙合的多個 行星齒輪75、支撐這些行星齒輪75的行星齒輪架76以及包圍上述部件并與行星齒輪架76 一體形成、作為第三工作端的殼體77。在本實施例中第一工作端(第一半軸71)和第三工 作端(殼體77)作為動力輸入端，第二工作端(第二半軸73)作為動力輸出端。 與本實用新型第一、二實施例不同的是，本實用新型第三實施例的殼體77(第三工作端)不再與重物(儲能裝置)相連，而是同一個控制裝置相連。本實用新型的控制裝 置是根據作為一個輸入端的第一半軸的轉動情況和發(fā)電機輸出情況(包括相位)，控制作 為另一個輸入端的殼體的轉動，從而使作為輸出端的第二半軸73按照要求的轉速和相位 轉動。根據本實用新型，一方面能夠將第二半軸73的轉速精確穩(wěn)定所要求的范圍內，進而 使發(fā)電機平穩(wěn)運行；另一方面能夠調整第二半軸73相對第一半軸71的轉動相位，使發(fā)電機 能夠調整其電力輸出的相位，從而使風力發(fā)電設備有可能直接并入相關電網，而不再需要 傳統并網所需的復雜、昂貴的調控設備。 在圖6所示的示例性的具體例子中，本實施例的控制裝置包括與殼體77—體形成 的蝸輪81和用來驅動蝸輪81的蝸桿82。雖然圖中沒有示出，本實用新型的控制裝置還包 括一個控制電路和驅動蝸桿82用的電機，控制電路能夠接收關于第一半軸71轉動情況和 發(fā)電機5的電力輸出情況的信號并據此控制電機的啟動和停止。例如，當控制電路確認發(fā) 電機的電力輸出與并網所要求的相位有一定差距時，啟動電機驅動蝸桿82轉動，帶動與蝸 輪81—體形成的殼體77轉動，從而消除發(fā)電機電力輸出與并網要求間的相位差。 這里所用電機例如但不限于步進電機。另外，本領域技術人員可以理解，本實用新 型并不限于蝸輪蝸桿式的控制裝置，現有技術中公知的各種其他速度控制裝置也都可以用 來實現本實用新型的控制裝置。 本領域技術人員還可以理解，本實用新型第三實施例可以同第一或者第二實施例 組合使用。例如，將第三實施例中的差速傳動裝置(作為第二差速傳動裝置)及其控制控 制置于圖1或圖3所示的限速裝置4和發(fā)電機5之間。 上面參照附圖對本實用新型進行了具體的描述。但是，本領域技術人員應該理解， 上面的具體描述僅僅是舉例性質的，用于說明性的目的，并非是用來限制本實用新型的保 護范圍。本實用新型的保護范圍僅由權利要求限定。得益于本實用新型的教導，本領域技 術人員在不超出本實用新型保護范圍的情況下可以根據具體情況對本實用新型做出各種 變型、修改或者替換，例如將行星齒輪架直接用來掛重物或者在其上面直接形成蝸輪，從而 省略掉殼體。
權利要求一種自然力發(fā)電設備，包括接受自然力的自然力輸入端和具有輸入軸的發(fā)電機，其特征在于，所述自然力發(fā)電設備還包括單向傳動裝置，所述單向傳動裝置具有輸入端和輸出端，所述單向傳動裝置的輸入端與所述自然力輸入端相連，用于接收來自所述自然力輸入端的動力；差速傳動裝置，所述差速傳動裝置具有第一工作端、第二工作端和第三工作端，所述第一工作端與所述單向傳動裝置的輸出端相連，用于接收來自所述自然力輸入端的動力，所述第二工作端與所述發(fā)電機的輸入軸相連，用于向所述發(fā)電機的輸入軸傳遞動力；儲能裝置，所述儲能裝置與所述差速傳動裝置的第三工作端相連，用于儲存來自所述差速傳動裝置的第一工作端的動力，并能夠將所儲存的動力經第三工作端傳遞給所述差速傳動裝置的第二工作端；限速裝置，所述限速裝置位于所述發(fā)電機和所述差速傳動裝置之間，用于在所述發(fā)電機的輸入軸的轉速超過預定轉速的情況下產生阻止所述輸入軸轉速增加的制動力。
2. 如權利要求1所述的自然力發(fā)電設備，其特征在于，所述差速傳動裝置包括 第一半軸，所述第一半軸與所述單向傳動裝置的輸出端相連，構成所述差速傳動裝置的第一工作端；與所述第一半軸一體形成的第一錐形齒輪；第二半軸，所述第二半軸與所述發(fā)電機的輸入軸相連，構成所述差速傳動裝置的第二 工作端；與所述第二半軸一體形成的第二錐形齒輪；多個行星齒輪，位于所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪之間并同時與所述第一錐 形齒輪和所述第二錐形齒輪嚙合；支撐所述多個行星齒輪的行星齒輪架；殼體，與所述行星齒輪架一體形成，構成所述差速傳動裝置的第三工作端。
