[发明专利]一种全叶尖叶轮式双驱高效风力发电机

说明书

本发明的目的是提供了一种全叶尖叶轮式双驱高效风力发电机，解决了现有全叶尖叶轮式风力发电机一个叶轮只驱动一台发电机，传动轴过长连接,适应性差，载荷难以调节导致工作效率低的问题，技术方案是：全叶尖叶轮的轮缘内侧通过斜拉索与双碟状法兰连接，主轴设置有前置发电机并通过两前置轴承设置在偏航平台，主轴后端的内齿圈依次通过外齿轮轴、离合器和从动轴传动连接，从动轴后端与后置发电机转子连接。其叶轮设计合理，利用可直驱和半直驱可离合的两台发电机，降低了单机启动风速，提高了风力发电机效率。

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，特别是一种叶片全部设置于外轮缘上并使一组叶轮直驱或者半直驱两台或两台以上发电机的全叶尖叶轮式高效风力发电机，适用于多种风力发电场所。

背景技术

目前，广泛应用的以风能为动力的大型水平轴风力发电装置，大多采用传统轮毂上设置三个叶片的结构。这样的风电装置叶片少，对叶轮整体而言，扭矩就小，气动性能较差，这种传统叶片笨重，风轮中间阻风面积大，对于材质要求高，并且效率低、运输、吊装、制造成本高；而且一组风轮只能直驱或者半直驱其中的一台发电机，随着单机容量越作越大造成永磁发电机极对多、体积大、造价高，运输及吊装难；双馈式风力发电机大多采用行星增速齿轮箱，因速比高，结构复杂等因素造成齿轮箱故障率高，主轴采用内外套之间带有滚动体的轴承抗冲击及承载能力差、寿命短，没有更加有效的解决方案，因此，对上述风力发电装置的改进成为本领域技术人员普遍研究的对象。

本发明人曾根据现有大型风力发电机存在的机械强度差、实施难度大、实用性差等问题，公开了公告号为CN100467862C的“抗强风风力发电机”，以便解决超大型叶片抗破坏性强风能力较差的缺陷。同时也对公开号为US005765990A的“用于产生电能的风轮”、公开号为DE20213062U1的“包含可组合装置的能源获取风力设备”等存在的叶片不适应大型风力发电机的问题， 为了解决上述问题，本发明人公开了公告号为CN103147926B的“全叶尖风力发电机”，技术方案主要采用的是双支撑水平轴方式，包括在塔筒上设置可升降的偏航平台，组装在偏航平台上的机架、轴承座、空心转轴的水平轴叶轮组，发电机及液压管路，水平轴叶轮组包括利用三角珩架连接两个外轮缘利用法兰与斜拉索牵引一个轮缘内侧构成的轮体，通过叶片变桨装置组装在轮体外轮缘上的叶片，以及固定在轮体外周凸出叶片高度的传动刹车一体圈，叶片变桨装置上的叶片底端采用铰链或铰接轴构成叶片铰接端，叶片上端作为活动支撑端与液压缸的活塞杆端铰接在一起，并通过活塞杆的伸缩完成叶片的变桨；空心转轴的两侧设置主刹车盘，分别固定在轴承座或机架上的主刹车钳夹持在主刹车盘的两侧；偏航平台的上、下台盘之间设有偏航轴承、限位架及使上台盘绕下台盘中心转动的液压马达驱动的传动装置；偏航轴承包括固定在上台盘底部的带有内齿圈的轴承上圈，固定在下台盘上部的轴承下圈，在轴承上、下圈沟道内设置有滚动轮 ，滚动轮轴的两端通过轴承组装在轴承上圈所延伸岀的支撑架上，发电机采用了二种实施方案，方案一：传动刹车一体圈的外周与固定在偏航平台上的多台传动轮式发电机的传动轮紧密接触。传动刹车一体圈将动力传送给传动轮式发电机，以达到发电的目的；方案二：传动刹车一体圈的外周通过隔磁绝缘垫片固定有永磁体作为发电机转子，与固定在偏航平台上的机座内作为定子的绕线组构成永磁直驱发电机。传动刹车一体圈旋转与固定在偏航平台上的定子的绕线组产生磁力切割线达到发电的目的。其虽然改善了水平轴大型风力发电机叶片效率低，机械强度差、吊装难实施难度大的缺陷，但仍然存在以下缺陷：1、一个叶轮仅用一种方式直驱或半直驱一台发电机，造成叶轮利用率低；2、传动轴连接过长，发电机设置位置及传动方式不合理，实施难度大；3、发电机作为载荷不易调节，难以适应风力大小变化。

综上所述，三叶片和全叶尖水平轴大型风力发电机普遍存在叶轮利用率低,一个叶轮只能直驱或半直驱其中一台发电机，增速齿轮箱使用不合理，超长轴连接,适应风力变化能力差，工况要求高，工作效率低的问题。

发明内容