一种立轴离合式风力发电装置制造方法及图纸

一种立轴离合式风力发电装置，它涉及一种发电装置，以解决现有大功率垂直轴风力发电机自启动和制动困难，发电效率较低的问题，它包括风轮、一号传动轴、风轮锁定装置、一号联轴器、二号传动轴、三号联轴器、离合器、增速器、支架、二号联轴器、发电机、塔架和两个制动器；塔架的顶部转动安装有竖向布置的一号传动轴，其中一个制动器安装在塔架的顶部，风轮锁定装置安装在法兰盘的下方的塔架的顶部，一号传动轴的上端连接有风轮，一号传动轴的下端连接有一号联轴器，增速器固定在支架上，二号传动轴与增速器的输入轴之间连接有离合器，增速器的输出轴通过二号联轴器与发电机的输入轴连接，另一个制动器布置在发电机外壳上。本发明专利技术用于风力发电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种发电装置，具体涉及一种带有离合器的垂直轴风力发电装置，属于风力发电装备

技术介绍
与传统能源相比，风能是一种能循环利用的可持续能源，蕴藏量大，清洁无污染；风力发电项目建设周期短，装机规模灵活，不占用大量可利用土地，具有较好的经济效益和社会效益。相对于水平轴风力机而言，垂直轴风力机有无需安装偏航装置、结构与制造工艺相对简单、便于安装、噪音小、经济实用、适应风力机巨型化要求等特点。风力机有水平轴风力机和垂直轴风力机两种形式。目前对水平轴风力机的传动系统的研究主要集中在增速器方面，如授权公告号为CN102734090B、专利技术创造名称为《用于风力发电设备的传动系统》的专利技术专利。垂直轴风力机主要有主轴承、传动轴、增速器、制动器、风轮锁定装置等组成，直驱式机组无增速器。但安装布置方式与水平轴不同，且至今没有较好的支承轴系结构。授权公告号为CN204419452U、名称为《一种微型垂直轴式风轮机》的技术专利公开了一种微型垂直轴式风轮机。该专利针对小型垂直轴风力机，传动装置组成比较简单，传动系统部件不完整，因此无法应用于大型垂直轴风力机上。授权公告号为CN101839221B、名称为《新型垂直轴兆瓦级风力发电传动系统》的专利技术专利公开了一种新型垂直轴兆瓦级风力发电传动系统，大齿圈同时带动多个齿轮轴及增速箱和同步发电机同时工作，该方案虽然可以同时驱动多台发电机同时工作，但是由于大齿圈及齿轮轴的增加，导致机械效率降低，整机发电效率并不高，而且整机没有风轮锁定装置，因此存在启动困难、故障率较高、安全性较低等问题。除此之外，此方案中虽然有自动变桨功能，可以减轻整机重量，但主要设备均布置在塔架上方，安装维护不便，成本较高。目前对于大功率垂直轴风力机，普遍存在启动、制动困难等问题。为改善启动性能，通常采用变桨距、或者磁悬浮轴承，或者超越离合器等，导致结构和机构复杂，不便实际应用。如授权公告号为CN203189197U、名称为《新型自启动式Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力机》的技术专利公开了一种新型自启动式Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力机，其中采用了超越离合器。在低风速下,超越离合器处于结合状态,使阻力轮带动升力轮一起旋转。当转速达到超越速度时，离合器实现非接触工作,这样升力轮与阻力轮断开,虽然阻力轮还在旋转,但是它对升力轮的阻碍作用消失。这种风力机的阻力轮能量不能充分利用，发电效率不够高。大型垂直轴风力机传动系统组件很多，且升力型风轮很大，增速器增速比大，发电机功率大，启动阻力矩大，导致所需风轮的启动力矩很大，因此，此方案如果用于大型垂直轴风力机，效果不明显，而且整机发电效率不高，风速较高时阻力轮对升力轮没有限速作用。目前，对于大功率垂直轴风力发电机组，现有轴承支承不成熟，没有较好的支承轴系结构。此外，在制动和启动方面也存在急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术是为解决现有大功率垂直轴风力发电机自启动和制动困难，发电效率较低的问题，进而提供一种立轴离合式风力发电装置。