一种多级叶轮组的筒型风力发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风力发电设备技术领域，具体地说是一种多级叶轮组的筒型风力发电机。
【背景技术】
[0002]风力发电机具有绿色环保、无污染等特点，已被广泛应用。目前，风力发电机大多为水平轴三叶片形式，安装在杆塔顶端，利用自然风能驱动叶轮，并通过传动系统带动发电机组运转，将风能转化为机械能用于发电。这类风力发电机受结构限制，其输出功率与叶片的扫风面积密切相关，即提高额定输出功率通常需要增加叶片的长度，来增加叶片的扑风面积，因此风机功率增大的同时，其自身高度、重量、体积均随之增加，高大的机身杆塔加大了整体的摆动，使其抗风能力下降，且设备的结构、材料强度等要求较高，整机成本、运行及曰常维护费用大幅增加。
[0003]另外，为避免各风机之间扰流现象，风机的间距设置应大于风机自身高度的8倍，风场占地面积大，土地的利用率不高；以现行额定功率1.5MW的风机为例:其整机高度100多米，单叶片长度约为45米，仅机头重量达百吨，该风机对风速较为敏感，可利用的有效风速范围窄(切入风速为3?4m/s，切出风速为25m/s，切入与切出风速之间为有效风速)，存在风力资源浪费，单位千瓦电能成本上升等问题，因此现行的风电设备投资大，成本回收周期长，年利用小时数偏低(一般为2000?3000小时)的问题，即风机的实际工作时间仅为全年的1/3，则风电场的投资回报年限约为10年。上述原因直接导致了风电的单位成本高于其他发电方式(如火力发电)的成本；上述结构的风机在运行过程中，叶轮减速或急刹时应力集中在叶片根部，较易出现叶片受损现象，此外，叶片遭遇雷击折断的几率较高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种多级叶轮组的筒型风力发电机，同轴心装配多级叶轮，同时带动多台发电机组，且利用风筒结构使空气回流，提高了发电效能及装机的土地利用率，降低了单位电能成本。
[0005]本发明的技术方案包括基座、设置在基座内部的发电机组；
本发明还包括风筒、轴架、叶轮组、回流风道、制动装置、偏航机构；
风筒通过偏航机构装配在基座顶部；风筒前端为进风口，后端为出风口 ；风筒内纵向固定有多组轴架，各轴架均安装有一组叶轮组，各叶轮组同轴心设置；所述的叶轮组包括叶片体、轮毂、主轴、环形框架，所述的环形框架通过支承杆固定在轮毂上，轮毂与主轴连接固定；叶片体环绕主轴呈放射状均布，叶片体的根部与套装在主轴上的轮毂连接，叶片体的外端部装配在环形框架上；每组叶轮组的主轴均通过一套传动机构与基座内的一台发电机组连接；
环绕风筒的筒体外壁设有回流风道，风筒筒体后端出风口内壁设有多个集风道；集风道侧部设有回流风道入口，与回流风道连接；集风道后端开口处装有排风门；回流风道出口分别设置在各组叶轮组前方的风筒筒体内壁；
制动装置包括环带形构造的制动碟片、与制动碟片配合的制动夹器，制动碟片固定在环形框架的外边缘，制动夹器装配在风筒内壁。
[0006]进一步，所述制动夹器与风筒的装配方式为固定连接或通过可在风筒内纵向运动的滑动组件连接。
[0007]进一步，所述的滑动组件包括纵向设置在风筒筒体内壁的导向滑轨，及卡装在导向滑轨内的滑块；制动夹器固定在滑块上。
[0008]进一步，所述集风道的前端进口或集风道侧部的回流风道入口处装配有助力风机。
[0009]进一步，所述的集风道环绕风筒轴心均布在风筒的筒体内壁。
[0010]进一步，所述的各回流风道出口前侧的风筒内壁上装配有可开合的导流板。
[0011 ] 进一步，所述叶轮组与发电机组连接的传动机构中，至少一组传动机构设置有离合装置，该离合装置与辅助启动装置的动力输出机构连接。
