CN208010518U - 全角度风力发电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全角度风力发电设备，其核心部分为一个无角度捕风部分和一个无级调速箱，其中，捕风部分包括:轴套、顶盖、无动力通风机构的旋转叶片和垂直轴风力叶片，无动力通风机构的旋转叶片向外具有弯曲的弧度，在无动力通风机构的旋转叶片内侧，为垂直轴风力叶片，捕风用于。调速箱，包括动力输入轴、动力输出轴、花键轴、两个锥形摩擦轮、一个摩擦介轮、推杆和轴承，利用摩擦介轮同时与两个锥形摩擦轮进行摩擦接触，推杆驱动摩擦介轮动作，发电机用于连接动力输出轴。可以实现全方位的捕风，无需尾翼等对风结构，简化了风力发电设备的结构设计，尤其适用于10千瓦以下的应用场景。

Description

全角度风力发电设备

技术领域

本实用新型涉及风力发电设备领域，特别涉及一种无需对风的新型风力发电设备。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。现有的风力发电机风力发电机主要由叶片，发电机，机械部件和电气部件组成。根据旋转轴的不同，风力发电机主要分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类，目前市场上水平轴风力发电机占主流位置。

通常，水平轴风力发电机有以下几部分组成：

机舱：机舱包容着风力发电机的关键设备，包括齿轮箱、发电机。维护人员可以通过风力发电机塔进入机舱。机舱左端是风力发电机转子，即转子叶片及轴。

转子叶片，每个转子叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很象飞机的机翼。

轴心，转子轴心附着在风力发电机的低速轴上。

低速轴，风力发电机的低速轴将转子轴心与齿轮箱连接在一起。在现代600千瓦风力发电机上，转子转速相当慢，大约为19至30转每分钟。

齿轮箱，齿轮箱左边是低速轴，它可以将高速轴的转速提高至低速轴的50倍。

高速轴及其机械闸，高速轴以1500转每分钟运转，并驱动发电机。

发电机，通常被称为感应电机或异步发电机。

偏航装置:借助电动机转动机舱，以使转子正对着风。偏航装置由电子控制器操作，电子控制器可以通过风向标来感觉风向。通常，在风改变其方向时，风力发电机一次只会偏转几度。

电子控制器，包含一台不断监控风力发电机状态的计算机，并控制偏航装置。

塔身，风力发电机塔载有机舱及转子。

尾舵，常见于水平轴上风向的小型风力发电机(一般在10KW及以下)。位于回转体后方，与回转体相连。主要作用一为调节风机转向，使风机正对风向。作用二是在大风风况的情况下使风力机机头偏离风向，以达到降低转速，保护风机的作用。

因此，传统的风力发电机的成型***相对复杂。

实用新型内容

为了解决现有技术的不足，本实用新型提供一种简化版的风力发电设备，整个设备的运行过程无需对风，解决现有风力设备结构复杂、调速***控制复杂、需要对风的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案为：

全角度风力发电设备，其特征在于，包括，

塔身，

捕风部分，该捕风部分包括:轴套、顶盖、无动力通风机构的旋转叶片和垂直轴风力叶片，其中，在轴套的外侧固定垂直于轴套轴线的法兰盘，所述法兰盘的***围合并固定连接一安装套筒，顶盖位于轴套上侧，在轴套和顶盖同时与竖轴固定，所述无动力通风机构的旋转叶片的上下两端分别固定在顶盖和安装套筒上，且无动力通风机构的旋转叶片向外具有弯曲的弧度，该弧度具有相同的弧线方向，具有朝向相同的开口方向和收口方向；在无动力通风机构的旋转叶片内侧，为垂直轴风力叶片，该垂直轴风力叶片下端通过螺栓安装在法兰盘上，

传动机构，由竖轴、水平轴和设置在水平轴和竖轴之间齿轮箱组成，

调速箱，包括动力输入轴、动力输出轴、花键轴、两个锥形摩擦轮、一个摩擦介轮、推杆和轴承，其中，所述动力输入轴和动力输出轴彼此平行设置，在动力输入轴和动力输出轴两端分别使用轴承和轴承座安装在调速箱内，在动力输入轴和动力输出轴上分被安装锥形摩擦轮Ⅰ、Ⅱ，锥形摩擦轮Ⅰ和锥形摩擦轮Ⅱ具有相反的安装方向，且两者的锥度相同，所述动力输入轴连接所述水平轴，在动力输入轴和动力输出轴之间的调速箱内部安装一根花键轴，其中，花键轴与锥形摩擦轮的圆锥的内切面平行，在花键轴上通过花键连接可滑动安装一只摩擦介轮，该摩擦介轮同时与两个锥形摩擦轮进行摩擦接触，在花键轴的上方固定一根推杆，所述推杆的杆端与所述摩擦介轮进行连接，

