[发明专利]一种基于行星齿轮的轮毂双叶轮反向旋转的风电机组

说明书

本发明涉及一种基于行星齿轮的轮毂双叶轮反向旋转的风电机组，包括：塔架、轮毂、前叶轮、后叶轮、传动系统、机舱；其中，前叶轮、后叶轮在轮毂上呈前、后布置，前叶轮直径不超过后叶轮直径；前后叶轮独立旋转，旋转方向相反；前叶轮主轴和后叶轮主轴为同轴心布局，前叶轮主轴穿过机组轮毂并套在后叶轮主轴中间，轮毂前、后端各有一个轴承安装孔，前叶轮轴承安装在轮毂内部；后叶轮轴承通过轴承座安装在机舱内部；前、后叶轮主轴与双输入行星轮系进行连接，该行星轮系中行星架部件和内齿圈轴部件为动力输入部件；前叶轮主轴与行星架部件进行连接，后叶轮主轴与内齿圈部件进行连接，双输入行星轮系后面通过传动系统连接到发电机。

技术领域

本发明涉及风电机组领域，尤其是一种基于行星齿轮的轮毂双叶轮反向旋转的风电机组。

背景技术

风电已成为现阶段发展最快的可再生能源之一，预计到2030年，全球风电累计装机容量达2000吉瓦。根据目前全球风电产业发展水平，当前陆上风电成本已接近或低于水电成本，但海上风电成本仍与水电、火电等能源成本有较大差距。因此如何提高风电机组风能利用效率、降低度电成本，实现平价上网，是当今全球风电行业面临的共性关键难题。高效率地获取风能资源是全球风电技术发展的有效动力。探索新型高效风力发电技术，是实现风电机组平价上网的有效措施之一。

在探索新型风力发电技术方面，美国、丹麦、德国等欧美国家已全面开展，包括概念设计、性能分析、样机研制与试验等。国内近年来开始关注并开展研究，目前已有概念方案提出，如明阳智慧能源集团股份公司(周名军，张启应，邹荔兵等.耐腐蚀的双叶轮风力发电装置.中国专利，202020763915.92020-05-11.)提出了一种呈Y字型排布的双风轮风电机组，通过使用双叶轮的形式，确保发电稳定性，提升发电量。北京金风科创风电设备有限公司(周海霞，李会勋，翟永.一种多叶轮风力发电机组.中国专利，201922217990.5.2019-12-11)提出了一种多叶轮风电机组，该机组通过设置在塔架不同高度处的多个风轮实现对风能最大化利用。以上提出的新型风电技术路线通过采用多个叶轮共同进行风能捕获，以提升总体捕获能力，但未能有效改善和提升每个子叶轮的风能捕获效率。

发明内容

为提高风电机组风能捕获效率，本发明提出一种基于行星齿轮的轮毂双叶轮反向旋转的风电机组，通过在轮毂上设置两组独立旋转的叶轮以共同进行风能捕获，可有效降低轮毂处气动损失以及叶轮尾流损失，同时前、后叶轮流场相互作用也可改善整体气动性能，提升叶轮风能捕获效率。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于行星齿轮的轮毂双叶轮反向旋转的风电机组，包括：塔架、轮毂、前叶轮、后叶轮、传动系统、机舱；其中，前叶轮、后叶轮在轮毂上呈前、后布置，前、后叶轮上的叶片数量相同或者不同，前叶轮直径不超过后叶轮直径；前后叶轮独立旋转，旋转方向相反；

前叶轮主轴和后叶轮主轴为同轴心布局，前叶轮主轴穿过机组轮毂并套在后叶轮主轴中间，轮毂前、后端各有一个轴承安装孔，前叶轮轴承安装在轮毂内部；后叶轮轴承通过轴承座安装在机舱内部；

前、后叶轮主轴与双输入行星轮系进行连接，该行星轮系中行星架部件和内齿圈轴部件为动力输入部件；前叶轮主轴与行星架部件进行连接，后叶轮主轴与内齿圈轴部件进行连接，双输入行星轮系后面通过传动系统连接到发电机。

进一步的，在风速作用下，前、后叶轮分别带动双输入行星轮系中行星架和内齿圈轴部件进行旋转，行星轮系中太阳轮为动力输出部件；前、后叶轮动力经双输入行星轮系合成后，通过太阳轮轴输出至发电机中。

进一步的，双输入行星轮系为一级增速系统，包括：行星架、内齿圈轴、内齿圈、行星轮、太阳轮；其中，内齿圈轴与行星架分别为该行星轮系的动力输入部件，太阳轮为动力输出部件；机组前叶轮主轴与行星架连接，前叶轮动力传递至行星轮上；后叶轮主轴与内齿圈轴连接，后叶轮动力传递至内齿圈；在风速作用下，前、后叶轮反向独立旋转，并分别带动行星架和内齿圈轴进行旋转。