3. 如權利要求1所述的自然力發(fā)電設備，其特征在于，所述差速傳動裝置包括 第一半軸，所述第一半軸與所述單向傳動裝置的輸出端相連，構成所述差速傳動裝置的第一工作端；第一錐形齒輪；第二半軸，所述第二半軸與所述發(fā)電機的輸入軸相連，構成所述差速傳動裝置的第二 工作端；與所述第二半軸一體形成的第二錐形齒輪；多個行星齒輪，位于所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪之間并同時與所述第一錐 形齒輪和所述第二錐形齒輪嚙合；行星齒輪架，所述行星齒輪架支撐所述多個行星齒輪并與所述第一半軸一體形成； 殼體，所述殼體與所述第一錐形齒輪一體形成，構成所述差速傳動裝置的第三工作端。
4. 如權利要求2或者3所述的自然力發(fā)電設備，其特征在于，所述儲能裝置包括 長索，所述長索的一端固定在所述差速傳動裝置的殼體上；重物，所述重物固定在所述長索的另 一端。
5. 如權利要求1所述的自然力發(fā)電設備，其特征在于，在所述發(fā)電機和所述限速裝置 之間還包括第二差速傳動裝置，所述第二差速傳動裝置包括 與所述差速傳動裝置的第二工作端相連的第一半軸， 與所述第二差速傳動裝置的所述第一半軸一體形成的第一錐形齒輪， 與所述發(fā)電機的輸入軸相連的第二半軸，與所述第二差速傳動裝置的所述第二半軸一體形成的第二錐形齒輪， 多個行星齒輪，位于所述第二差速差動裝置的所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪 之間并同時與所述第二差速差動裝置的所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪嚙合， 支撐所述第二差速差動裝置的所述多個行星齒輪的行星齒輪架，以及 與所述第二差速差動裝置的所述行星齒輪架一體形成的殼體；控制裝置，與所述第二差速差動裝置的所述殼體相連，控制所述第二差速差動裝置的 所述殼體的轉動。
6. 如權利要求5所述的自然力發(fā)電設備，其特征在于，所述控制裝置包括 與所述第二差速差動裝置的所述殼體一體形成的渦輪； 驅動所述渦輪的蝸桿；驅動所述蝸桿的電機； 控制所述電機的控制電路。
7. —種自然力發(fā)電設備，包括接受自然力的自然力輸入端和具有輸入軸的發(fā)電機，其 特征在于，所述自然力發(fā)電設備還包括差速傳動裝置，所述差速傳動裝置具有用作輸入端的第一工作端、用作輸出端的第二 工作端和用作另一個輸入端的第三工作端，所述第一工作端與自然力輸入端相連，用于接 收來自所述自然力輸入端的動力，所述第二工作端與所述發(fā)電機的輸入軸相連，用于向所 述發(fā)電機的輸入軸傳遞動力；以及控制裝置，所述控制裝置與所述差速傳動裝置的第三工作端相連，用于控制所述第三 工作端的輸入。
8. 如權利要求7所述的自然力發(fā)電設備，其特征在于，所述差速傳動裝置包括 第一半軸，所述第一半軸與所述自然力輸入端相連，構成所述差速傳動裝置的第一工作端；與所述第一半軸一體形成的第一錐形齒輪；第二半軸，所述第二半軸與所述發(fā)電機的輸入軸相連，構成所述差速傳動裝置的第二 工作端；與所述第二半軸一體形成的第二錐形齒輪；多個行星齒輪，位于所述第一錐形齒輪和所述第二錐形齒輪之間并同時與所述第一錐 形齒輪和所述第二錐形齒輪嚙合；支撐所述多個行星齒輪的行星齒輪架；以及殼體，所述與所述行星齒輪架一體形成，構成所述差速傳動裝置的第三工作端。
9. 如權利要求8所述的自然力發(fā)電設備，其特征在于，所述控制裝置包括 與所述殼體一體形成的渦輪；驅動所述渦輪的蝸桿； 驅動所述蝸桿的電機；以及控制所述電機的控制電路。
10. —種發(fā)電機組，其特征在于，所述的發(fā)電機組包括多個如權利要求1和/或權利要 求7所述的自然力發(fā)電設備。
專利摘要本實用新型公開了一種諸如風力發(fā)電設備的自然力發(fā)電設備以及由這種發(fā)電設備組成的發(fā)電機組，能夠以簡單的結構和低廉的成本實現電力持續(xù)穩(wěn)定的輸出。本實用新型的發(fā)電設備包括與自然力輸入端相連的單向傳動裝置、與單向傳動裝置相連的差速傳動裝置、與差速傳動裝置相連的儲能裝置以及位于差速傳動裝置和發(fā)電機之間的限速裝置。差速傳動裝置具有與單向傳動裝置相連的第一工作端、與發(fā)電機相連的第二工作端和與儲能裝置相連的第三工作端。
文檔編號F03B13/26GK201541175SQ200920179109
公開日2010年8月4日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權日2009年9月22日
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