專利名稱：新型風力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種風能利用技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種基于滑動軸承、行星差動傳動以及飛輪的風力發(fā)電機。
背景技術(shù)：
目前風力發(fā)電機組處于野外高空，無人值守條件下工作。風電機組中的軸承，齒輪箱，葉片是三大易損壞零部件。主軸軸承是機組關(guān)鍵部件，不僅承受傳動部份自重，在風力風向作用下，運行時產(chǎn)生很大振動，主軸軸承因而承受較大動載荷，且長時間處于連續(xù)工作狀態(tài)；工作條件很差。目前國內(nèi)外風力發(fā)電機組均采用傳統(tǒng)調(diào)心滾子軸承。必需在油潤滑條件下才能安全工作，故要求嚴格保養(yǎng)條件。因位于高空工作，受到諸多不利條件限制，調(diào)心滾子軸承往往得不到日常注油維護保養(yǎng)，在無油狀況下運行時極易損壞，安全可靠性差，使用壽命短。另外安裝拆卸也較麻煩，對軸承座要求較高。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文選檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文選號CN1904400，
公開日2007_01_31，記載了一種”風力發(fā)電機主軸調(diào)心滑動軸承”，通過內(nèi)外球面達到調(diào)心目的，通過復有自潤滑復合材料的摩擦層達到減摩目的。該技術(shù)主要缺陷在于結(jié)構(gòu)較復雜，摩擦層材料單一，不能適用高溫，低溫，高濕，鹽霧，沙塵，斷油等復雜工況；成本較高?，F(xiàn)有的風電機(含風力機)均采用漸開線或雙園弧齒形的齒輪箱(包括定軸齒輪傳動或行星齒輪傳動)，當葉輪隨風速改變轉(zhuǎn)速時，齒輪箱轉(zhuǎn)速隨之變化，發(fā)電機(或其它工作機)無法在最佳轉(zhuǎn)速工作，降低了風電機出力。由于風速改變范圍大，使齒輪及軸承應(yīng)力也大范圍改變，易發(fā)生齒輪和軸承破壞。風電機經(jīng)常在高溫，低溫，高濕，鹽霧，沙塵，斷油等復雜工況運行，軸承故障率高，中國軸承工業(yè)協(xié)會2008-12-2報告指出齒輪箱為風電機故障率最高部件，平均故障率為20%，其中80%為軸承故障。張立勇在“風力發(fā)電機組齒輪箱概述”(“機械傳動” 2008年第6期第I頁)中指出，齒輪箱是風電機組故障率最高部件，平均損壞率達40% 50%，個別近100%。發(fā)達國家產(chǎn)品并不適合中國使用條件。同期刊物王晶晶及吳曉銓“風電機組齒輪箱發(fā)展及技術(shù)分析”中指出，在荒郊野外，海邊幾十米塔架上，機艙空間相對窄小，在極端溫差下，故障時間及維修帶來的電量損失占風電機組總價15% 20%。故障一般出現(xiàn)在發(fā)電高峰期，因環(huán)境惡劣，交通不便，修復極困難?，F(xiàn)有風電機齒輪箱均米用定軸齒輪傳動或行星齒輪傳動；輸出固定轉(zhuǎn)速，一般選用直流發(fā)電機，雙速異步機，繞線式發(fā)電機等。上述發(fā)電機均較單速異步機價格貴，體積大，重量重，結(jié)構(gòu)復雜，故障率高。早在公元429 500年，祖沖之發(fā)明了具有錐齒輪行星差動傳動指南車，歐美在1920年造出了汽車用行星差動傳動裝置，戰(zhàn)后大功率船艦，航空發(fā)動機，工程機械等均應(yīng)用行星差動傳動裝置。國內(nèi)在重載行星差動傳動技術(shù)，封閉式行星差動傳動裝置均取得突破，在開發(fā)應(yīng)用方面取得較大進展。已廣泛應(yīng)用于起重機，卸船機抓斗，電 爐電極升降運動，連鑄設(shè)備等。行星差動傳動技術(shù)可簡化結(jié)構(gòu)，減輕重量，降低作用力，行星差動傳動裝置中附加一個變速動力源，就可成為無級變速器，用途極廣，避免現(xiàn)有定軸齒輪傳動裝置或行星齒輪傳動裝置只輸出單一速度的不足。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻號CN201513525U，