发电机，连接动力输出轴。

在安装套筒和塔身之间设置主轴轴承或轴瓦。

在竖轴和塔身之间设置设置主轴轴承或轴瓦。

所述垂直轴风力叶片双C形构造。

所述推杆为电动推杆或者液压推杆。

本实用新型的有益效果是：

该设备，通过捕风结构的应用，可以实现全方位的捕风，无需尾翼等对风结构，简化了风力发电设备的结构设计，尤其适用于10千瓦以下的应用场景。

本实用新型中使用的调速箱，使用摩擦驱动的原理进行传动比的调节，可以实现无级调速，更加适用于小型风力发电设备中，可以实现免维护运行。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图。

图2为调速箱的水平布置图。

图3为图2的侧视图。

图4为捕风部分的主视图。

图5为捕风部分的俯视图。

图6为图5中A--A剖视图。

图中：100塔身，

200捕风部分，210轴套，211法兰盘，212安装套筒，220顶盖，230无动力通风机构的旋转叶片，240垂直轴风力叶片，

310竖轴，320水平轴，

400调速箱，410动力输入轴，420动力输出轴，441锥形摩擦轮Ⅰ，442锥形摩擦轮Ⅱ，430花键轴，450摩擦介轮，460推杆，461卡槽，

500发电机。

具体实施方式

全角度风力发电设备,参考图1至图5，有以下几部分组成：

塔身100，采用钢质材质的塔身，可以采用现有的分段制造与分段安装技术，塔身的下端安装在地基上或者大楼的楼顶上，通常为小型化的风力发电设备。

捕风部分200，该捕风部分包括:轴套210、顶盖220、无动力通风机构的旋转叶片230和垂直轴风力叶片240，其中，轴套210用于和竖轴310连接，通常固定在竖轴的顶部。在轴套210的外侧固定垂直于轴套轴线的法兰盘211，法兰盘的***围合并固定连接一安装套筒212。在安装套筒和塔身之间可以设置主轴轴承、轴瓦等减小摩擦系数的滚动元件，提高转动的自由度。

顶盖220位于轴套上侧，在轴套和顶盖之间通过一根连接成为一体。

无动力通风机构的旋转叶片230的上下两端分别固定在顶盖和安装套筒上，且无动力通风机构的旋转叶片向外具有弯曲的弧度，该弧度具有相同的弧线方向，具有朝向相同的开口方向和收口方向。当外界风力或者气流流过该开口方向时，无动力通风机构的旋转叶片具有朝着开口相反方向转动的趋势。也就是说，风力可以驱动无动力通风机构的旋转叶片转动，只有有风即可，无需对风。

在无动力通风机构的旋转叶片内侧，为垂直轴风力叶片240，该垂直轴风力叶片双C形构造，此处的双C形构造是指，长条状的垂直轴风力叶片顶部弯曲成为C形，在另一发电叶片的底部弯曲成为反向设置的C形构造，也就是说，垂直轴风力叶片上下两端的弯曲方向是相反的，这种结构具有更加的强度和迎风面。该垂直轴风力叶片下端通过螺栓安装在法兰盘上，且基本与法兰盘垂直。

上述无动力通风机构的旋转叶片通过充分利用无动力通风机构叶片启动力矩小，具有无需对风的特点。同时内置垂直轴风力叶片，提高单位空间内的风能利用率。

传动机构，主要由竖轴310、水平轴320和设置在水平轴和竖轴之间齿轮箱330组成，其中齿轮箱的作用在于完成竖轴和水平轴之间的动力传递。

调速箱400，包括：动力输入轴410、动力输出轴420、花键轴430、两个锥形摩擦轮Ⅰ和Ⅱ、一个摩擦介轮450、推杆460和轴承。其中，动力输入轴410和动力输出轴420彼此平行设置，且垂直于调速箱的箱体，在动力输入轴和动力输出轴两端分别使用轴承和轴承座进行安装，使得具有转动的自由度。在动力输入轴410和动力输出轴上分被安装一锥形摩擦轮Ⅰ441和Ⅱ442，锥形摩擦轮Ⅰ441和锥形摩擦轮Ⅱ442具有相反的安装方向，且两者的锥度相同。上述的动力输入轴连接上述的水平轴，连接方式为联轴器，上述的动力输出轴连接一个发电机500，用于发电。

