专利名称：新型适用于太阳能热气流风力发电系统的齿轮箱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种齿轮箱，尤其是一种适用于太阳能热气流风力发电系统的 齿轮箱。
背景技术：
随着各国对能源的需求日益增大，人们正在大力发展可再生的清洁能源， 如风能。然而，传统的风力发电装置都是依靠自然风运作的，因此，这种风力 发电装置必须建设在风力资源丰富的地方，对风场选址要求较高；此外，自然 风的风力时强时弱，常常是在阴雨天气时伴随有强风，而在天气晴好的时候风 力较弱，有时甚至会停止。这种风力的间歇性使得发电机的输出波动很大，严 重影响了发电机的暂态稳定、系统频率控制和负荷潮流，同时，其发电效率及 设备的利用率也不高，造成了资源浪费。为此，在专利中提出在利用自然风力
发电的同时，利用太阳能产生热气流驱动风力发电机发电。现有风力发电机系 统中发电机与风叶之间采用直驱连接或通过现有的齿轮箱连接，都无法实现自 然风和热气流同时驱动发电机发电。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种新型的适用于太阳能热气流风 力发电系统的齿轮箱，不仅能够单独将自然风能和热气流风能分别通过齿轮箱 驱动发电机发电，而且当同时具有风能和热气流风能时，还可将自然风能和热 气流风能在齿轮箱内部实现了能量和运动的叠加合成驱动发电机发电。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是 一种新型适用于太阳能热气 流风力发电系统的齿轮箱，包括如下步骤
1) 该齿轮箱有两个输入轴和一个输出轴。齿轮箱内部由两个一级齿轮传动、 两个二级齿轮传动或两个三级齿轮传动构成。
2) 自然风能通过齿轮箱的一个输入轴进入齿轮箱，自然风能经齿轮箱内部
的一齿轮传动和输出轴输出，驱动发电机发电。
3) 热气流的风能通过齿轮箱另一个输入轴进入齿轮箱，热气流风能经齿轮 箱内部的另一齿轮传动和同一输出轴输出，驱动发电机发电。
4) 当自然风能和热气流风能分别同时经齿轮箱的两个输入轴进入齿轮箱 时，通过在齿轮箱内部的两个齿轮传动中的某一级可将自然风能和热气流风能 所形成的旋转运动进行叠加合成，经齿轮箱的输出轴输出，驱动发电机发电。
上述技术方案中，当齿轮箱的两输入轴仅一轴上有运动，另一轴静止时， 齿轮箱可将该轴上的运动经过输出轴输出驱动发电机发电。
上述技术方案中，所述步骤4中的齿轮箱内部通过两个一级齿轮传动、二 级齿轮传动或两个三级齿轮传动实现运动的叠加和独立传输。两个旋转运动在 两个一级齿轮传动、两个二级齿轮传动或两个三级齿轮传动的某一级进行运动 的叠加。当齿轮箱是两个二级齿轮传动时，如果两个旋转运动在第一级进行叠 加，那么这两个齿轮传动的第二级共用同一对齿轮；当齿轮箱是两个三级齿轮 传动时，如果两个旋转运动在第二级进行叠加，那么这两个齿轮传动的第三级 共用同一对齿轮；当齿轮箱是两个三级齿轮传动时，如果两个旋转运动在第一 级进行叠加，那么这两个齿轮传动的第二、三级分别共用同一对齿轮。
上述技术方案中，所述步骤4中的两个齿轮传动中实现旋转运动叠加的从 动齿轮，分别采用单向齿轮，且同轴同向固连。
本发明的技术构思是自然风能和热气流风能驱动的两个旋转运动经过齿 轮箱的两个输入轴进入齿轮箱后，分别经过两个齿轮传动中的某一级实现两个 旋转运动的叠加和合成。同时，当齿轮箱的两输入轴仅一轴上有运动，另一轴 静止时，齿轮箱也可将该轴上的运动经过输出轴输出驱动发电机发电。
由于上述技术方案的使用，本发明与现有技术相比，具有下列优点
1. 由于本发明将两种旋转运动在齿轮箱内部进行了叠加，可保证发电装置 稳定运行，提高风力发电机发电效率。
2. 大大提高了设备的利用率，具有良好的经济效益。