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是：一种立轴离合式风力发电装置包括风轮、一号传动轴、风轮锁定装置、一号联轴器、二号传动轴、二号联轴器、牙嵌式离合器、增速器、支架、二号联轴器、发电机、塔架和两个制动器；每个制动器为盘式制动器，风轮为升阻复合型风轮；塔架的顶部转动安装有竖向布置的一号传动轴，其中一个制动器安装在塔架的顶部，其中一个制动器的制动盘与一号传动轴的法兰盘连接为一体，风轮锁定装置安装在法兰盘的下方的塔架的顶部，风轮锁定装置用于锁定风轮转动，一号传动轴的上端连接有风轮，一号传动轴的下端连接有一号联轴器，一号联轴器与二号传动轴连接，增速器固定在支架上，二号传动轴与二号联轴器连接，二号联轴器与增速器的输入轴之间布置有与二者连接的牙嵌式离合器，增速器的输出轴与另一个制动器的制动盘连接，增速器的输出轴通过二号联轴器与发电机的输入轴连接，另一个制动器布置在发电机外壳上。进一步地，风轮包括上轮毂、主轴、下轮毂、四个上主梁、四个下主梁、四个升力叶片、八个阻力叶片和支撑梁架；主轴竖向设置，主轴的两端分别连接有上轮毂和下轮毂；上轮毂上连接有水平交叉布置的四个上主梁，下轮毂上连接有水平交叉布置的四个下主梁；上下布置的上主梁和下主梁两端安装有升力叶片，上下布置的上主梁和下主梁之间布置有支撑梁架，上主梁和下主梁分别与支撑梁架之间安装有阻力叶片；主轴的下端还安装有下轮毂；下轮毂与一号传动轴的法兰盘连接。进一步地，升力叶片为H型直叶片，升力叶片的外形为对称翼型或非对称翼型；阻力叶片为半圆弧形叶片。进一步地，每个支撑梁架包括支撑梁接头和四个支撑梁；四个支撑梁交叉设置并在交叉部位通过支撑梁接头连接成一体，上主梁和下主梁各自与支撑梁接头之间布置有一个阻力叶片。进一步地，风轮锁定装置包括锁紧销、套筒、导向键、螺杆、螺母、密封圈、轴承上端盖、轴承下端盖、机体、电机及传动组件；机体安装在塔架的顶部，套筒固装在机体上，螺母安装在设置于机体上的轴承内，锁紧销通过导向健布置在套筒内，锁紧销的上端穿出套筒，锁紧销的下端与螺杆连接，螺杆与螺母螺纹连接，传动组件分别与电机和螺母连接，电机能带动螺母转动。进一步地，传动组件包括大带轮、传动带和小带轮；大带轮安装在螺母上，小带轮安装在电机的输出轴上，大带轮通过传动带与小带轮连接。进一步地，一种立轴离合式风力发电装置还包括轴系支撑结构，轴系支撑结构包括转盘轴承、调整垫板、轴承座套筒、轴承座筒、密封圈、导轴承盖和导轴承；转盘轴承的内孔与法兰盘；转盘轴承的外侧面通过调整垫板与轴承座套筒连接，轴承座套筒的下端与一号传动轴之间安装有导轴承；导轴承盖安装在轴承座套筒上且二者通过密封圈密封连接，轴承座套筒插装在轴承座套上，轴承座套安装在塔架上；转盘轴承的内孔顶靠在法兰盘的台阶侧面上。本专利技术的有益效果是：一、本专利技术在传动系统中增加了牙嵌式离合器，可以使风轮在低风速下启动。传动系统采用半直驱传动形式，使风力机风轮在低风速下就可以发电，同时减轻增速器、发电机的设计难度和重量。二、本专利技术采用两级制动器，制动更加可靠，同时保护增速器和离合器不受损害。三、本专利技术主轴承为转盘轴承，可以同时承受横向力、轴向力及倾覆力矩多种载荷。风轮为升阻复合型风轮，可以提高启动力矩，改善启动性能，增加风轮扫风面积，能集聚更多的风能并转化为电能，发电效率明显提高，发电效率提高20％，在强风时阻力叶片可以起到一定的制动效果，保护风轮不破坏。四、发电机和增速器近地面布置，方便安装维护。五、锁定装置采用电机驱动螺母带动丝杠，利用机械力提供锁定力和拔出力，减小了锁定装置的结构尺寸。附图说明图1为本专利技术的一种立轴离合式风力发电装置的结构示意图；图2为风轮的结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为具体实施方式五的风轮锁定装置的结构示意图；图5为具体实施方式七的轴系支撑结构示意图；图6为本专利技术采用牙嵌式离合器的结构示意图；图7为制动器、一号传动轴及风轮锁定装置布置的结构示意图；图8为制动器、增速器与发电机相互连接的结构示意图；图9为制动器与一号传动轴连接中布置有十个摩擦片的制动器的结构示意图；图10为制动器与一号传动轴连接中布置有十二个摩擦