專利名稱：一種柔性軸傳動(dòng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是涉及一種具有新型傳動(dòng)系統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)是風(fēng)能發(fā)電裝置，當(dāng)前帶增速齒輪箱的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是現(xiàn)有生產(chǎn)與裝機(jī)最多的機(jī)型，目前，其結(jié)構(gòu)主要為風(fēng)輪通過主軸與增速齒輪箱連接并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，其發(fā)電機(jī)部分及傳動(dòng)系統(tǒng)均位于機(jī)艙內(nèi)，該結(jié)構(gòu)使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝時(shí)，需要將發(fā)電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)吊裝到位于高空的塔架頂端。同時(shí)，由于增速齒輪箱需經(jīng)常進(jìn)行檢查維護(hù)作業(yè)，尤其在冬季與夏季，工作人員在高空的機(jī)艙內(nèi)進(jìn)行維護(hù)作業(yè)異常困難。不僅如此，在很多故障狀況下，需要將故障部分整體轉(zhuǎn)移至地面進(jìn)行維修，這就使得維修成本居高不下。上述原因，使得風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝、維修維護(hù)成本成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)總成本的重要組成部分。另外，位于高空機(jī)艙中的發(fā)電機(jī)、增速齒輪箱等給風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔架帶來更大的負(fù)載，也使得塔架費(fèi)用更高。中國(guó)專利201210207283. 8公開了一種液力傳動(dòng)風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)，包括傳動(dòng)軸、風(fēng)塔、傘齒輪組、風(fēng)葉，通過液力油傳遞，可以將發(fā)電機(jī)落地安裝，解決了電機(jī)檢修的難題，但由于傳動(dòng)系統(tǒng)采用液力傳動(dòng)，增加的液壓系統(tǒng)會(huì)使可靠性嚴(yán)重降低；液壓油的泄漏容易造成環(huán)境污染；通過液壓油的壓力傳遞機(jī)械能，造成能量消耗大；長(zhǎng)距離的液壓傳動(dòng)，使其效率大大降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該風(fēng)力發(fā)電機(jī)不但可解決發(fā)電機(jī)檢修難題，而且其傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、傳動(dòng)效率高。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種柔性軸傳動(dòng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī),包括風(fēng)輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)，其特征在于傳動(dòng)系統(tǒng)位于風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)之間，發(fā)電機(jī)置于地面，所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸、圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系、柔性軸、塔架下端連接軸和正交增速箱，圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系的輸入端連接主軸，輸出軸連接柔性軸，柔性軸的另一端連接塔架下端連接軸，塔架下端連接軸的另一端與正交增速箱的輸入端相連，正交增速箱的輸出端與發(fā)電機(jī)的輸入軸相連。本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性軸位于空心管塔架內(nèi)。本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的柔性軸由輕質(zhì)材料制成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
(I)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、傳動(dòng)效率高。(2)柔性軸在兩端連接不同心的情況下可以適當(dāng)彎曲，防止振動(dòng)，緩解動(dòng)力波動(dòng)；長(zhǎng)距離的柔性軸傳動(dòng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗突變載荷能力；采用由輕質(zhì)材料制成的柔性軸，減輕了傳動(dòng)重量。(3)吊裝重量減小，安裝與維護(hù)方便。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。圖中1-葉片,2_輪穀,3_主軸,4_主軸軸承座,5-圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系，6_端面齒輪，7_小圓柱齒輪軸，8_齒輪軸支撐軸承，9_機(jī)箱支架，10-機(jī)艙,11-偏航軸承，12-塔架上端回轉(zhuǎn)支撐軸承座，13-聯(lián)軸器A，14-空心管塔架，15-柔性軸，16-聯(lián)軸器B，17-塔架下端連接軸，18-塔架下端回轉(zhuǎn)支撐軸承座，19-聯(lián)軸器C，20-正交增速箱，21-聯(lián)軸器D，22-發(fā)動(dòng)機(jī)，23-下置機(jī)艙。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要包括風(fēng)輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)，其中，風(fēng)輪包括輪轂和安裝在輪轂上的葉片，風(fēng)輪用于捕獲風(fēng)能，并將捕獲的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能；傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸、圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系、柔性軸、塔架下端連接軸和正交增速箱，將風(fēng)輪的機(jī)械能傳遞給傳動(dòng)系統(tǒng)，圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系由端面齒輪和小圓柱齒輪軸組成，小圓柱齒輪軸通過聯(lián)軸器A與柔性軸上端相連，柔性軸下端通過聯(lián)軸器B與塔架下端連接軸相連，正交增速箱的輸入端通過聯(lián)軸器C與塔架下端連接軸相連，該部分用于長(zhǎng)距離的傳遞機(jī)械能和改變傳動(dòng)方向；下置的發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)與正交增速箱的輸出軸通過聯(lián)軸器D連接。