水平正交差速型同向旋转双侧叶轮风力发电机组制造技术

本实用新型专利技术涉及风力发电技术领域，具体为一种水平正交差速型同向旋转双侧叶轮风力发电机组，解决现有风力发电机组的风轮旋转不稳定，不同步而对齿轮系统造成磨损等问题，包括塔架，发电机，还包括两个风轮以及差速型增速器，风轮的风轮轴与第一级增速器的低速端连接，第一级增速器的高速端与差速型增速器半轴的输入端连接，差速型增速器半轴上还装有单向器，差速型增速器的输出轴与发电机的输入轴连接。本实用新型专利技术首次将单向器与差速型增速器结合起来并运用到风力发电机组中，同时在差速型增速器两端增设单向蓄能缓冲同步器，使两侧风轮柔性、稳定旋转，发电机转速更平稳，风能利用率高；结构简单、设计合理，能产生良好的经济效益和社会效益。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风力发电
，具体为一种运行平稳、性价比更高的 水平正交差速型同向旋转双侧叶轮风力发电机组。技术背景风力发电机是将风能转化为机械能，再把机械能转化为电能的机电设备。 风力发电机通常由风轮、对风装置、调速装置、传动装置、发电机、塔架、停 车机构等组成，其中风轮是风力发电机最基础、最关键的部件，作用是捕捉和 吸收风能，并将风能转变成机械能，再由风轮轴将能量输送给传动装置，其良 好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。目 前，国内风力发电机以单风轮居多，即一个风轮、 一个轴做功发电，风轮捕捉 的风能转变为机械能，然后经多级增速器增速后输送给发电机，该机组的缺点 是效率较低，投资高，占地面积较大，控制系统、塔架等设备利用率低。随着本领域技术的不断发展，人们研制出了双叶轮风力发电机组，比如在专利号为200420041810. 3、专利技术名称为"双风轮机发电机"的专利申请中公开 了一项中国专利，其
技术实现思路
是将一个顺时针方向旋转的风轮机和一个逆时针 方向旋转的风轮机分别安装在发电机的转子轴端和定子轴端，在风力的作用下 使转子上的顺时针风轮机旋转，而位于定子轴端的风轮机逆时针旋转，两侧风 轮反向旋转，带动齿轮系统工作，最终通过发电机输出电能，这种结构的风力 发电机组有效利用了现有塔架、控制系统，节约了设备投资，但是上述结构的 风力发电机在运行过程中，由于风轮捕捉的风能转换成机械能后，速度未经增 速器放大而直接与发电机的定子或转子连接，转速较低，而发电机在转速达到每分钟750转(注8极电机转速)以上时才能有效工作，所以上述结构的风 力发电机组结构不合理，发电效率较低。此外，还有一些其它结构的双风叶轮 风力发电机，但其普遍存在的问题是没有针对性的增速齿轮系与之配套，从而 导致两个上、下风向的风轮旋转不稳定，经常出现上、下两侧风轮转速不同步 而对齿轮系统造成冲击磨损，对双侧风轮所导致的谐振概率增加的危害估计不 足，进而导致风力发电机转速不稳定，并最终导致发电效率较低。
技术实现思路
本实用新攀为了解决现有双叶轮风力发电机组的两个风轮旋转不稳定，经 常出现不同步而对齿轮系统造成冲击磨损，同时也会导致风力发电机转速不稳 定等问题，提供一种水平正交差速型同向旋转双侧叶轮风力发电机组。本技术是采用如下技术方案实现的水平正交差速型同向旋转双侧叶 轮风力发电机组，包括塔架，控制系统，偏航系统、停车机构，塔架上安装有 发电机，还包括位于上下风向且同向旋转的两个风轮以及位于两个风轮之间的 差速型增速器，风轮的风轮轴轴端分别与第一级增速器的低速端连接，第一级 增速器的高速斕分别与差速型增速器的两半轴的输入端连接，差速型增速器的 两半轴的输入纗上还分别装有单向器，差速型增速器的输出轴与发电机的输入 轴连接。所述单向器的作用是保证差速型增速器的两个半轴同向旋转，既而使 两个风轮同向旋转。本技术首次将单向器与差速型增速器结合起来并运用 到风力发电机组中，使位于上下风向的两个风轮同向旋转，将风能通过风轮轴 转化为机械能，首先经增速倍比不同的第一级增速器分别增速后，达到相近转 速，然后经差^1型增速器后将转动量增速并均匀输出，从而减少了齿轮间的磨损，降低了谐振概率，使发电机正常稳定运行。本技术所述的第一级增速器为行星齿轮增速器(NGW)，为现有公知产品。