图1是本发明实施例一的结构示意图2是本发明实施例一的结构示意图； 图3是本发明实施例二的结构示意图； 图4是本发明实施例三的结构示意图； 其中，
摘要附图6、位于塔架导风筒内部的涡轮；7、传动轴；8、风叶；10、 发电机；41、单向传动小齿轮；42、大齿轮1; 43、单向传动小锥齿轮；44、 大锥齿轮。
图1中11、太阳轮；12、行星架；13、内齿轮；14、行星轮；15、中间 级主动轮；16、中间级单向传动小动轮；17、中间级单向传动小锥齿轮；18、 输出级从动轮；19、输出级主动轮；20、行星轮；21、行星架；22、太阳轮； 23、内齿轮；24、主动锥齿轮。
图2中25、输入级内齿圈1; 26、输入级外齿轮1; 27、中间级大齿轮1; 28、中间级单向传动小齿轮1; 29、中间级单向传动小锥齿轮；30、输出级小 齿轮；31、输出级大齿轮；32、中间级大锥齿轮；33、输入级内齿圈2; 34输 入级外齿轮2。
图3中35、输入级单向传动小齿轮1; 36、输入级大齿轮1; 37、输出级 大齿轮；38、输出级小齿轮；39、输入级单向传动小锥齿轮；40、输入级大锥 齿轮。
图4中6、位于塔架导风筒内部的涡轮；7、传动轴；8、风叶；10、发电 机；41、单向传动小齿轮；42、大齿轮1; 43、单向传动小锥齿轮；44、大锥 齿轮。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述
—种新型的适用于太阳能热气流风力发电系统的齿轮箱，包括如下步驟
1) 该齿轮箱有两个输入轴和一个输出轴。齿轮箱内部由两个一级齿轮传动、 两个二级齿轮传动或两个三级齿轮传动构成。
2) 自然风能通过齿轮箱的一个输入轴进入齿轮箱，自然风能经齿轮箱内都 的一齿轮传动和输出轴输出，驱动发电机发电。
3) 热气流的风能通过齿轮箱另一个输入轴进入齿轮箱，热气流风能经齿轮 箱内部的另一齿轮传动和同一输出轴输出，驱动发电机发电。
4) 当自然风能和热气流风能分别同时经齿轮箱的两个输入轴进入齿轮箱 时，通过在齿轮箱内部的两个齿轮传动中的某一级可将自然风能和热气流风能 所形成的旋转运动进行叠加合成，经齿轮箱的输出轴输出，驱动发电机发电。
上述技术方案中，当齿轮箱的两输入轴仅一轴上有运动，另一轴静止时， 齿轮箱可将该轴上的运动经过输出轴输出驱动发电机发电。
上述方法使用的装置如下参见图1、图2所示，两种新型的适用于太阳 能热气流风力发电系统的齿轮箱原理图，均包括两个三级齿轮传动，其中第一 级为输入级，第二级为中间级，第三级为输出级。两个旋转运动分别通过齿轮 箱的两个输入轴进入齿轮箱中的两个三级齿轮传动的第一级即输入级，两个旋 转运动经过输入级传送到三级齿轮传动的第二级即中间级，两个旋转运动在第 二级实现叠加合成。叠加合成的旋转运动经过三级齿轮传动的第三级即输出级 将叠加合成的旋转运动输出。
如图1所示为一种三级齿轮传动的齿轮箱原理图。两个三级齿轮传动的第 一级(输入级)为内齿圈13和三对外齿轮14啮合构成输入级齿轮副。两个三 级齿轮传动输出级共用同一对齿轮分别为主动轮19和从动轮18。两个三级齿 轮传动的中间级的主动轮15和24分别和输入级行星轮系中的太阳轮11和22 固定连接。两个三级齿轮传动的中间级分别采用平行轴传动和垂直轴传动。两 个齿轮传动中间级的从动齿轮16和17分别采用单向传动齿轮(如同自行车的 后链轮)，两单向传动的从动轮16和17的传动方向相同，并将该两个单向传 动齿轮按照同向同轴固连，实现两个旋转运动的叠加。