公開日2010-06-23,記載了一種“風電齒輪傳動裝置”，該技術(shù)包括一行星齒輪傳動機構(gòu)，該行星齒輪傳動機構(gòu)進一步包括太陽輪、內(nèi)齒圈、行星架以及多個行星齒輪，行星架上設(shè)有多個行星齒輪軸，多個行星齒輪一一對應(yīng)地分別設(shè)置于所述多個行星齒輪軸上；行星架為主動件，太陽輪為從動件，其特點是，太陽輪、內(nèi)齒圈和多個行星齒輪均為雙斜齒齒輪；其中，作為太陽輪的雙斜齒齒輪為無越程槽的一體式雙斜齒齒輪，作為內(nèi)齒圈和行星齒輪的雙斜齒齒輪為由兩個并排排列的斜齒輪組成的分體式雙斜齒齒輪。本實用新型的承載能力強、體積小、無軸向力。但該技術(shù)所采用的太陽輪為無越程槽的雙斜齒輪加工極難.成本高，難以保證其精度。中國專利文獻號CN202183630U，
公開日2012_04_04，記載了一種“電動車輪榖馬達連動發(fā)電裝置”，該技術(shù)在車體兩側(cè)之間結(jié)合一行星齒輪中軸構(gòu)造，在行星齒輪中軸構(gòu)造設(shè)有馬達定子單元以及三個行星齒輪，在三個行星齒輪外側(cè)嚙合一受馬達定子單元驅(qū)動的輪榖構(gòu)造，又在三個行星齒輪中間嚙合一太陽齒輪，以太陽齒輪中心的傳動桿透過單向軸 承連接一發(fā)電機單元，并在發(fā)電機單元的永磁轉(zhuǎn)子設(shè)有離心飛輪；當馬達定子單元驅(qū)動輪榖構(gòu)造轉(zhuǎn)動時，能以行星齒輪配合太陽齒輪加速，以發(fā)電機單元發(fā)電回充車體上的電池，力口上電動車下坡時輪榖構(gòu)造轉(zhuǎn)動仍能繼續(xù)轉(zhuǎn)動，且電動車停止時離心飛輪因慣性轉(zhuǎn)動而能繼續(xù)旋轉(zhuǎn)發(fā)電的設(shè)計，使得本較佳實施例具有較佳的充電效能，能減少電池的用量并延長電動車行駛的時間。該現(xiàn)有技術(shù)僅適用電動車類小負荷用途。同時，一臺風電機(普通齒輪傳動)平均軸承數(shù)量為26套，滾動軸承價格昂貴，
I.5MW風電機主軸軸承約10萬元，為滑動軸承的幾倍。經(jīng)濟效益極可觀。目前風電機主軸軸承處于供不應(yīng)求局面，眾多風電機等滾動軸承配套，風電機制造廠處于極不利的地位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種新型風力發(fā)電機，簡化結(jié)構(gòu)的同時提高了發(fā)電效率。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括依次同軸連接的帶有機組偏航系統(tǒng)的風輪、主軸軸承、齒輪箱、飛輪、聯(lián)軸器和電機，其中所述的機組偏航系統(tǒng)包括偏航軸承、轉(zhuǎn)槳軸承采用普通向心及向心推力軸承，其中偏航軸承的內(nèi)、外環(huán)分別與新型風力發(fā)電機的機艙和安裝新型風力發(fā)電機的塔架相連；風輪的葉片裝在轉(zhuǎn)槳軸承外環(huán)上使得每個葉片實現(xiàn)獨立電機變槳，電機通過齒輪箱驅(qū)動并與變槳軸承的內(nèi)環(huán)嚙合。所述的齒輪箱包括行星輪、太陽輪、平行軸齒輪、行星架和輸出軸，其中行星輪采用調(diào)心軸承結(jié)構(gòu)；太陽輪采用浮動無軸承結(jié)構(gòu)；行星架及平行軸齒輪一端為調(diào)心軸承結(jié)構(gòu)，另一端為向心軸承結(jié)構(gòu)并與輸出軸相連。所述的飛輪的外圓為環(huán)形結(jié)構(gòu)，風輪的中設(shè)有輪幅以及位于中心的帶有輪轂的鋼圓盤，該飛輪通過過盈配合與齒輪箱的輸出軸相連。所述的主軸軸承采用滑動軸承結(jié)構(gòu)，包括軸承座和設(shè)置于其內(nèi)部的左內(nèi)球和右內(nèi)球，其中左內(nèi)球和右內(nèi)球的外側(cè)面與軸承座的內(nèi)側(cè)面均為弧面且相接觸，左內(nèi)球和右內(nèi)球相接觸的近端采用止口定位結(jié)構(gòu)連接，遠端采用螺栓與螺母進行緊固。所述的止口定位結(jié)構(gòu)的配合面按6級精度加工制成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過簡化結(jié)構(gòu)大大提高運轉(zhuǎn)質(zhì)量，降低成本，提高可靠性。降低體積和重量，試以50t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的差動行星調(diào)速裝置為例。用全直流調(diào)速，總功率達710kw;采用差動行星調(diào)速裝置后，僅需一臺125kw交流及和一臺16kw直流機即可。其經(jīng)濟效益可見一斑。