本技术所述的发电机组还包括与差速型增速器平行设置的单向蓄能缓 冲同步器，该装置包括纺锤型蓄能扭力弹簧，该弹簧的两端分别与转动轴固定， 转动轴上装有惯性飞轮，惯性飞轮的外侧分别通过传动部件与差速型增速器的 两半轴连接，所述的传动部件为链轮或皮带轮或过渡齿轮系结构。该装置主要 是协调风力发电机两侧风轮的转速，将旋转机械能量以及异步扭矩势能经过动 态均衡、存储、缓冲并稳定的输出，减少差速型增速器啮合齿轮间的刚性冲击、上述所说的单向器包括外套，通过平丝挡装在外套内孔内的芯子，外套与 芯子之间装有钢珠，外套的内孔面上设有棘齿，芯子上安装有与棘齿啮合的千 斤以及与千斤连接的千斤簧，外套外缘上均布有键槽，单向器通过其外套上的 键槽与差速型增速器的两半轴的输入端的支撑体连接，上述单向器的工作原理 与自行车飞轮的工作原理一致。当风轮轴的驱动功率较小时，单向器可采用单 向轴承代替，该单向轴承为现有公知结构。所述的风轮轴与差速型增速器的输出轴呈水平正交排列，以充分利用现有 塔架及控制系统，当差速型增速器的输出轴为单出轴时，风轮轴与其呈"T"形 排列；当差速型增速器的输出轴为双出轴时，风轮轴与其呈"+ "形排列。所述的差速型增速器包括增速器，差速器，差速器壳体的两端支承在增速 器壳体的座孔宁，增速器的主动齿轮固定在差速器壳体的凸缘上，和主动齿轮 啮合的从动齿轮与输出轴制成一体，且通过轴承支承于增速器壳体上；差速器 壳体内相应的左右座孔内支承有半轴，两半轴齿轮通过花键与半轴连接；差速 器两半壳体的端面上相应的凹槽内嵌有行星齿轮轴，行星齿轮轴的每个轴颈上浮套有行星齿轮，行星齿轮与两个半轴齿轮啮合。本技术所述的差速型增 速器与汽车上驱动桥的主减速器、差速器的结构相似，只是将其各个部件成比例放大，以增加传动功率。为了进一步增加传动功率，提高发电效率，本技术所述的差速型增速 器的从动齿轮的齿形为非对称结构，以增加齿面的接触面积，提高齿轮间的重叠系数，从动齿轮的齿形以能与主动齿轮齿面充分啮合为准；主动齿轮的主受 力面与次受力齿面的交叉处增设凹槽，凹槽在此有三个作用， 一是可延长主动 齿轮的使用寿命，由于主动齿轮的主受力面在长时间使用过程中极易磨损；二 是能减少与主动齿轮主受力面啮合的从动齿轮齿尖的磨损；三是能起到导油作 用，使得齿面间的接触更光滑、均匀。与现有技术相比，本技术首次将单向器与差速型增速器结合起来并运 用到风力发电机组中，使位于上下风向的两个风轮同向旋转，既而将风能转换 成机械能输出以驱动发电机发电，同时为了使两侧风轮柔性、同向、稳定旋转， 风力发电机转速更趋平稳，在差速型增速器两端增设单向蓄能缓冲同步器，风 能利用率高，可实现大功率发电；而且采用双风轮发电，可大大减小大型风力 发电机组在占地、塔架和控制方面的投资，提高效率40%以上，使得每瓦造价 在两元以下，结构简单、设计合理，能产生良好的经济效益和社会效益。附图说明图1为本技术的工作原理方框图图2为本技术所述的差速型增速器的结构示意图图3为本技术所述的单向器的结构示意图 图4为本技术所述的单向蓄能缓冲同步器的结构示意图 图5为图2中差速型增速器主动齿轮的齿形的横截面示意图 图中1-紡锤型蓄能扭力弹簧2-转动轴3-惯性飞轮4-传动部件5-半轴6-外套8-芯子9-钢珠 10-棘齿 11-千斤 12-键槽 14-输出轴 15-差速器壳体16-增速器壳体17-主动齿轮18-从动齿轮19-半轴齿轮 20-行星齿轮轴21-行星齿轮22-支撑体23-主受力面24-凹槽25-次受 力面具体实施方式水平正交差速型同向旋转双侧叶轮风力发电机组，包括塔架，控制系统、 偏航系统、停车机构，塔架上安装有发电机，还包括位于上下风向且同向旋转 的两个风轮以及位于两个风轮之间的差速型增速器，下风轮直本文档来自技高网...

【技术保护点】
水平正交差速型同向旋转双侧叶轮风力发电机组，包括塔架，控制系统，偏航系统、停车机构，塔架上安装有发电机，其特征是还包括位于上下风向且同向旋转的两个风轮以及位于两个风轮之间的差速型增速器，风轮的风轮轴轴端分别与第一级增速器的低速端连接，第一级增速器的高速端分别与差速型增速器的两半轴的输入端连接，差速型增速器的两半轴的输入端上还分别装有单向器，差速型增速器的输出轴与发电机的输入轴连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，
申请(专利权)人：王刚，
类型：实用新型
国别省市：14[中国|山西]