專利名稱：基于鏈輪增速的低額定轉(zhuǎn)速半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于鏈輪增速的低額定轉(zhuǎn)速半直 驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
陸地風(fēng)能資源區(qū)域，以年平均風(fēng)功率密度為指標(biāo)，可劃分為4個(gè)區(qū)，即風(fēng)能資源豐 富區(qū)、風(fēng)能資源較豐富區(qū)、風(fēng)能資源可利用區(qū)、風(fēng)能資源貧乏區(qū)。以中國(guó)為例，陸地風(fēng)能資 源分區(qū)及占全國(guó)國(guó)土面積的百分比見(jiàn)表1。中國(guó)陸地風(fēng)能資源可利用的區(qū)域占國(guó)土面積約 76%。表1為中國(guó)陸地風(fēng)能資源分區(qū)及占全國(guó)國(guó)土面積的百分比。表 1 目前規(guī)模化的風(fēng)能開(kāi)發(fā)利用主要在風(fēng)能資源豐富的高風(fēng)速區(qū)，即集中在三北地區(qū) 和東南沿海，這部分地區(qū)僅占國(guó)土面積的8% ；而風(fēng)能資源較豐富區(qū)和風(fēng)能資源可利用區(qū)， 屬年均風(fēng)速> 3. 5m/s小時(shí)數(shù)為2000 5000小時(shí)的低風(fēng)速區(qū)，風(fēng)能資源沒(méi)有得到有效開(kāi)發(fā) 利用。為實(shí)現(xiàn)低風(fēng)速地區(qū)風(fēng)能資源的有效利用，必須有適用的低額定風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在低風(fēng)速地區(qū)的應(yīng)用存在如下局限(1)額定風(fēng)速高，一般在8 12m/s間。低風(fēng)速地區(qū)，尤其是風(fēng)能資源可利用區(qū)，年 平均風(fēng)速一般處于蒲氏3級(jí)(3. 4m/s 5. 4m/s)或略高，高額定風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)不適用。(2)中、小功率(50kW及以下功率)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，一般都采用直驅(qū)方式。低風(fēng)速地 區(qū)使用，因風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低(80rpm以下)，采用常規(guī)高額定轉(zhuǎn)速(150rpm及以上)發(fā)電機(jī)難以 滿足匹配要求，而配置低額定轉(zhuǎn)速發(fā)電機(jī)，又存在體積、重量大，費(fèi)用高的問(wèn)題。(3)直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)，當(dāng)葉輪直徑過(guò)大，如超過(guò)10米時(shí)，偶發(fā)性大風(fēng)下轉(zhuǎn)速大，葉輪 的安全隱患過(guò)大。(4)現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片翼型，最佳風(fēng)能利用系數(shù)的風(fēng)速區(qū)段一般為8 12m/s 間，低風(fēng)速條件下，尤其是低于6m/s風(fēng)速區(qū)段時(shí)，風(fēng)能利用系數(shù)較差，難以滿足低風(fēng)速條件下俘獲風(fēng)能最大化。(5)常規(guī)中、小功率風(fēng)電機(jī)一般采用永磁同步發(fā)電機(jī)，因齒槽效應(yīng)的作用，發(fā)電機(jī) 在起動(dòng)或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，且電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生脈動(dòng)。同時(shí)鐵芯的應(yīng)用使得發(fā)電 機(jī)重量增大、鐵芯損耗的存在又使損耗增大。綜上所述，常規(guī)高額定風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)不適用于風(fēng)能資源較豐富區(qū)和風(fēng)能資源可 利用區(qū)，針對(duì)低風(fēng)速地區(qū)，需研制開(kāi)發(fā)適用的低額定轉(zhuǎn)速、高效、經(jīng)濟(jì)可靠的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)， 以實(shí)現(xiàn)低風(fēng)速環(huán)境下的高效、可靠風(fēng)電功率轉(zhuǎn)換。作為目前風(fēng)能利用的缺口及風(fēng)能利用局限的完善和補(bǔ)充，研制并推廣低額定風(fēng)速 風(fēng)力發(fā)電具有廣泛的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。低風(fēng)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)為達(dá)到降低費(fèi)用，提高性價(jià)比目的，一般在風(fēng)力機(jī)和發(fā)電機(jī)間 配置增速機(jī)構(gòu)，以匹配動(dòng)力傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速。齒輪傳動(dòng)盡管優(yōu)點(diǎn)很多，但其價(jià)格較高，所以風(fēng)輪直徑較小的風(fēng)力機(jī)不宜采用，否 則將使機(jī)艙重量增加，整機(jī)造價(jià)高。
