专利名称：可转动塔架的水平轴风力发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型有关一种水平轴风力发电机，尤指一种塔架与扇叶及机舱等，可一齐
随风向的变化而转动的风力发电机。
背景技术：
水平轴风力发电机(HAWT Horizontal Axis Wind Turbine)是指其转轴与地面 平行的发电机结构，如图l所示，其包含转向齿轮及轴承ll(yawgear and bearing)、塔架 12(tower)、机舱13 (nacelle)，其中的机舱13包含齿轮箱、煞车器及发电机等，机舱并有承 轴连接扇叶14 (blades)，而箭头则表示风向10。 该塔架12完全固定于地面Ol，而机舱13和扇叶14需随风向10的变化而转动， 因此转向齿轮及轴承11衔接塔架12和机舱13，必须同时承受扇叶14、机舱13的重量、风 力以及转向马达的转动力等多种作用力，故而其机械结构脆弱，因此技术难度高，成本也高 昂。申请人有鉴于此，乃秉持从事该项业务多年的经验，经不断研究、实验，遂萌生改良一种 水平轴风力发电机，以使水平轴风力发电机更容易制造，且成本较低。
实用新型内容本实用新型的主要目的，即在提供一种可转动塔架的水平轴风力发电机，使发电 机的塔架与扇叶及机舱等，一齐随风向的变化而转动，并可省去齿轮箱，使风力发电机的技 术更为简单，制造更为容易，且造价更为低廉。 前述的可转动塔架的水平轴风力发电机包含塔架、扇叶及机舱，该塔架的底端置 于一个固定于地面或浮动平台上的环形中空基座，且在该塔架外面装置有用以依据风向转 动塔架的转向马达和齿轮，该转向马达固定于地面或水面的浮动平台上，该转向马达通过 该齿轮与该塔架相连接，用以带动塔架转动，当塔架随着风向转动时，该扇叶和该机舱设置 于该塔架且随该塔架一起转动，以便使扇叶正面对着风向以增效益。 其中，塔架由基座内底下的钢珠承载其重量，基座与塔架之间可装置轴承或简单
的活动圆形铁环或钢珠，且在塔架外面装置的转向马达和齿轮也可由简单的巻扬机或尾翼
来替代，也可以同时都装设以备使用。借此，当机舱和扇叶随着风向转动时，塔架也随着转
动，以将上述现有风力发电机的转向齿轮及轴承所承受的多种力量分散。 前述的可转动塔架的水平轴风力发电机，塔架与机舱完全固定，即可省去现有的
转向齿轮及轴承，使此风力发电机的制作简单，造价便宜。 前述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其中的扇叶、机舱以及塔架的重量，由基 座内底下的钢珠所承载，转向齿轮箱及马达的重量，则由地面所支撑。 前述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其中的正向风力由基座及其轴承铁环所 承载，转向马达的转动力则由齿轮固定于塔架所承载。 前述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其中的机舱可装置于较低处，并以动力 传输装置将动力从转轴传至发电机，如此可以减少塔架受弯曲的力矩，且因此即可省略用于增转速的齿轮箱，使得此风力发电机的技术简单、制造容易、造价低。 前述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其中若以尾翼代替转向马达，则此尾翼 可以金属板或塑胶板制成，也可以帆布或塑胶布制成，以便于风力过大时，可自动巻起，以 避开受到强风而被损坏。 前述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其主转轴也可于前、后另以装置有轮子 的副支撑架支撑。 前述的可转动塔架的水平轴风力发电机，也可将基座置于海上浮动平台，该平台 以一缆绳系于海底基座。 本实用新型的有益技术效果在于可转动塔架的水平轴风力发电机，使发电机的 塔架与扇叶及机舱等，一齐随风向的变化而转动，塔架由基座内底下的钢珠承载其重量，基 座与塔架之间可装置轴承或简单的活动圆形铁环或钢珠，在塔架外面装置的转向马达和齿 轮也可由简单的巻扬机或尾翼替代，也可以同时都装设使用，以便当机舱和扇叶随着风向 转动时，塔架也随着转动，以将上述转向齿轮及轴承所承受的多种力量分散，借此，可省去 现有的转向齿轮及轴承；同时，借助在机舱与主转轴之间设置有将动力由主承轴传至发电 机的动力传输装置，该动力传输装置为多段式，以省略传统风力机的用于增转速的齿轮箱， 使此风力发电机制作简单，造价便宜。
图1 :现有风力发电机结构图。 图2 :本实用新型的结构图。 图3 :本实用新型的第一实施例结构图。 图4 :本实用新型的第二实施例结构图。 图5 :本实用新型的第三实施例结构图。 图6 :本实用新型置于海上平台实施例的结构图。 主要元件符号说明 01地面 22A、22B固定铁环 02海平面 23底盘 10风向24固定圆环 11转向齿轮及轴承25主转轴 12塔架 26、26A、26B轴承 12A、12B副塔架 27齿轮(或滑轮) 13机舱28齿轮链条(或缆绳链条)14扇叶 29A、29B轮子 15基座30巻扬机 16钢珠 31钢索 32海上浮动平台18齿轮 33缆绳 19转向马达及齿轮箱 34海底固定基座20尾翼 35固定架21A、21B支架 17A、 17B轴承(或可转动且边缘为圆弧的扁铁环或钢珠)
