全功率增速式叶轮及架构系统技术方案

本发明专利技术涉及全功率增速式叶轮及架构系统，由叶轮增速系统、发电机及架构系统组成，叶轮增速系统将外部风能转化为旋转动能并传递至发电机，由所述发电机转换成电能系统输出，本发明专利技术针对现有狭管聚风发电技术的不完整性进行改进，不仅对直驱增速式叶轮机械结构进行攻克改进，还涉及增强型复合桥式刚性交联安装平台结构系统的兼容性、安全可靠性、稳定性及使用寿命，降低了发电机的体积、重量及成本，使本发明专利技术能适应未来风电事业发展的行业需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及狭管聚风风力发电设备领域，尤其涉及全功率增速式叶轮及架构系统。
技术介绍
目前，就传统风力发电而言，其技术的成熟度不足，缺点较多，特别是在用电口建站，低风速启动及分布式应用方面难以担当重任，在完成风电场建造后，还需要国家投入大额资金建设远距离输电线路，如近期开展的“四交四直”特高压工程建设，投入金额为1737亿元。为了克服上述传统风力发电的问题衍生出如狭管聚风发电的新型风力发电技术，该新型风力发电技术主要是将进风口设置成一个聚缩狭管，相较于传统的水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机而言，具有聚集风能、提压增速、提高风能利用率等优点。因此，在风力发电
具有广泛的应用前景。而正是这一技术的独有性，所有组成这一技术的核心部件都将必须适应其流体特性及符合环境应用要求。如:专利号为201310189892.X公开的双涵道轴流式风里发电系统；专利号为201420079694.8公开的直通式狭管聚风风力发电系统；专利号为201520071120.0公开的多狭管聚风风力发电系统，上述专利公开的发电结构均是采用直驱发电方式，即通过叶轮的中心轴，直接带动发电机发电。但是由于风力发电有其特殊性，因此急需在现有聚风发电试验与研究的基础上加强相关技术的积累与成果深化，上述已公开专利的
技术实现思路
无法全面覆盖本领域和应对不同工况的需求，必须开展对高效实用的直驱增速机型关键技术的研究与产品预研，拓展狭管聚风发电应用领域最大化，创造出属于国人的民族品牌。
技术实现思路
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供全功率增速式叶轮及架构系统，针对现有狭管聚风发电技术的不完整性进行改进，不仅对直驱增速式叶轮机械结构进行攻克改进，还涉及增强型复合桥式刚性交联安装平台结构系统的兼容性、安全可靠性、稳定性及使用寿命，降低了发电机的体积、重量及成本，使本专利技术能适应未来风电事业发展的行业需求。本专利技术所采用的技术方案如下:全功率增速式叶轮及架构系统，由叶轮增速系统、发电机及架构系统组成，叶轮增速系统将外部风能转化为旋转动能并传递至发电机，由所述发电机转换成电能系统输出；所述叶轮增速系统的具体结构如下:包括叶轮缸体，于所述叶轮缸体的外壁均布多个用于连接叶片的叶片底座，于所述叶轮缸体的内壁固接齿圈，于所述齿圈的内圈啮合多个行星轮，各行星轮与太阳轮啮合，于各行星轮的圆心处均配合行星轮轴，于各行星轮轴的外圈处均配合第一轴承，各行星轮轴的一端均与行星架的一端连接形成一体，所述行星架的另一端与回转轴承的内圈配合，所述回转轴承的外圈与叶轮缸体的端部连接;于各行星轮轴的另一端固接行星架固定环；太阳轮轴的一端与所述太阳轮连接形成一体，所述太阳轮轴的另一端贯穿行星架并通过联轴器与发电机的输出端连接；所述架构系统的具体结构如下:包括毂式构件，所述毂式构件的一端与回转轴承的内圈固接，所述毂式构件的另一端与管式支撑的一端固接;于所述管式支撑的外周配合管式支撑箍，所述管式支撑箍的一端通过垫圈、紧固件固接增强复合桥，双轨结构架的一端与增强复合桥的尾部固接，双轨结构架的另一端与毂式构件卡接，所述管式支撑与毂式构件连接的一端贯穿增强复合桥。其进一步技术方案在于:所述密封垫圈的另一侧抵接异型挡油环，所述异型挡油环的外壁也与叶轮缸体的内壁固接；于所述太阳轮轴的外周还配合第二轴承，于所述行星架的一侧还向外延伸形成开槽凸台，所述第二轴承的外圈与开槽凸台的内槽壁抵接；于所述叶轮缸体的内壁处还设置多个加强筋，在所述叶轮缸体的端部还固接叶轮端盖，于所述叶轮端盖端面圆心处还固接端盖封板；于所述毂式构件与回转轴承连接的一端、沿所述毂式构件的外壁还均布多个与摩擦片摩擦的第一刹车装置，所述摩擦片与叶轮缸体的一侧连接;于所述毂式构件与回转轴承连接的一端、沿所述毂式构件的内壁还均布多个第二刹车装置，各第二刹车装置与安装在太阳轮轴外周的刹车盘摩擦连接；于所述毂式构件的一端设置用于连接回转轴承的第一法兰，于所述毂式构件的另一端设置用于连接管式支撑的第二法兰；所述双轨结构架包括前后布置的第一横梁及第二横梁，于所述第一横梁及第二横梁之间连接一对双轨底座，所述双轨底座一端与第二横梁的连接处均与毂式构件