發(fā)明內(nèi)容發(fā)明所要解決技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于低風(fēng)速地區(qū)的高效、經(jīng)濟(jì)可靠的風(fēng)力發(fā) 電系統(tǒng)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種基于鏈輪增速的低額定轉(zhuǎn)速半直驅(qū)風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)葉，風(fēng)葉通過(guò)主軸、剎車機(jī)構(gòu)、增速機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)相連，其特征在于所 述增速機(jī)構(gòu)為鏈條、鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括安裝在低速軸上的第一鏈輪，所述第一鏈輪通過(guò)鏈 條與中間傳動(dòng)軸上的第二鏈輪相連，中間傳動(dòng)軸另一側(cè)的第三鏈輪通過(guò)鏈條與發(fā)電機(jī)上的 第四鏈輪相連，所述第一鏈輪和第三鏈輪為大鏈輪，所述第二鏈輪和第四鏈輪為小鏈輪。增速比為4時(shí)，所述第一鏈輪和第三鏈輪為32齒，所述第二鏈輪和第四鏈輪為16 齒。本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用鏈條、鏈輪傳動(dòng)，與帶輪傳動(dòng)相 比，鏈輪傳動(dòng)沒(méi)有彈性滑動(dòng)和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，需要的張緊力小，作用在軸 上的壓力也小，可以減少軸承的摩擦損失；結(jié)構(gòu)緊湊，能在溫度較高、有油污等惡劣環(huán)境條 件下工作。與齒輪箱傳動(dòng)相比，價(jià)格很低，且使機(jī)艙重量減輕，整機(jī)造價(jià)降低。

圖1為本實(shí)用新型的基于鏈輪增速的低額定轉(zhuǎn)速半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1為本實(shí)用新型的基于鏈輪增速的低額定轉(zhuǎn)速半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意 圖。本實(shí)用新型的基于鏈輪增速的低額定轉(zhuǎn)速半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)包括風(fēng)葉(葉片1和輪 轂2)、剎車機(jī)構(gòu)3、增速機(jī)構(gòu)4、發(fā)電機(jī)5、偏航機(jī)構(gòu)6、結(jié)構(gòu)支撐梁7、底板8、混凝土桿塔9等
4構(gòu)成。所述增速機(jī)構(gòu)為鏈條、鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括安裝在低速軸上的第一鏈輪，所述第一鏈 輪通過(guò)鏈條與中間傳動(dòng)軸上的第二鏈輪相連，中間傳動(dòng)軸另一側(cè)的第三鏈輪通過(guò)鏈條與發(fā) 電機(jī)上的第四鏈輪相連，所述第一鏈輪和第三鏈輪為大鏈輪，所述第二鏈輪和第四鏈輪為 小鏈輪。風(fēng)力發(fā)電的增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用鏈條、鏈輪傳動(dòng)。與帶輪傳動(dòng)相比，鏈輪傳動(dòng)沒(méi)有彈 性滑動(dòng)和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，需要的張緊力小，作用在軸上的壓力也小，可以 減少軸承的摩擦損失；結(jié)構(gòu)緊湊，能在溫度較高、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。與齒輪箱 傳動(dòng)相比，價(jià)格很低，且使機(jī)艙重量減輕，整機(jī)造價(jià)降低。增速比i由下式給出， .πη 式中nD是發(fā)電機(jī)額定轉(zhuǎn)速；η是風(fēng)輪額定轉(zhuǎn)速。風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速主要取決于葉尖速比(最佳風(fēng)能利用系數(shù)下的葉尖速比)， 式中λ是葉尖速比；ν是風(fēng)輪轉(zhuǎn)速；R是風(fēng)輪半徑。