圖I為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為滑動軸承側(cè)視圖。圖3為滑動軸承俯視圖。 圖4為飛輪結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例本發(fā)明提供一種使用差動行星傳動裝置；以得到在風輪轉(zhuǎn)速變化時，齒輪箱輸出轉(zhuǎn)速不變或按要求無級調(diào)速的風力發(fā)電機。如圖I所示，本實施例中帶有機組偏航系統(tǒng)的風輪I支承在主軸軸承2上，風輪I帶動齒輪箱3轉(zhuǎn)動，在齒輪箱3高速軸處裝置合適轉(zhuǎn)動慣量的飛輪4起到調(diào)速作用從而使輸出轉(zhuǎn)速保持穏定，高速軸通過聯(lián)軸器5聯(lián)接電機。所述的機組偏航系統(tǒng)(圖中未示出)包括偏航軸承、轉(zhuǎn)槳軸承采用普通向心及向心推力軸承，其中偏航軸承的內(nèi)、外環(huán)分別與新型風力發(fā)電機的機艙和安裝新型風力發(fā)電機的塔架相連；風輪的葉片裝在轉(zhuǎn)槳軸承外環(huán)上使得每個葉片實現(xiàn)獨立電機變槳，電機通過齒輪箱驅(qū)動并與變槳軸承的內(nèi)環(huán)嚙合。所述的齒輪箱3包括行星輪、太陽輪、平行軸齒輪、行星架和輸出軸，其中行星輪采用調(diào)心軸承結(jié)構(gòu)；太陽輪采用浮動無軸承結(jié)構(gòu)；行星架及平行軸齒輪一端為調(diào)心軸承結(jié)構(gòu)，另一端為向心軸承結(jié)構(gòu)并與輸出軸相連。如圖4所示，所述的飛輪4的外圓為環(huán)形結(jié)構(gòu)，風輪的中設(shè)有輪幅以及位于中心的帶有輪轂的鋼圓盤，該飛輪通過過盈配合與齒輪箱的輸出軸相連。如圖2和圖3所示，所述的主軸軸承2為滑動軸承結(jié)構(gòu)，具體包括軸承座11和設(shè)置于其內(nèi)部的左內(nèi)球7和右內(nèi)球8，其中左內(nèi)球7和右內(nèi)球8的外側(cè)面與軸承座11的內(nèi)側(cè)面均為弧面且相接觸，左內(nèi)球7和右內(nèi)球8相接觸的近端采用止口定位結(jié)構(gòu)連接，遠端采用螺栓9與螺母10進行緊固。所述的止口定位結(jié)構(gòu)的配合面按6級精度加工；所訴的滑動軸承結(jié)構(gòu)的內(nèi)外球面結(jié)構(gòu)可起調(diào)心作用；內(nèi)外球面表面為摩擦面12 ；裝配時左內(nèi)球7，右內(nèi)球8分別推入件軸承座11中，用螺栓9與螺母10緊固；根據(jù)高溫、低溫、高濕、鹽霧、沙塵、斷油等復雜工況用材料表面工程處理軸承摩擦面12以滿足不同使用要求，并且根據(jù)需要做成向心式或向心推力方式以承受徑向，軸向載荷?；瑒虞S承很適合低速，重載，有沖擊工況，經(jīng)表面工程處理可滿足低溫，高濕，鹽霧，沙塵，斷油等復雜工況。結(jié)構(gòu)簡單，成本低，體積小，重量輕，維修方便。上述結(jié)構(gòu)的滑動軸承不僅適合風電機，同樣適合其它應(yīng)用滑動軸承的機械產(chǎn)品。當風輪I開始轉(zhuǎn)動時，飛輪4隨而積蓄能量；當風輪I轉(zhuǎn)得越快，能量積蓄越多；當風輪I轉(zhuǎn)得過慢時，飛輪4釋放能量從而加快風輪轉(zhuǎn)速。通過以上過程可起到調(diào)速作用，從而使輸出轉(zhuǎn)速保持穏定。(轉(zhuǎn)動慣量=系統(tǒng)質(zhì)量*半徑平方)在風電機齒輪箱高速軸處裝置合適轉(zhuǎn)動慣量的飛輪2可起到調(diào)速作用從而使輸出轉(zhuǎn)速保持穏定，大大減少了由于風速變化引起的載荷變動，從而延長了風電機運轉(zhuǎn)壽命，增加了因轉(zhuǎn)速下降而遞減的出力。經(jīng)濟效益極可觀。本發(fā)明中在轉(zhuǎn)速不穏定的風電機及其它轉(zhuǎn)速不穏定的機械產(chǎn)品轉(zhuǎn)軸上適當位置處增加飛輪以減少上述機械由于轉(zhuǎn)速變化引起的載荷變動。