低成本帶傳動風電機組的製作方法

2023-06-03 13:02:11

專利名稱：低成本帶傳動風電機組的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風力發電設備，尤其涉及一種採用多葉片風輪通過傳動帶傳動的增速低成本帶傳動風電機組。
技術背景目前，流行的風力發電機組都是三葉採風，一種是藉助於齒輪箱增速的風力發電機組，另一種是無齒輪箱直驅多極永磁大直徑電機的風力發電機組。這兩種風力發電機組都有相應的缺點三葉風輪風能採集效率低，同時目前的三葉風力發電機組適應風速動態範圍小，風大時不能充分利用風能發電。由於三葉風輪在風速高的情況下必須通過帶載、變槳距和完善的剎車裝置限速運行，否則會形成高轉速的飛車，造成風電機組的損毀。而且變槳距和剎車裝置增加了風力發電機組的成本。由於發電機轉子和定子之間需要一定的線切割速度才能產生電流，因此風輪和發電機之間通過齒輪箱增速或者是增大發電機的直徑來求得線切割速度，無論是齒輪箱增速還是增大發電機的直徑都會極大的增加風力發電機組的成本
實用新型內容
本實用新型的目的在於提供一種多葉片風輪採集風能、效率高、適應風速的動態範圍大，能充分利用風能，風大時發電量大，風小時發電量小的一種低成本帶傳動風電機組。本實用新型的目的由如下技術方案一種低成本帶傳動風電機組包括有帶傳動渦扇式多葉片輕型風輪、風帆尾翼式偏航裝置、永磁發電機、圓盤式支撐平臺、中心定位軸、旋轉式桁架、傳動帶和張緊輪；其中所述旋轉式桁架置於所述圓盤式支撐平臺上部，所述風輪通過風輪軸與所述旋轉式桁架連接，即所述風輪軸為連接其中兩根桁架豎向支撐管的一根桁架橫向支撐管；所述風帆尾翼式偏航裝置的風帆尾翼置於所述風輪的正後方，所述風帆尾翼的平面與所述風輪的平面垂直；所述風帆尾翼是由微小型電動機、滑輪和牽引線完成升降；所述中心定位軸是由定軸和旋轉動軸組成，所述定軸與所述旋轉動軸是通過軸承連接，其中所述中心定位軸穿過所述圓盤式支撐平臺的中心，與所述旋轉桁架連接。所述張緊輪的張緊輪軸一端與所述旋轉式桁架的一根豎向支撐管連接，另一端與所述外部旋轉軸連接；所述傳動帶繞過所述風輪的外輪圈和所述永磁發電機連接。一種低成本帶傳動風電機組，所述旋轉式桁架包括有四根桁架豎向支撐管，在所述豎向支撐管底部的腳輪，四根呈十字交叉的桁架橫向支撐管，且所述四根呈十字交叉的桁架橫向支撐管的端頭分別與所述四根桁架豎向支撐管頂端連接為一體結構，其中所述永磁發電機的電機軸和所述風輪軸均為兩根桁架橫向支撐管，且所述電機軸與所述風輪軸平行。[0011]一種低成本帶傳動風電機組，所述風帆尾翼式偏航裝置包括有風帆尾翼、牽引線、 滑輪和微小型電動機，其中風帆尾翼的風帆通過風帆上的加強杆與所述旋轉式桁架連接， 所述牽引線一端與所述微小型電動機的繞線軸連接，且通過滑輪，與風帆連接。[0012]一種低成本帶傳動風電機組，所述帶傳動渦扇式多葉片輕型風輪包括有若干輪 圈、若干支撐杆、若干葉片、風輪軸和軸部套筒組成，所述輪圈與輪圈之間由若干排列均勻 的支撐杆連接，所述葉片掛接在所述支撐杆上，最內層輪圈通過支撐杆與軸部套筒連接，最 外層輪圈設有傳動帶帶槽。[0013]術語解釋所述風輪的迎風面為風輪前方，背風面為風輪的後方。[0014]本實用新型的優點在於(I)渦扇式多葉片輕型風輪用於風能採集，它與傳統的 三葉片螺旋槳式風能採集裝置相比，具有風能採集效率高的優勢。(2)輕型風輪採集的風能 功率，從風輪外邊緣通過柔軟的傳動帶輸送給發電機。它與傳統的從風輪中心輸出功率相 比具有以下優點a :特大直徑風輪，通過傳動帶直接驅動特小直徑發電機，這樣可極大的 提高發電機的轉速，極大的降低了發電機的重量，降低了發電機的成本，也省去了增速齒輪 箱。b :風能功率主要集中在風輪的邊緣，從邊緣直接輸出功率可極大的降低風輪的結構強 度，減輕風輪的重量，降低風輪成本。(3)由於風輪為渦扇式多葉片結構極限轉速不高，加 之風電機組的合理桁架結構和風帆尾翼偏航組合，因此這樣簡化了風電機組，降低了風電 機組的造價。