如图2所示为另一种三级齿轮传动的齿轮箱原理图。其中一个三级齿轮传 动的第一级(输入级)为内齿圈25和三对外齿轮26啮合构成输入级齿轮副。 三对大齿轮27和小齿轮28构成该三级齿轮转动的中间级齿轮副。另一个三级 齿轮传动的第一级(输入级)为内齿圈34和三对外齿轮33啮合构成输入级齿 轮副。三对大锥齿轮32和小锥齿轮29构成该三级齿轮转动的中间级齿轮副。 两个三级齿轮传动输出级共用同一对齿轮分别为主动轮31和从动轮30。两个 三级齿轮传动的中间级分别采用平行轴传动和垂直轴传动。两个齿轮传动中间 级的从动齿轮28和29分别采用单向传动齿轮(如同自行车的后链轮)，两单 向传动的从动轮28和29的传动方向相同，并将该两个单向传动的齿轮按照同 向同轴固连，实现两个旋转运动的叠加。
本发明的技术构思是自然风能和热气流风能驱动的两个旋转运动经过齿 轮箱的两个输入轴进入齿轮箱后，分别经过两个齿轮传动中的某一级实现两个 旋转运动的叠加和合成。同时，当齿轮箱的两输入轴仅一轴上有运动，另一轴 静止时，齿轮箱也可将该轴上的运动经过输出轴输出驱动发电机发电。
实施例二
一种新型的适用于太阳能热气流风力发电系统的齿轮箱，包括如下步骤
1) 该齿轮箱有两个输入轴和一个输出轴。齿轮箱内部由两个一级齿轮传动、 两个二级齿轮传动或两个三级齿轮传动构成。
2) 自然风能通过齿轮箱的一个输入轴进入齿轮箱，自然风能经齿轮箱内部 的一齿轮传动和输出轴输出，驱动发电机发电。
3) 热气流的风能通过齿轮箱另一个输入轴进入齿轮箱，热气流风能经齿轮 箱内部的另一齿轮传动和同一输出轴输出，驱动发电机发电。
4) 当自然风能和热气流风能分别同时经齿轮箱的两个输入轴进入齿轮箱 时，通过在齿轮箱内部的两个齿轮传动中的某一级可将自然风能和热气流风能 所形成的旋转运动进行叠加合成，经齿轮箱的输出轴输出，驱动发电机发电。
上述技术方案中，当齿轮箱的两输入轴仅一轴上有运动，另一轴静止时， 齿轮箱可将该轴上的运动经过输出轴输出驱动发电机发电。
上述方法使用的装置如下参见图3所示， 一种新型的适用于太阳能热气 流风力发电系统的齿轮箱原理图，包括两个二级齿轮传动，其中第一级为输入 级，第二级为输出级。两个旋转运动分别通过齿轮箱的两个输入轴进入齿轮箱 中的两，二级齿轮传动的第一级即输入级，两个旋转运动经过输入级传送到二 级齿轮传动的输出级，两个旋转运动在输出级实现旋转运动的叠加合成。叠加 合成的旋转运动经过齿轮箱输出轴输出，驱动风力发电机发电。
如图3所示为一种二级齿轮传动的齿轮箱原理图。其中一个二级齿轮传动 的第一级(输入级)为大齿轮36和小齿轮35啮合构成输入级齿轮副，第二级 (输出级)大齿轮37和小齿轮38啮合构成输出级齿轮副。另一个二级齿轮传
动的第一级(输入级)为大锥齿轮40和小锥齿轮39啮合构成输入级齿轮副， 第二级(输出级)大齿轮37和小齿轮38啮合构成输出级齿轮副。两个二级齿 轮传动的中间级分别采用平行轴传动和垂直轴传动。两个齿轮传动第一级的从 动齿轮35和39分别采用单向传动齿轮(如同自行车的后链轮)，两单向传动 的从动轮35和39的传动方向相同，并将该两个单向传动齿轮按照同向与二级 齿轮传动第二级的主动轮37同轴固连，实现两个旋转运动的叠加。
本发明的技术构思是自然风能和热气流风能驱动的两个旋转运动经过齿 轮箱的两个输入轴进入齿轮箱后，分别经过两个齿轮传动中的某一级实现两个 旋转运动的叠加和合成。同时，当齿轮箱的两输入轴仅一轴上有运动，另一轴 静止时，齿轮箱也可将该轴上的运动经过输出轴输出驱动发电机发电。
实施例三
一种新型的适用于太阳能热气流风力发电系统的齿轮箱，包括如下步骤
1) 该齿轮箱有两个输入轴和一个输出轴。齿轮箱内部由两个一级齿轮传动、 两个二级齿轮传动或两个三级齿轮传动构成。
2) 自然风能通过齿轮箱的一个输入轴进入齿轮箱，自然风能经齿轮箱内部 的一齿轮传动和输出轴输出，驱动发电机发电。
3) 热气流的风能通过齿轮箱另一个输入轴进入齿轮箱，热气流风能经齿轮 箱内部的另一齿轮传动和同一输出轴输出，驱动发电机发电。
4) 当自然风能和热气流风能分别同时经齿轮箱的两个输入轴进入齿轮箱 时，通过在齿轮箱内部的两个齿轮传动中的某一级可将自然风能和热气流风能 所形成的旋转运动进行叠加合成，经齿轮箱的输出轴输出，驱动发电机发电。