上述在轉(zhuǎn)速不穏定的風電機及 其它轉(zhuǎn)速不穏定的機械產(chǎn)品轉(zhuǎn)軸上適當位置處增加飛輪以減少上述機械由于轉(zhuǎn)速變化引起的載荷變動。該結(jié)構(gòu)不僅適合風電機，同樣適合其它轉(zhuǎn)速不穏定的機械產(chǎn)品。與現(xiàn)有風輪通過固定傳動比齒輪箱輸出固定轉(zhuǎn)速比，采用上述差動行星傳動和小功率輔助動力源，可得大功率風機的無級轉(zhuǎn)速，然后選定與發(fā)電機或其他工作機最匹配轉(zhuǎn)速，在風輪因風速改變而變化轉(zhuǎn)速時，通過控制系統(tǒng)，由輔助動力源5隨時調(diào)整轉(zhuǎn)速，確保發(fā)電機或工作機處于最佳工作狀況。不需用昂貴的直流或雙速發(fā)電機等；只需結(jié)構(gòu)最簡單，工作最可靠的單速異步發(fā)電機可使機組處于最佳狀態(tài)。大大提高運轉(zhuǎn)質(zhì)量，降低成本，提高可靠性。降低體積和重量，試以50t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐的差動行星調(diào)速裝置為例。用全直流調(diào)速，總功率達710kw;采用差動行星調(diào)速裝置后，僅需一臺125kw交流及和一臺16kw直流機即可。
權(quán)利要求
1.一種新型風力發(fā)電機，其特征在于，包括依次同軸連接的帶有機組偏航系統(tǒng)的風輪、主軸軸承、齒輪箱、飛輪、聯(lián)軸器和電機，其中 所述的機組偏航系統(tǒng)包括偏航軸承、轉(zhuǎn)槳軸承采用普通向心及向心推力軸承，其中偏航軸承的內(nèi)、外環(huán)分別與所述新型風力發(fā)電機的機艙和安裝該新型風力發(fā)電機的塔架相連；風輪的葉片裝在轉(zhuǎn)槳軸承外環(huán)上使得每個葉片實現(xiàn)獨立電機變槳，電機通過齒輪箱驅(qū)動并與變槳軸承的內(nèi)環(huán)嚙合； 所述的主軸軸承采用滑動軸承結(jié)構(gòu)，包括軸承座和設(shè)置于其內(nèi)部的左內(nèi)球和右內(nèi)球，其中左內(nèi)球和右內(nèi)球的外側(cè)面與軸承座的內(nèi)側(cè)面均為弧面且相接觸，左內(nèi)球和右內(nèi)球相接觸的近端采用止口定位結(jié)構(gòu)連接，遠端采用螺栓與螺母進行緊固。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型風力發(fā)電機，其特征是，所述的齒輪箱包括行星輪、太陽輪、平行軸齒輪、行星架和輸出軸，其中行星輪采用調(diào)心軸承結(jié)構(gòu)；太陽輪采用浮動無軸承結(jié)構(gòu)；行星架及平行軸齒輪一端為調(diào)心軸承結(jié)構(gòu)，另一端為向心軸承結(jié)構(gòu)并與輸出軸相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型風力發(fā)電機，其特征是，所述的飛輪的外圓為環(huán)形結(jié)構(gòu)，風輪的中設(shè)有輪幅以及位于中心的帶有輪轂的鋼圓盤，該飛輪通過過盈配合與齒輪箱的輸出軸相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型風力發(fā)電機，其特征是，所述的止口定位結(jié)構(gòu)的配合面按6級精度加工制成。
全文摘要
一種屬于風電技術(shù)領(lǐng)域的新型風力發(fā)電機，包括依次同軸連接的帶有機組偏航系統(tǒng)的風輪、主軸軸承、齒輪箱、飛輪、聯(lián)軸器和電機，其中的主軸軸承采用滑動軸承結(jié)構(gòu)，包括軸承座和設(shè)置于其內(nèi)部的左內(nèi)球和右內(nèi)球，其中左內(nèi)球和右內(nèi)球的外側(cè)面與軸承座的內(nèi)側(cè)面均為弧面且相接觸，左內(nèi)球和右內(nèi)球相接觸的近端采用止口定位結(jié)構(gòu)連接，遠端采用螺栓與螺母進行緊固。本發(fā)明簡化結(jié)構(gòu)的同時提高了發(fā)電效率。
文檔編號F03D11/02GK102691621SQ201210199960
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月18日
發(fā)明者袁宗凡 申請人:袁宗凡