(4)風帆式尾翼與風輪組成了風電機組的偏航系統。當風帆升滿時，風輪正 對風向；當風帆降低時，風帆和風輪所受到風的合力就會使風輪偏離風向一個角度，從而降 低了風輪的採集功率；當風帆完全收縮降到底部，風輪便會順風，使得風輪的採集功率降到 零。這樣風帆就成為風電機組調節功率的有效裝置。由於風帆結構簡單，由它組成的風電 機組的偏航系統，極大的降低了風電機組偏航系統的造價。(6)由於風電機組採用了高頻高 轉速電機，因此發電機重量輕造價低，IOOkw發電機最大重量只有70kg。(4.1)風大風輪轉 速高發電機轉速高電壓高，風小風輪轉速低發電機轉速低電壓低。


[0015]圖1為本實用新型的主視圖。[0016]圖2為本實用新型的側視圖。[0017]圖3為風輪的側視圖。[0018]圖4為旋轉式桁架的主視圖。[0019]圖5為旋轉式桁架的側視圖。[0020]圖6為旋轉式桁架的俯視圖。[0021]圖7為風帆尾翼式偏航裝置的結構示意圖。[0022]附圖標記風輪1、支撐杆1.1、葉片1. 2、軸部套筒1. 3、輪圈1. 4，風輪軸1. 5和傳動帶帶槽1. 6。[0023]風帆尾翼式偏航裝置2、加強杆2.1、風帆2. 2、滑輪2. 3、牽引線2. 4、微小型電動機2.5、風帆尾翼2. 6、小孔2. 7。[0024]旋轉式桁架3、豎向支撐管(3.1)、橫向支撐管(3. 2)、腳輪(3. 3)。[0025]中心定位軸4、定軸4. 2、旋轉動軸4.1。[0026]永磁發電機5、張緊輪6、張緊輪軸6.1、傳動帶7、電機軸8、圓盤式支撐平臺9。
具體實施方式
[0027]如圖1、圖2所示一種低成本帶傳動風電機組包括有帶傳動渦扇式多葉片輕型風 輪1、風帆尾翼式偏航裝置2、永磁發電機5、圓盤式支撐平臺9、中心定位軸4、旋轉式祐1架3、傳動帶7和張緊輪6 ;其中旋轉式桁架3置於圓盤式支撐平臺9上部，風輪I通過風輪軸1.5與旋轉式桁架3連接，即風輪軸1. 5為連接其中兩根桁架豎向支撐管3.1的一根桁架橫 向支撐管3. 2 ;風帆尾翼式偏航裝置2的風帆尾翼2. 6置於風輪I的正後方，風帆尾翼2. 6 的平面與風輪I的平面垂直；風帆尾翼2. 6是由微小型電動機2. 5、滑輪2. 3和牽引線2. 4 完成升降；即牽引線2. 4—端固定在微小型電動機2. 5的轉動軸上，另一端繞過滑輪2. 3穿 過風帆尾翼2. 6上的平行排列的加強杆2.1 一端的小孔2. 7，固定在風帆尾翼2. 6上最下面 一根固定杆2.1上。[0028]中心定位軸是由定軸4. 2和旋轉動軸4.1組成，定軸4. 2與旋轉動軸4.1是通過 軸承連接，其中中心定位軸4穿過圓盤式支撐平臺9的中心,與旋轉式祐1架3連接。[0029]張緊輪6的張緊輪軸6.1 一端與旋轉式桁架3的一根豎向支撐管3.1連接，另一 端與外部旋轉動軸4.1連接；[0030]傳動帶7繞過風輪I的最外層輪圈1. 6和永磁發電機5連接。[0031]如圖4、圖6、圖5所示，旋轉式桁架3包括有四根桁架豎向支撐管3. 1，在豎向支 撐管3.1底部的腳輪3. 3，四根呈十字交叉的桁架橫向支撐管3. 2，且四根呈十字交叉的桁 架橫向支撐管3. 2的端頭分別與四根桁架豎向支撐管3.1頂端連接為一體結構，其中風輪 軸1. 5和永磁發電機5的其中一根電機軸8的均為兩根祐1架橫向支撐管,且電機軸8與風 輪軸1. 5平行。[0032]如圖7所示，風帆尾翼式偏航裝置2包括有風帆尾翼2. 6、牽引線2. 4、滑輪2. 3和 微小型電動機2. 5，其中風帆尾翼2. 6的風帆2. 2通過風帆2. 2上的加強杆2.1與旋轉式桁 架3連接，牽引線2. 4 —端與微小型電動機2. 5的繞線軸連接，且通過滑輪2. 3，與風帆2. 2 連接。[0033]如圖3所示，一種低成本帶傳動風電機組，帶傳動渦扇式多葉片輕型風輪I包括有 若干輪圈1. 4、若干支撐杆1.1、若干葉片1. 2、風輪軸1. 5和軸部套筒1. 3組成，輪圈1. 4與 輪圈1. 4之間由若干排列均勻的支撐杆1.1連接，葉片1. 2掛接在支撐杆1.1上，最內層輪 圈1. 4通過支撐杆1.1與軸部套筒1. 3連接，最外層輪圈1. 4設有傳動帶帶槽1. 6。