傳動(dòng)系統(tǒng)位于風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)之間，發(fā)電機(jī)置于地面，該傳動(dòng)系統(tǒng)首先通過圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系將風(fēng)輪產(chǎn)生的機(jī)械能傳遞方向由水平變?yōu)樨Q直，然后通過柔性軸將機(jī)械能長(zhǎng)距離的傳遞至位于地面的正交增速箱，正交增速箱再將機(jī)械能傳遞方向由豎直變?yōu)樗?，并輸出給發(fā)電機(jī)，此過程就可以將機(jī)械能由高空傳送至地面，進(jìn)行機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換；同時(shí)，在此過程中，圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系與正交增速箱均具有增加轉(zhuǎn)速、降低扭矩的作用，所以這種傳動(dòng)系統(tǒng)不僅可以起到傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)增加轉(zhuǎn)速、降低扭矩的作用，而且可以將機(jī)械能長(zhǎng)距離的傳遞至地面。由于柔性軸的特點(diǎn)是需要抗拉性能高于抗壓性能，因此柔性軸可選用合適的輕質(zhì)材料制成。例如選用尼龍制成。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步具體的說明。如圖1所示，各部件間的連接關(guān)系葉片I安裝在輪轂2上，輪轂2與主軸3固定連接，圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系5由端面齒輪6和小圓柱齒輪軸7組成，端面齒輪6與主軸3相連，小圓柱齒輪軸7通過聯(lián)軸器A13與柔性軸15上端相連，柔性軸15下端通過聯(lián)軸器B16與塔架下端連接軸17相連，正交境速箱20的輸入端通過聯(lián)軸器C19與塔架下端連接軸17相連，正交增速箱20輸出端通過聯(lián)軸器D21與發(fā)電機(jī)相連，正交增速箱20與發(fā)電機(jī)22放置在位于地面的下置機(jī)艙23中。各主要部件的位置關(guān)系圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系5位于機(jī)艙10內(nèi)，柔性軸15位于空心管塔架14內(nèi)，正交增速箱20與發(fā)電機(jī)22位于下置機(jī)艙23內(nèi)，下置機(jī)艙23置于地面。輔助支撐部分小圓柱齒輪軸7由兩個(gè)支撐軸承支撐，其軸承座分別固定于機(jī)艙10和空心管塔架14上，塔架下端連接軸17由軸承支撐，其軸承座固定于下置機(jī)艙23上。各主要部件的作用圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系5具有增加轉(zhuǎn)速、降低轉(zhuǎn)矩、改變動(dòng)力傳遞方向的作用；柔性軸15能夠長(zhǎng)距離的傳遞動(dòng)力，柔性軸兩端的安裝要求降低，允許有較大的軸向長(zhǎng)度誤差與對(duì)中度誤差，并增強(qiáng)了風(fēng)機(jī)抗突變載荷的能力；正交增速箱20具有增加轉(zhuǎn)速、降低轉(zhuǎn)矩、改變動(dòng)力傳遞方向的作用。能量傳遞過程為風(fēng)力葉輪I將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為扭矩形式的機(jī)械能，機(jī)械能在傳遞過程中依次經(jīng)過輪轂2、主軸3、圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系5、柔性軸15、塔架下端連接軸17、正交增速箱20，最終進(jìn)入發(fā)電機(jī)22，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
權(quán)利要求
1.一種柔性軸傳動(dòng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)，其特征在于 傳動(dòng)系統(tǒng)位于風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)之間，發(fā)電機(jī)置于地面，所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸(3)、圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系(5)、柔性軸(15)、塔架下端連接軸(17)和正交增速箱(20)，圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系(5)的輸入端連接主軸(3)，輸出軸連接柔性軸(15)，柔性軸(15)的另一端連接塔架下端連接軸(17)，塔架下端連接軸(17)的另一端與正交增速箱(20)的輸入端相連，正交增速箱(20)的輸出端與發(fā)電機(jī)的輸入軸相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性軸傳動(dòng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于柔性軸 (15)位于空心管塔架(14)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種柔性軸傳動(dòng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于柔性軸由輕質(zhì)材料制成。
全文摘要
本發(fā)明公開一種柔性軸傳動(dòng)的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)輪、傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)，其特征在于傳動(dòng)系統(tǒng)位于風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)之間，發(fā)電機(jī)置于地面，所述傳動(dòng)系統(tǒng)包括主軸、圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系、柔性軸、塔架下端連接軸和正交增速箱，圓柱齒輪-端面齒輪傳動(dòng)系的輸入端連接主軸，輸出軸連接柔性軸，柔性軸的另一端連接塔架下端連接軸，塔架下端連接軸的另一端與正交增速箱的輸入端相連，正交增速箱的輸出端與發(fā)電機(jī)的輸入軸相連。本發(fā)明具有傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性好、傳動(dòng)重量輕、傳動(dòng)效率高、系統(tǒng)抗突變載荷能力強(qiáng)、吊裝重量減小、安裝與維護(hù)方便等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03D11/02GK103047086SQ20121057096
公開日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者陳繼剛, 唐林強(qiáng), 崔淋淋, 蔡明 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)