一種大功率低轉(zhuǎn)速水平軸風力發(fā)電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及到一種大功率低轉(zhuǎn)速水平軸風力發(fā)電機，確切的說是一種通過改良風力發(fā)電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計，將傳統(tǒng)水平軸風力發(fā)電機設(shè)計在風機機頭后方的機艙中的發(fā)電機轉(zhuǎn)移至塔架中，使風機的發(fā)電機部分擁有足夠多的空間。能夠在現(xiàn)有技術(shù)前提下，不必投入過多資金研發(fā)即可將現(xiàn)有的水平軸風力發(fā)電機改造為能夠輸出更大功率的低轉(zhuǎn)速風機發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著綠色環(huán)保理念被越來越重視，風力發(fā)電也進入了大發(fā)展的時代。但是當今風力發(fā)電機的設(shè)計完全走入了一個誤區(qū)！隨著設(shè)計的風機愈發(fā)高大，但發(fā)電機功率卻沒有能夠相對應(yīng)的提升。
[0003]傳統(tǒng)水平軸風力發(fā)電機依然保持幾十年前的設(shè)計結(jié)構(gòu)，由風機葉輪驅(qū)動一根中軸，中軸驅(qū)動發(fā)電機進行發(fā)電。但是隨著水平軸風力發(fā)電機體積的增大，發(fā)電機的功率已經(jīng)漸漸無法滿足需要。當今最新科技甚至已經(jīng)考慮采用超導材料制造大功率發(fā)電機來滿足風機的需要了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的是可以在現(xiàn)有技術(shù)前提下為發(fā)電機提供更多空間，解決傳統(tǒng)風機發(fā)電機體積與功率之間的矛盾。
[0005]文中所述風機為“水平軸風力發(fā)電機”的簡寫。本實用新型僅針對“水平軸風力發(fā)電機” O
[0006]文中所述塔架在部分文獻中也被稱為“塔筒”“支架” “塔柱” “立柱”等，其主要作用為支撐水平軸風力發(fā)電機從地面到葉輪之間的結(jié)構(gòu)。
[0007]本實用新型通過改變風機機頭內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局的方式，為風機的發(fā)電機部分解除了空間限制。讓風機的機體內(nèi)部能夠安裝體積更大的發(fā)電機而不會影響風機自身的結(jié)構(gòu)強度，不會破壞風機重心，甚至能夠?qū)L機重心降低，使風機結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。同時還降低了風機自身的風阻，并為雙葉輪風機結(jié)構(gòu)提供便利。
[0008]本實用新型的指導思想是利用轉(zhuǎn)向變速裝置3將風機葉輪輸出的扭力進行轉(zhuǎn)向。同時將傳統(tǒng)風機設(shè)計在機頭內(nèi)部的發(fā)電機轉(zhuǎn)移至塔架內(nèi)部。
[0009]塔架作為風機主要支撐裝置，一般采用圓柱結(jié)構(gòu)。常見的塔架往往是一個中空柱狀管道。本實用新型利用風機塔架內(nèi)部的中空管道作為機艙，安裝大扭力低轉(zhuǎn)速大功率的發(fā)電機。
[0010]權(quán)利要求4中所述大扭力低轉(zhuǎn)速發(fā)電裝置，其特征為可以是一體化發(fā)電機，也可以是由多個發(fā)電機串聯(lián)的發(fā)電機組，也可以是在一條驅(qū)動軸上由多個帶有離合變速裝置連接的發(fā)電機。