權利要求1.一種低成本帶傳動風電機組，特徵在於，其包括有帶傳動渦扇式多葉片輕型風輪 (I)、風帆尾翼式偏航裝置(2)、永磁發電機(5)、圓盤式支撐平臺(9)、中心定位軸(4)、旋轉式桁架(3)、傳動帶(7)、和張緊輪(6)；其中所述旋轉式桁架(3)置於所述圓盤式支撐平臺(9)上部，所述風輪(I)通過風輪軸(1. 5)與所述旋轉式桁架(3)連接，所述風帆尾翼式偏航裝置(2)的風帆尾翼(2.6)置於所述風輪(I)的正後方，所述風帆尾翼(2.6)的平面與所述風輪(I)的平面垂直；所述風帆尾翼(2.6)是由微小型電動機 (2. 5)、滑輪(2. 3)和牽引線(2. 4)完成升降；所述中心定位軸(4)是由定軸(4. 2)和旋轉動軸(4.1)組成，所述定軸(4. 2)與所述旋轉動軸(4.1)是通過軸承連接，其中所述中心定位軸(4)穿過所述圓盤式支撐平臺(9) 的中心，與所述旋轉式祐1架(3)連接，所述張緊輪(6)的張緊輪軸(6.1) 一端與所述旋轉式桁架(3)的一根豎向支撐管 (3.1)連接，另一端與所述外部旋轉動軸(4.1)連接；所述傳動帶(7)繞過所述風輪(I)的最外層輪圈(1. 6)和所述永磁發電機(5)連接。
2.根據權利要求1所述的一種低成本帶傳動風電機組，特徵在於，所述旋轉式桁架(3) 包括有四根桁架豎向支撐管(3.1)，在所述豎向支撐管(3.1)底部的腳輪(3. 3)，四根呈十字交叉的桁架橫向支撐管(3. 2)，且所述四根呈十字交叉的桁架橫向支撐管的端頭分別與所述四根桁架豎向支撐管(3.1)頂端連接為一體結構，其中所述風輪軸(1.5)和所述永磁發電機(5)其中的一根電機軸(8)均為兩根祐1架橫向支撐管,且所述電機軸(8)與所述風輪軸(1.5)平行。
3.根據權利要求1所述的一種低成本帶傳動風電機組，特徵在於，所述風帆尾翼式偏航裝置(2)包括有風帆尾翼(2. 6)、牽引線(2. 4)、滑輪(2. 3)和微小型電動機(2. 5)，其中風帆尾翼的風帆(2. 2)通過風帆上的加強杆(2.1)與所述旋轉式桁架(3)連接，所述牽引線(2.4) —端與所述微小型電動機(2.5)的繞線軸連接，且通過滑輪(2. 3)，與風帆連接。
4.根據權利要求1所述的一種低成本帶傳動風電機組，特徵在於，所述帶傳動渦扇式多葉片輕型風輪(I)包括有若干輪圈(1. 4)、若干支撐杆(1.1)、若干葉片(1. 2)、風輪軸 (1. 5)和軸部套筒(1. 3)組成，所述輪圈(1. 4)與輪圈(1. 4)之間由若干排列均勻的支撐杆 (1. D連接，所述葉片(1. 2)掛接在所述支撐杆(1.1)上，最內層輪圈通過支撐杆與軸部套筒(1. 3)連接，最外層輪圈(1. 4)設有傳動帶帶槽(1. 6)。
專利摘要本實用新型公開了一種低成本帶傳動風電機組，其包括有帶傳動渦扇式多葉片輕型風輪、風帆尾翼式偏航裝置、永磁發電機、圓盤式支撐平臺、中心定位軸、旋轉式桁架、傳動帶、張緊輪；優點是渦扇式多葉片輕型風輪用於風能採集，具有風能採集效率高的優勢；輕型風輪採集的風能功率，從風輪外邊緣通過柔軟的傳動帶輸送給發電機。由於風輪為渦扇式多葉片結構，在風大空載時風輪也不會出現高轉速飛車現象，因此無需設置限制轉速的剎車裝置，加之風電機組的合理桁架結構和風帆尾翼偏航組合，這樣簡化了風電機組，降低了風電機組的造價。由於風帆結構簡單，由它組成的風電機組的偏航系統，極大的降低了風電機組偏航系統的造價。
文檔編號F03D11/02GK202883257SQ20122063217
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者徐建偉 申請人:徐建偉