在动力输入轴和动力输出轴之间的调速箱内部安装一根花键轴430，其中，花键轴430与锥形摩擦轮的圆锥的内切面平行，在花键轴上通过花键连接，可滑动安装一只摩擦介轮，该摩擦介轮同时与两个锥形摩擦轮进行摩擦接触，也就是说，摩擦介轮450位于两个锥形摩擦轮正中间位置，最佳地，花键轴两端通过固定法兰盘紧固在调速箱上。容易理解，安装后的花键轴两端与动力输入轴和动力输出轴之间是具有一定夹角角度的，该角度大小与锥形摩擦轮的锥度大小相同，参考图3，在花键轴的正上方固定一根电动或者液压的推杆460，通过电动或者液压的推杆驱动摩擦介轮的位置进行改变，通常在推杆460的杆端部安装一个n形的卡槽461即可，通过卡槽卡住摩擦介轮的边沿进行介轮位置的调整。该推杆的调整幅度受控于中控***。

发电机500，用来接收来自于调速箱的动力，并发电的设备。

调速箱的工作原理：风带动捕风部分转动，然后力通过传动机构输送到调速箱中金字那个调速，最后将动力传送到发电机中。

调速方式：通过中间摩擦介轮两边接触的面的直径比来实现变速，当风速过高时，应适当降低传输到发电机组的转速，参考图2，推杆带动摩擦介轮向两轮的左端面靠近，降低转速；当风速过低时，保证电压输出稳定时，推杆带动摩擦介轮向右端面靠近，提高转速。

由于无需对风，所以本实用新型的结构更适用于发电功率在10千瓦以下的应用场景。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应扩如本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (5)

1.全角度风力发电设备，其特征在于，包括，

塔身，

捕风部分，该捕风部分包括:轴套、顶盖、无动力通风机构的旋转叶片和垂直轴风力叶片，其中，在轴套的外侧固定垂直于轴套轴线的法兰盘，所述法兰盘的***围合并固定连接一安装套筒，顶盖位于轴套上侧，在轴套和顶盖同时与竖轴固定，所述无动力通风机构的旋转叶片的上下两端分别固定在顶盖和安装套筒上，且无动力通风机构的旋转叶片向外具有弯曲的弧度，该弧度具有相同的弧线方向，具有朝向相同的开口方向和收口方向；在无动力通风机构的旋转叶片内侧，为垂直轴风力叶片，该垂直轴风力叶片下端固定在法兰盘上，

传动机构，由竖轴、水平轴和设置在水平轴和竖轴之间的齿轮箱组成，

调速箱，包括动力输入轴、动力输出轴、花键轴、两个锥形摩擦轮、一个摩擦介轮、推杆和轴承，其中，所述动力输入轴和动力输出轴彼此平行设置，在动力输入轴和动力输出轴两端分别使用轴承和轴承座安装在调速箱内，在动力输入轴和动力输出轴上分被安装锥形摩擦轮Ⅰ、Ⅱ，锥形摩擦轮Ⅰ和锥形摩擦轮Ⅱ具有相反的安装方向，且两者的锥度相同，所述动力输入轴连接所述水平轴，在动力输入轴和动力输出轴之间的调速箱内部安装一根花键轴，其中，花键轴与锥形摩擦轮的圆锥的内切面平行，在花键轴上通过花键连接可滑动安装一只摩擦介轮，该摩擦介轮同时与两个锥形摩擦轮进行摩擦接触，在花键轴的上方固定一根推杆，所述推杆的杆端与所述摩擦介轮进行连接，

发电机，连接动力输出轴。

2.根据权利要求1所述的全角度风力发电设备，其特征在于，在安装套筒和塔身之间设置主轴轴承或轴瓦。

3.根据权利要求1所述的全角度风力发电设备，其特征在于，在竖轴和塔身之间设置设置主轴轴承或轴瓦。

4.根据权利要求1所述的全角度风力发电设备，其特征在于，所述垂直轴风力叶片双C形构造。

5.根据权利要求1所述的全角度风力发电设备，其特征在于，所述推杆为电动推杆或者液压推杆。