片的制动器的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立轴离合式风力发电装置，其特征在于：它包括风轮(1)、一号传动轴(2)、风轮锁定装置(5)、一号联轴器(7)、二号传动轴(8)、三号联轴器(9)、牙嵌式离合器(10)、增速器(11)、支架(12)、二号联轴器(14)、发电机(15)、塔架(17)和两个制动器(4)；每个制动器(4)为盘式制动器，风轮(1)为升阻复合型风轮；塔架(17)的顶部转动安装有竖向布置的一号传动轴(2)，其中一个制动器(4)安装在塔架(17)的顶部，其中一个制动器(4)的制动盘与一号传动轴(2)的法兰盘(2‑1)连接为一体，风轮锁定装置(5)安装在法兰盘(2‑1)的下方的塔架(17)的顶部，风轮锁定装置(5)用于锁定风轮(1)转动，一号传动轴(2)的上端连接有风轮(1)，一号传动轴(2)的下端连接有一号联轴器(7)，一号联轴器(7)与二号传动轴(8)连接，增速器(11)固定在支架(12)上，二号传动轴(8)与三号联轴器(9)连接，三号联轴器(9)与增速器(11)的输入轴之间布置有与二者连接的牙嵌式离合器(10)，增速器(11)的输出轴与另一个制动器(4)的制动盘连接，增速器(11)的输出轴通过二号联轴器(14)与发电机(15)的输入轴连接，另一个制动器(4)布置在发电机(15)外壳上。...

【技术特征摘要】
1.一种立轴离合式风力发电装置，其特征在于：它包括风轮(1)、一号传动轴(2)、风轮锁定装置(5)、一号联轴器(7)、二号传动轴(8)、三号联轴器(9)、牙嵌式离合器(10)、增速器(11)、支架(12)、二号联轴器(14)、发电机(15)、塔架(17)和两个制动器(4)；每个制动器(4)为盘式制动器，风轮(1)为升阻复合型风轮；塔架(17)的顶部转动安装有竖向布置的一号传动轴(2)，其中一个制动器(4)安装在塔架(17)的顶部，其中一个制动器(4)的制动盘与一号传动轴(2)的法兰盘(2-1)连接为一体，风轮锁定装置(5)安装在法兰盘(2-1)的下方的塔架(17)的顶部，风轮锁定装置(5)用于锁定风轮(1)转动，一号传动轴(2)的上端连接有风轮(1)，一号传动轴(2)的下端连接有一号联轴器(7)，一号联轴器(7)与二号传动轴(8)连接，增速器(11)固定在支架(12)上，二号传动轴(8)与三号联轴器(9)连接，三号联轴器(9)与增速器(11)的输入轴之间布置有与二者连接的牙嵌式离合器(10)，增速器(11)的输出轴与另一个制动器(4)的制动盘连接，增速器(11)的输出轴通过二号联轴器(14)与发电机(15)的输入轴连接，另一个制动器(4)布置在发电机(15)外壳上。2.根据权利要求1所述的一种立轴离合式风力发电装置，其特征在于：风轮(1)包括上轮毂(1-5-1)、主轴(1-5-2)、下轮毂(1-5-3)、四个上主梁(1-3)、四个下主梁(1-4)、四个升力叶片(1-1)、八个阻力叶片(1-2)和支撑梁架(1-6)；主轴(1-5-2)竖向设置，主轴(1-5-2)的两端分别连接有上轮毂(1-5-1)和下轮毂(1-5-3)；上轮毂(1-5-1)上连接有水平交叉布置的四个上主梁(1-3)，下轮毂(1-5-3)上连接有水平交叉布置的四个下主梁(1-4)；上下布置的上主梁(1-3)和下主梁(1-4)两端安装有升力叶片(1-1)，上下布置的上主梁(1-3)和下主梁(1-4)之间布置有支撑梁架(1-6)，上主梁(1-3)和下主梁(1-4)分别与支撑梁架(1-6)之间安装有阻力叶片(1-2)；主轴(1-5-2)的下端还安装有下轮毂(1-5-3)；下轮毂(1-5-3)与一号传动轴(2)的法兰盘(2-1)连接。3.根据权利要求2所述的一种立轴离合式风力发电装置，其特征在于：升力叶片(1-1)为H型直叶片，升力叶片(1-1)的外形为对称翼型或非对称翼型；阻力叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲建俊，刘瑞姣，陈勇，曲平，赵越，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23