[0011]塔架內(nèi)部的發(fā)電機結(jié)構(gòu)可以固定在塔架內(nèi)部，也可以將發(fā)電機定子與塔架合為一體。風機葉輪通過轉(zhuǎn)向變速裝置和傳動軸將扭力傳遞至發(fā)電機，發(fā)電機轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)進行發(fā)電。
[0012]本實用新型由以下結(jié)構(gòu)組成:機頭1、風輪2、轉(zhuǎn)向變速裝置3、偏航系統(tǒng)4、監(jiān)測裝置5、傳動軸6、發(fā)電機7、塔架8、變速離合裝置9。
[0013]本實用新型中，機頭I因為不需要承載發(fā)電機結(jié)構(gòu)，所以體積更小。機頭I只需要考慮風輪2的結(jié)構(gòu)強度，無需考慮發(fā)電機是否會影響風機重心，也無需考慮是否有足夠的空間容納發(fā)電機，大大降低了設(shè)計難度。
[0014]風輪2可以選擇單側(cè)風輪，也可以選擇雙側(cè)風輪。雙側(cè)風輪平衡性更佳。
[0015]轉(zhuǎn)向變速裝置3是一種可以將風輪輸入的扭力通過傳動軸和轉(zhuǎn)向裝置傳輸至發(fā)電機的裝置。轉(zhuǎn)向變速裝置3可以采用齒輪結(jié)構(gòu)，也可以采用液壓結(jié)構(gòu)，或者采用包括萬向聯(lián)軸器在內(nèi)的任意一種能夠?qū)L輪2產(chǎn)生的扭力轉(zhuǎn)向傳輸?shù)难b置。轉(zhuǎn)向變速裝置3的主要目的是將風輪2的扭力傳導至發(fā)電機。特殊設(shè)計的轉(zhuǎn)向裝置只轉(zhuǎn)向，不變速也在本實用新型的權(quán)屬范圍之內(nèi)。
[0016]偏航系統(tǒng)4能夠確保風機根據(jù)需要調(diào)整風輪方向。
[0017]監(jiān)測裝置5是風機設(shè)備上各種監(jiān)測裝置的統(tǒng)稱，監(jiān)測裝置5可以根據(jù)需要安裝，可以是包括溫度監(jiān)測、濕度監(jiān)測、風向監(jiān)測、風速監(jiān)測、葉片形變程度監(jiān)測、發(fā)電機功率監(jiān)測、發(fā)電機溫度監(jiān)測等一系列監(jiān)測裝置。
[0018]傳動軸6是將風輪輸出的扭力傳遞到發(fā)電機之間的主要工具。傳動軸可以和轉(zhuǎn)向變速裝置融為一體。
[0019]發(fā)電機7是一種大扭力低轉(zhuǎn)速發(fā)電裝置。發(fā)電機7可以是一臺發(fā)電機，也可以是在同一驅(qū)動軸上的多個轉(zhuǎn)子串聯(lián)的發(fā)電機，甚至可以是通過變速裝置和離合裝置連接的不同功率的多個發(fā)電機的組合。
[0020]因為將發(fā)電機安置在塔架內(nèi)部，擁有足夠的空間安置發(fā)電機，所以可應(yīng)用發(fā)電機的種類非常多。如果是單純追求穩(wěn)定的低轉(zhuǎn)速大功率發(fā)電輸出，可以采用大型單一式發(fā)電機。這種設(shè)計相當于將傳統(tǒng)發(fā)電機以中軸為基準進行拉伸(見圖1)。
[0021]如果為了便于維護考慮，可以采取串聯(lián)結(jié)構(gòu)發(fā)電機組。在單一中軸上串聯(lián)多個發(fā)電機，每個發(fā)電機相對獨立，可以進行單獨布線(見圖2)。
[0022]如果為了盡可能獲得更高的風力利用率，可以在主傳動軸與發(fā)電機之間安裝變速器和離合裝置。(見圖3)此種設(shè)計的優(yōu)勢在于能夠根據(jù)風力大小選擇發(fā)電機的在線和離線的數(shù)量，能夠極高的利用風能，大量輸出電能。此種設(shè)計不適合并網(wǎng)發(fā)電，但適合風力發(fā)電制氫、風力發(fā)電取暖等大功率耗電作業(yè)。