具体实施方式请参阅图2，本实用新型主要将机舱13与塔架12完全固定在一起，因此即省去如 图1的转向齿轮及轴承ll，使此风力发电机的制作简单，造价便宜。 —基座15，由中空钢管所制成，埋于地面01以下(或装置于海上浮动平台〈容后 叙述 >)，使塔架12套进于该基座15，放置于钢珠16上，该钢珠16可为一个或多个，由底盘23承载及以一固定圆环24固定，该圆环24可置于边缘或中间，以配合采用多个钢珠16，并 以轴承(或可转动且边缘为圆弧的扁铁环或钢珠)17A、17B置于塔架12与基座15之间，以 便于塔架12的旋转，并由固定于塔架12的固定铁环22A、22B托住。 —齿轮19装置在塔架12上，转向齿轮及马达19根据风向计(未标示)检测到的 风向转动塔架12，连带转动机舱13的扇叶14以对准风向。 借助前述的结构，可将原图1的转向齿轮及轴承11所承受的几种力量分散如下 1.机舱13、塔架12及扇叶14的重量由钢珠16及底盘23所承载。其中，该塔架 12可为中空钢管，或灌进水泥以增强度。 2.转向齿轮箱及马达19的重量，由地面01或其支撑架承载。 3.正向风力由轴承17A、17B及基座15所承载。 4.转向的旋转力由齿轮18所承载。 因此，本实用新型的风力发电机使得各部分的应力减少，机械结构简单，造价便且。 请参阅图3，为本实用新型的另一实施例，其相对于上一实施例，该转向齿轮箱及 马达19，可以一巻扬机(winch)30绕一钢索31随风向信号正反转或以尾翼20代替，尾翼 20或巻扬机30将随风向转动塔架12，让扇叶14正面对着风向，但若旋转超过电缆所能承 受扭转的圈数，则将自动启动巻扬机30使塔架12旋转回位。其中，该尾翼20以支架21A、 21B固定于塔架12，而尾翼20的材质，可用金属板、塑胶板，或用帆布或塑胶布制成，以便在 强风(大于30m/s)来时可自动巻起来，以减少受力或被强风所破坏。 请参阅图4，该机舱13可置于较低的位置，如图所示将机舱13固定于支架21A上， 其主转轴25借助一轴承26或多个轴承由塔架12所支撑。 一齿轮(或滑轮)27固定于主 转轴25上，以齿轮链条(或缆索)28将动力传至机舱13发电，如此，即可降低机舱13对塔 架12弯曲的力矩，也可以多段式齿轮及链条以增转速，如此可省略传统风机的齿轮箱。 另可如图5，以多个支架支撑主转轴25及支架21A，如图所示，以副塔架12A、12B 各以轴承26A、26B及轮子29A、29B支撑于主转轴25与地面01之间，以便可随塔架12转动。 请参阅图6，本实用新型也可将基座15安装于一海平面02上的海上浮动平台32 上，以固定架35固定之，海上浮动平台32由一绳索33系于海底固定基座34，使其不会飘 走。 综上所述，本实用新型以塔架及机舱，以及设于机舱的扇叶，使水平轴风力发电机 的塔架与扇叶及机舱等，一齐随风向的变化而转动，使风力发电机的技术更为简单，制造更 为容易，且造价更为低廉。
权利要求一种可转动塔架的水平轴风力发电机，包含塔架、扇叶及机舱，其特征在于，该塔架置于一个中空的环形基座，且在该塔架外面装置有用以依据风向转动塔架的转向马达和齿轮，该转向马达固定于地面或浮动平台上，该转向马达通过该齿轮与该塔架相连接，该扇叶和该机舱设置于该塔架且随该塔架一起转动。
2. 如权利要求1所述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其特征在于，该环形基座的底部装置有底盘，该塔架底部与该底盘之间装置有以利塔架转动的钢珠，塔架与基座管壁之间装置有能够转动且边缘为圆弧的扁铁环或轴承或钢珠。
3. 如权利要求1所述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其特征在于，塔架与机舱完全固定在一起。
4. 如权利要求1所述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其特征在于，该塔架为中空钢管或于内部灌进水泥的钢管。
5. 如权利要求1所述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其特征在于，所述转向马达及齿轮替换为固定于地面的巻扬机和/或固定于塔架的尾翼。
6. 如权利要求1所述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其特征在于，该基座安装于陆地上，或海面上由缆绳系于海底基座的浮动平台。
7. 如权利要求1所述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其特征在于，该机舱置于较低位置，由固定于塔架的支架支撑固定，机舱与主转轴间，设置有将动力由主承轴传至发电机的动力传输装置。
8. 如权利要求7所述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其特征在于，该动力传输装置为多段式。
9. 如权利要求7所述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其特征在于，该主转轴另包含一支或两支副塔架支撑，该副塔架借助装置于地面的轮子随该塔架转动。
10. 如权利要求1或5所述的可转动塔架的水平轴风力发电机，其特征在于，该塔架依据风向机信号由固定于地面的转向马达及齿轮或巻扬机来转向或由固定于塔架的尾翼来转向或借助前述二者的组合来转向。
专利摘要一种可转动塔架的水平轴风力发电机，包含塔架及机舱，以及设于机舱的扇叶，其塔架与扇叶及机舱等，一起随着风向的变化而转动，以便使扇叶正面对着风向以增效益。也可省去齿轮箱，相较于机舱并不完全固定于塔架的传统水平轴风力发电机，本实用新型将更容易制造，且成本较低。
文档编号F03D1/00GK201474866SQ20092016369
公开日2010年5月19日 申请日期2009年7月8日 优先权日2009年7月8日
发明者刘国胜 申请人:赫力股份有限公司