發(fā)明選用發(fā)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速分別為200r/min、220r/min，風(fēng)輪的最佳轉(zhuǎn)速約在 50rpm 55rpm，確定增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的增速比為1 4。采用兩級(jí)鏈輪傳動(dòng)增速，安裝在低速 軸上的鏈輪(32齒)通過(guò)鏈條帶動(dòng)中間傳動(dòng)軸上的小鏈輪(16齒)，中間傳動(dòng)軸另一側(cè)的大 鏈輪(32齒)通過(guò)鏈條帶動(dòng)發(fā)電機(jī)上的小鏈輪(16齒)，實(shí)現(xiàn)1 4的增速。有別于常規(guī)無(wú)增速機(jī)構(gòu)的直驅(qū)型風(fēng)電機(jī)組，本發(fā)明采用小傳動(dòng)比的半直驅(qū)方式， 實(shí)現(xiàn)了中、小功率風(fēng)力發(fā)電的葉輪低額定轉(zhuǎn)速(彡60rpm)，同時(shí)匹配150 250rpm左右額 定轉(zhuǎn)速的發(fā)電機(jī)，使葉輪在低風(fēng)速條件下達(dá)到最佳葉尖速比，同時(shí)又解決了低額定轉(zhuǎn)速發(fā) 電機(jī)的體積、重量大，費(fèi)用高的問(wèn)題。采用高強(qiáng)度的鏈條鏈輪增速機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力傳動(dòng)的高效率，避免了常規(guī)風(fēng)電機(jī) 因采用齒輪箱增速帶來(lái)的高費(fèi)用及體積大、重量重的局限。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于具體實(shí)施方式
中的保護(hù)范圍，對(duì)具體實(shí)施方式
所做 出的不需創(chuàng)造性勞動(dòng)的變形都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求一種基于鏈輪增速的低額定轉(zhuǎn)速半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)葉，風(fēng)葉通過(guò)主軸、剎車機(jī)構(gòu)、增速機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)相連，其特征在于所述增速機(jī)構(gòu)為鏈條、鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由兩級(jí)增速機(jī)構(gòu)組成，包括安裝在低速軸上的第一鏈輪，所述第一鏈輪通過(guò)鏈條與中間傳動(dòng)軸上的第二鏈輪相連，中間傳動(dòng)軸另一側(cè)的第三鏈輪通過(guò)鏈條與發(fā)電機(jī)上的第四鏈輪相連，所述第一鏈輪和第三鏈輪為大鏈輪，所述第二鏈輪和第四鏈輪為小鏈輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鏈輪增速的低額定轉(zhuǎn)速半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在 于增速比為4時(shí)，所述第一鏈輪和第三鏈輪為32齒，所述第二鏈輪和第四鏈輪為16齒。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于鏈輪增速的低額定轉(zhuǎn)速半直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括風(fēng)葉，風(fēng)葉通過(guò)主軸、剎車機(jī)構(gòu)、增速機(jī)構(gòu)與發(fā)電機(jī)相連，其特征在于所述增速機(jī)構(gòu)為鏈條、鏈輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括安裝在低速軸上的第一鏈輪，所述第一鏈輪通過(guò)鏈條與中間傳動(dòng)軸上的第二鏈輪相連，中間傳動(dòng)軸另一側(cè)的第三鏈輪通過(guò)鏈條與發(fā)電機(jī)上的第四鏈輪相連，所述第一鏈輪和第三鏈輪為大鏈輪，所述第二鏈輪和第四鏈輪為小鏈輪。本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用鏈條、鏈輪傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，能在溫度較高、有油污等惡劣環(huán)境條件下工作。采用兩級(jí)增速傳動(dòng)，降低了機(jī)艙的高度和體積。與齒輪箱傳動(dòng)相比，價(jià)格很低，且使機(jī)艙重量減輕，整機(jī)造價(jià)降低。
文檔編號(hào)F03D11/00GK201620997SQ20102012482
公開(kāi)日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者徐洪, 李群, 殷明慧, 江林, 蒯狄正 申請(qǐng)人:江蘇省電力試驗(yàn)研究院有限公司