[0023]塔架8在傳統(tǒng)風機設(shè)計中只是一個支撐結(jié)構(gòu)和維護人員上下的通道，在本實用新型中塔架成為發(fā)電機的機艙。風機的體積與塔架的高度成正比，所以風機越大，塔架越高。而越是高大的塔架內(nèi)部空間就越大。足夠巨大的空間可以安裝足夠大的發(fā)電機。足夠大的發(fā)電機內(nèi)部能夠安排足夠多的線圈，足夠的線圈被磁場切割后能夠產(chǎn)生足夠多的電能。塔架可以采用傳統(tǒng)的一體成型結(jié)構(gòu)，也可以采用框架結(jié)構(gòu)加裝外部蒙皮。
【附圖說明】
[0024]附圖中設(shè)備對應(yīng)的數(shù)字是:機頭1、風輪2、轉(zhuǎn)向變速裝置3、偏航系統(tǒng)4、監(jiān)測裝置5、傳動軸6、發(fā)電機7、塔架8、變速離合裝置9。
[0025]圖1為單側(cè)風輪風機塔架側(cè)視剖面圖，為單一發(fā)電機結(jié)構(gòu)。
[0026]圖2為雙側(cè)風輪風機塔架側(cè)視剖面圖，為串聯(lián)發(fā)電機結(jié)構(gòu)。
[0027]圖3為風機塔架側(cè)視剖面圖，為離合驅(qū)動電機結(jié)構(gòu)。
【具體實施方式】
[0028]以圖2為例，將大量發(fā)電機安裝在風機塔架內(nèi)部，在現(xiàn)有發(fā)電機技術(shù)下能夠輕松制造大功率低轉(zhuǎn)速發(fā)電機組。滿足大多數(shù)環(huán)境下的風力發(fā)電。
【主權(quán)項】
1.一種大功率低轉(zhuǎn)速水平軸風力發(fā)電機，其特征為利用轉(zhuǎn)向變速裝置將水平軸風力發(fā)電機的發(fā)電機部分裝入風機塔架。2.如權(quán)利要求1所述的大功率低轉(zhuǎn)速水平軸風力發(fā)電機，其特征是由機頭(I)、風輪(2)、轉(zhuǎn)向變速裝置(3)、偏航系統(tǒng)(4)、監(jiān)測裝置(5)、傳動軸(6)、發(fā)電機(7)、塔架(8)、變速離合裝置(9)組成。3.如權(quán)利要求1所述的大功率低轉(zhuǎn)速水平軸風力發(fā)電機，其特征為轉(zhuǎn)向變速裝置(3)是包括機械變速箱、液壓變速箱、萬向聯(lián)軸器在內(nèi)的任意一種能夠?qū)εちM行轉(zhuǎn)向、傳遞、變速的裝置。4.如權(quán)利要求1所述的大功率低轉(zhuǎn)速水平軸風力發(fā)電機，其特征為發(fā)電機(7)可以是一體化發(fā)電機，也可以是由多個發(fā)電機串聯(lián)成的發(fā)電機組，也可以是在一條驅(qū)動軸上由多個帶有離合變速裝置連接的發(fā)電機。
【專利摘要】本實用新型涉及到一種大功率低轉(zhuǎn)速水平軸風力發(fā)電機，確切的說是一種通過改良風力發(fā)電機內(nèi)部結(jié)構(gòu)的布局設(shè)計，將傳統(tǒng)水平軸風力發(fā)電機設(shè)計在風機機頭后方的機艙中的發(fā)電機轉(zhuǎn)移至塔架中，使風機的發(fā)電機部分擁有足夠多的空間。能夠在現(xiàn)有技術(shù)前提下，不必投入過多資金研發(fā)即可將現(xiàn)有的水平軸風力發(fā)電機改造為能夠輸出更大功率的低轉(zhuǎn)速風機發(fā)電機。
【IPC分類】F03D9/25, F03D15/00, F03D13/20, F03D17/00
【公開號】CN205190117
【申請?zhí)枴緾N201520802594
【發(fā)明人】郭鵬
【申請人】郭鵬
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年10月19日