[0012]进一步，所述叶轮组的环形框架后侧装有限位装置，该限位装置包括限位滚轮及固定在风筒内壁上的环形滑道，限位滚轮与环形滑道滚动配合。
[0013]进一步，所述的偏航机构包括弧形导轨、导向勾轮、推力轴承组、齿圈；风筒下部安装有导向勾轮及齿圈；弧形导轨固定在基座顶部；基座与风筒下部的通过推力轴承组滑动配合，导向勾轮卡装在弧形导轨内，并与导轨滚动配合；齿圈与设置在基座内的偏航动力输出机构连接。
[0014]进一步，所述的风筒进风口边缘装有喇叭形的集风沿。
[0015]本发明的有益效果是:本风机通过在风筒内设置多组叶轮驱动多机组作业，土地利用率高，合理利用风力资源，循环使用气流，其风力捕掠在自然风3m/s以下时，利用自助装置使叶轮组启动；风力大于25m/s时，通过偏航机构、制动装置、集风道风门等机构调节控制叶轮转速，实现各机组的正常运转；提高了整机额定输出功率，减小了整机高度，降低了整机成本、运行及日常维护费用，单位千瓦电能成本下降，实现了低投入，高产出；解决了现有技术中风场的土地利用率高，年发电小时数偏低，成本回收周期长等问题。此外风筒与基座连接稳固，增强了抗风能力；叶轮组结构稳定、位于风筒内，降低了机械故障率，减少了自然侵蚀或叶片遭雷击的机率。在工作状态下可进行单机组维护检修，而不影响其他分机组的正常发电。
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明的技术方案进行详细说明。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明叶轮组的结构示意图；
图3为图1的A-A向剖视图
图4为本发明实施例2限位装置及偏航机构的局部示意图；
图5为本发明实施例2助力风机的安装示意图。
【具体实施方式】
[0018]图中:1、风筒，2、回流风道，3、回流风道出口，4、回流风道入口，5、排风门，6、集风道，7、助力风机，8、导流板，9、环形框架，10、叶片体，11、制动碟片，12、轴架，13、轮毂，14、传动机构，15、导向滑轨，16、制动夹器，17、导向勾轮，18、弧形导轨，19、推力轴承组，20、齿圈，21、偏航动力输出机构，22、离合装置，23、基座，24、集风沿，25、限位滚轮，26、环形滑道。
[0019]实施例1
从图1?图3可知，本发明的技术方案包括基座、设置在基座内部的发电机组；本发明还包括风筒1、轴架12、叶轮组、回流风道2、制动装置、偏航机构；
风筒I通过偏航机构装配在基座23顶部；所述的偏航机构包括弧形导轨18、导向勾轮17、推力轴承组19、齿圈20 ;风筒I下部安装有导向勾轮17及齿圈20 ;弧形导轨18固定在基座23顶部；基座23与风筒I下部的通过推力轴承组19滑动配合，导向勾轮17卡装在弧形导轨18内，并与导轨滚动配合，以防止风筒侧倾；齿圈20与设置在基座23内的偏航动力输出机构21连接，使本风机风筒I的偏航角度实现±180°调节。
[0020]风筒I前端为进风口，后端为出风口 ；风筒I的进风口边缘装有喇叭形的集风沿24 ;本实施例风筒I内纵向固定有六组轴架12，各轴架12均安装有一组叶轮组，各叶轮组同轴心设置；所述的叶轮组包括叶片体10、轮毂13、主轴、环形框架9，所述的环形框架9通过支承杆固定在轮毂13上，主轴与轮毂13连接固定，轮毂13随主轴旋转；叶片体10环绕主轴呈放射状均布，叶片体10的根部与套装在主轴上的轮毂13连接，叶片体10的外端部装配在环形框架9上；每组叶轮组的主轴后部通过传动机构14与基座内的一组发电机组连接，则整机工作时可同时驱动六组发电机组作业。所述叶轮组与发电机组连接的传动机构中，至少一组传动机构的传动轴上设置有离合装置22 ;该离合装置22可采用圆锥式摩擦离合器或