卡接，使所述双轨结构架保持水平;于各双轨底座的另一端还连接支撑腿;于各双轨底座的一侧还通过耳部、支撑架及紧固件连接整流罩；所述增强复合桥由矩形梁架与圆形梁架连接形成一体，于所述矩形梁架上设置网格踏板及对接螺孔，在所述矩形梁架的两侧分别开设多个减重孔，于所述矩形梁架的尾部、在互为相邻的各减重孔之间还贯穿连接多对伸缩杆，各伸缩杆伸出矩形梁架的一侧并与纵向布置的限位杆连接；所述管式支撑箍包括截面为C型的圆箍体，在所述圆箍体的顶部与底部之间沿圆周方向均布多块加强板，在各圆箍体的顶部及底部分别沿圆周方向开设多个位置互相对应的螺孔；所述叶轮缸体一端与回转轴承外圈连接处的承受重力、旋转扭矩大于叶轮缸体另一端叶轮端盖，使所述叶轮缸体形成非对称非均质缸体。本专利技术的有益效果如下:1、本专利技术通过在叶轮缸体内壁设置齿圈，将齿圈与各行星轮啮合，由各行星轮带动太阳轮把增速后的旋转动能传递至发电机轴，从而带动发电机发电。本专利技术解决了低风速下采用中速永磁直驱发电机正常运行的难题，充分体现了速度感与力量感，其不仅具有节省空间、降低成本的优点，还极大的提高了做工效能，特别应用于聚风风力发电类产品时有效降低空载启动阻力矩，和负载转矩脉动，通过合理的选取永磁直驱发电机的相数、极数和槽数，就可以提高发动机的运行特性，达到低风速多发电的目的。2、本专利技术根据项目目标地区的常年风速状况，确定发电机的额定转速，以狭管聚风进口到狭管最窄处的平方面积比为依据，由齿圈产生大扭矩、低转速，额定转速为40?50r/min，采用多个行星轮分流高扭矩带来的旋转动能，将旋转动能增倍1:3?1:7，同时将发电机同步转速控制在180?250r/min的合理区间(传统水平轴风机2MW—般额定最高转速为18r/min)，因此可以将发电机的体积、重量及价格大幅度降低，其平稳度好、可靠性高、系统误差少、摩擦系数低。3、本专利技术中管式支撑箍与增强复合桥之间设置的垫圈采用高柔性胶质抗震垫圈，该垫圈不仅可以承担增强复合桥上几十吨重量，并且在叶轮增速系统正常运行时，能缓释叶轮增速系统旋转时产生的离心重力，尤其对于缓冲及抵抗恶劣天气瞬间产生的波动性振动具有极佳效果。4、本专利技术中通过布置毂式构件来连接叶轮缸体及管式支撑，其具有强度高、高承载力、安全可靠稳定的优点。双轨结构架的布置便于发电机的安装。整流罩的布置其能防止发电机在恶劣环境下淋雨受潮，并且对来风具有整流作用。增强复合桥对双轨结构架起支撑作用，便于工作人员安装维修。5、本专利技术在叶轮缸体与毂式构件的连接处布置回转轴承，其在起到连接作用的同时还具有分散作用力的功能，通过回转轴承使叶片做功的力、叶片自身重量及叶轮缸体的重量不再由太阳轮轴来承担，该太阳轮轴只承担行星轮旋转时带给太阳轮的扭力，使系统的整体安全性、稳定性得到极大的提高与保障。6、本专利技术通过布置第一刹车装置及摩擦片，当叶轮缸体受压使摩擦片与第一杀车装置间摩擦力增加，从而达到刹车目的。第二刹车装置与刹车盘抱紧实现太阳轮轴停转的目的，便于工作人员在吊装、维修时进行停车，本文档来自技高网...

【技术保护点】
全功率增速式叶轮及架构系统，其特征在于：由叶轮增速系统、发电机(21)及架构系统组成，叶轮增速系统将外部风能转化为旋转动能并传递至发电机(21)，由所述发电机(21)转换成电能系统输出；所述叶轮增速系统的具体结构如下：包括叶轮缸体(11)，于所述叶轮缸体(11)的外壁均布多个用于连接叶片的叶片底座(12)，于所述叶轮缸体(11)的内壁固接齿圈(2)，于所述齿圈(2)的内圈啮合多个行星轮(3)，各行星轮(3)与太阳轮(8)啮合，于各行星轮(3)的圆心处均配合行星轮轴(5)，于各行星轮轴(5)的外圈处均配合第一轴承(6)，各行星轮轴(5)的一端均与行星架(13)的一端连接形成一体，所述行星架(13)的另一端与回转轴承(15)的内圈配合，所述回转轴承(15)的外圈与叶轮缸体(11)的端部连接；于各行星轮轴(5)的另一端固接行星架固定环(4)；太阳轮轴(801)的一端与所述太阳轮(8)连接形成一体，所述太阳轮轴(801)的另一端贯穿行星架(13)并通过联轴器(19)与发电机(21)的输出端连接；所述架构系统的具体结构如下：包括毂式构件(17)，所述毂式构件(17)的一端与回转轴承(15)的内圈固接，所述毂式构件(17)的另一端与管式支撑(26)的一端固接；于所述管式支撑(26)的外周配合管式支撑箍(25)，所述管式支撑箍(25)的一端通过垫圈(24)、紧固件固接增强复合桥(23)，双轨结构架(22)的一端与增强复合桥(23)的尾部固接，双轨结构架(22)的另一端与毂式构件(17)卡接，所述管式支撑(26)与毂式构件(17)连接的一端贯穿增强复合桥(23)。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇强，谢玉琪，吴飞，汪旭，徐莉，
申请(专利权)人：李勇强，
类型：发明
国别省市：江苏;32