上述技术方案中，当齿轮箱的两输入轴仅一轴上有运动，另一轴静止时， 齿轮箱可将该轴上的运动经过输出轴输出驱动发电机发电。
上述方法使用的装置如下参见图4所示， 一种新型的适用于太阳能热气 流风力发电系统的齿轮箱原理图，包括两个一级齿轮传动。两个旋转运动分别 通过齿轮箱的两个输入轴进入齿轮箱中的两个一级齿轮传动，两个旋转运动在 该传动级实现旋转运动的叠加合成。叠加合成的旋转运动经过齿轮箱输出轴输 出，驱动风力发电机发电。
如图4所示为一种一级齿轮传动的齿轮箱原理图。其中一个一级齿轮传动
为大齿轮41和小齿轮42啮合构成该级齿轮副。另一个一级齿轮传动为大锥齿 轮44和小锥齿轮43啮合构成该级齿轮副。两个一级齿轮传动分别采用平行轴 传动和垂直轴传动。两个一级齿轮传动的从动齿轮41和43分别采用单向传动 齿轮(如同自行车的链轮)，两单向传动的从动轮41和43的传动方向相同， 并将两个单向传动齿轮41和43按照同向同轴固连，实现两个旋转运动的叠加。 本发明的技术构思是自然风能和热气流风能驱动的两个旋转运动经过齿 轮箱的两个输入轴进入齿轮箱后，分别经过两个齿轮传动中的某一级实现两个 旋转运动的叠加和合成。同时，当齿轮箱的两输入轴仅一轴上有运动，另一轴 静止时，齿轮箱也可将该轴上的运动经过输出轴输出驱动发电机发电。
权利要求
1.一种新型的适用于太阳能热气流风力发电系统的齿轮箱。自然风驱动的风力发电机风叶的旋转运动和热气流驱动的涡轮的旋转运动通过齿轮箱的两个输入轴进入齿轮箱后，在该齿轮箱内部能将输入齿轮箱的的两个旋转运动进行叠加合成通过齿轮箱的输出轴输出驱动风力发电机发电。当仅有一个旋转运动输入齿轮箱时，也可以单独将该旋转运动通过齿轮箱的输出轴输出。输入齿轮箱的两个旋转运动，除了叠加合成，互不干涉。
2. 如权利要求1所述的新型的适用于太阳能热气流风力发电系统的齿轮箱，其 特征是，所述齿轮箱内部通过两个一级、二级或三级齿轮传动分别将风力发 电机的风叶的传动轴和热气流驱动的塔架导风筒内部的涡轮的传动轴与机 舱内部的发电机连接。风力发电机风叶的旋转运动和热气流驱动的涡轮的旋 转运动在两个一级、二级或三级齿轮传动中其中某一级进行两个旋转运动的 叠加。
3. 如权利要求1所述的新型的适用于太阳能热气流风力发电系统的齿轮箱，其 特征是，所述齿轮箱内部是两个二级齿轮传动时，如果两个旋转运动在第一 级进行叠加，那么这两个齿轮传动的第二级共用同一对齿轮；当齿轮箱内部 是两个三级齿轮传动时，如果两个旋转运动在第二级进行叠加，那么这两个 齿轮传动的第三级共用同一对齿轮；当齿轮箱内部是两个三级齿轮传动时， 如果两个旋转运动在第一级进行叠加，那么这两个齿轮传动的第二、三级分 别共用同一对齿轮。
4. 如权利要求2所述的新型的适用于太阳能热气流风力发电系统的齿轮箱，其 特征是，所述齿轮箱内部的两个齿轮传动实现两个旋转运动叠加合成的一级 齿轮其从动轮分别采用单向齿轮，且同轴同向固连，从而实现风力发电机风 叶的旋转运动和热气流驱动的涡轮的旋转运动该级齿轮传动进行叠加。
全文摘要
一种新型的适用于太阳能热气流风力发电系统的齿轮箱。自然风驱动的风力发电机风叶的旋转运动和热气流驱动的涡轮的旋转运动通过齿轮箱的两个输入轴进入齿轮箱后，在该齿轮箱内部能将输入齿轮箱的两个旋转运动进行叠加合成通过齿轮箱的输出轴输出驱动风力发电机发电。当仅有一个旋转运动输入齿轮箱时，也可以单独将该旋转运动通过齿轮箱的输出轴输出。输入齿轮箱的两个旋转运动，除了叠加合成，互不干涉。
文档编号F16H1/22GK101349323SQ20081006218
公开日2009年1月21日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者王瑞明 申请人:王瑞明