专利名称：风塔发电站发电机变速箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种风カ发电机变速箱系统，特别是关于一种风塔发电站中的发电机变速箱系统。
背景技术：
随着社会经济的不断的发展，人们对能源的需求也越来越大，而人类所依赖的煤炭、石油都是不可再生的能源，并且煤炭、石油的提炼和使用对环境的污染很大，因此，新的可再生的清洁能源是人类不断追寻的目标，风能是最具商业潜力、最具活力的可再生清洁能源之一，具有使用清洁、成本较低、使用不尽等诸多优点。风电突出的特点是环境效益好、不排放任何有害物质和废弃物。现有技术中的风能，受地理环境和气候影响很大，占地面积很大等缺点。本实用新 型提供一种在建筑物中使用的风能，特别是风塔中使用的风能，其基本原理是，通过建筑物外部的太阳能加热空气，将热空气通过垂直于地面风道上升，驱动涡轮涡扇，带动发电机组发电，解决了受地理环境和气候的限制，并且应用于建筑物中，在不影响建筑物的功能的同时，广生风能发电，有效的解决了占地面积大等缺点。中国专利文献公告号CN2581631Y,公开了一种太阳能、风能发电观光塔，观光塔内设置风力、气流发电机，外表面设置采光罩，既能发电又能观光旅游。中国专利文献公开号CN1975075A,公开了一种微风发电不范观光塔，塔体顶部具有微风发电机，能够将风能发电和观光集合为一体。中国专利文献公告号CN201225235Y，公开了ー种建筑物高处及巷道风能发电系统，将风能发电机和风扇设置的建筑物高处和巷道内，解决占地空间的问题。现有技术中这些专利文献，仅仅是简单将风カ发电和建筑物结合，利用建筑物的效率不高，也没有有效的配置风カ发电和太阳能发电在建筑物的位置，并且都没有公开和解决发电机的变速箱的问题，没有解决控制变速箱稳定输出的技术方案。众所周知，风カ发电机组中的变速齿轮箱是一个发电机中重要的机械部件，其主要功用是将涡轮涡扇在风力作用下所产生的旋转动力传递给发电机并使其得到相应的转速。通常涡轮涡扇的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现，而有时涡轮涡扇又受风速不断变化的影响，产生的转速十分不稳定，严重影响发电机组的发电效率。中国专利文献公告号CN201250763Y，公开了ー种发电机转速平稳的风力发电设备，通过设置ー个惯性飞轮，来储存能量稳定转速，但是这样的结构，不能很好的稳定转速，在风カ变化剧烈的时候，飞轮稳定转速能力有限，而且飞轮的尺寸也过于占用空间。中国专利文献公告号CN201288636Y，公开了ー种小型风カ发电机转速检测与控制装置，通过设置整形电路，对发电机的电流电压控制，但是仍然存在电路容易烧坏，稳定性可靠性不高的问题，适用范围狭窄。还有，普遍大范围使用的发电机组变速箱是齿轮结构，更加普遍的是，使用的是行星齿轮结构，尽管具有传动可靠，维护方便等优点，但是，仍然存在很多难以令人满意的地方，行星齿轮结构复杂，几何尺寸比较大，噪音振动大，而且传动比是固定的，不可调节的，导致了这样的发动机组变速箱不能输出恒定的转速，变速箱的传动比不能控制，传动效率很不稳定，尤其在ー些特定的使用场合受到限制。本实用新型针对现有技术中发电机组变速箱存在ー些缺陷，提供了具有更加良好工作性能的发电机组变速箱。
实用新型内容本实用新型的目的是提供ー种风塔发电站发电机变速箱，能够提升输入发电机的转速，更进一歩的说，能够有效的输出稳定的转速，获得稳定的发电效率。更进一歩，提供一种应用于建筑物内部风塔发电站发电机变速箱，具有噪音低，振动小的优点。
—种应用于风塔发电站发电机变速箱，包括变速箱输入轴和变速箱输出轴，还包括第一和第二组锥轮，第一组锥轮包括输入锥轮和主动锥轮，输入锥轮固定在变速箱输入轴上，主动锥轮能够在液压缸作用下，在变速箱输入轴上移动；第二组锥轮包括输出锥轮和从动锥轮，输出锥轮固定在变速箱输出轴上，从动锥轮能够在回位弹簧的作用下，在变速箱输出轴上移动，无端带围绕在两组锥轮上，所述两组锥轮分别小直径端的锥顶相对设置；风カ风扇通过联轴器连接到变速箱输入轴，变速箱输出轴通过另ー联轴器连接发电机输入轴。作为进一歩的优选，所述联轴器为弹性联轴器。作为进一歩的优选，所述带为无端金属带或者无端皮帯。作为进一歩的优选，所述带的外侧面为楔形面，分别与两组所述锥轮的斜面配合。作为进ー步的优选,步进电机替换液压缸,步进电机与主动锥轮连接。作为进一歩的优选，所述变速箱设置在用于具有风道的建筑物楼顶，所述风道内设置涡扇。作为进一歩的优选，建筑物具有风道，所述风道内设置涡扇，所述变速箱设置在涡扇上。作为进一歩的优选，所述风道内的空气被加热，所述建筑物的外表面具有太阳能装置，用于加热风道内的空气。作为进一歩的优选，所述风道内的空气被强制抽吸进来，形成风速较大的气流。作为进一歩的优选，所述风道内的涡扇具有同轴结构，通过风カ驱动涡扇，涡扇共同驱动ー个涡扇轴，所述涡扇轴将旋转动カ传递到变速箱的输入轴。作为进一歩的优选，所述风道内的涡扇具有共同的轴线，每个涡扇都具有各自的变速箱。作为进一歩的优选，所述建筑物的风道由位于建筑物底部的四路通道汇集而成。作为进一歩的优选，所述四路通道内设置强制吸风装置和加热装置。有益的效果在风カ过小时，提高输入发电机的转速，提高发电效率；在风カ过大或者变化剧烈时，稳定输入发电机的转速，避免负载和发电机相关设备损坏，提高了发电机和相关设备的使用寿命；本实用新型的变速箱还具有噪声低，振动小的优点，尤其适合用于建筑物内。
图I是本实用新型一实施例的变速箱结构示意图；图2是本实用新型控制变速箱传动比的控制流程具体实施方式如图I所示，变速箱包括两组锥轮，第一组锥轮为输入锥轮3和主动锥轮4，输入锥轮3相对的是主动锥轮4，输入锥轮3和主动锥轮4的锥顶(也就是小直径端)相対，输入锥轮3固定在输入轴上，不可移动，主动锥轮 4能够沿着输入轴移动；第二组锥轮为输出锥轮5和从动锥轮6，输出锥轮5和从动锥轮6的锥顶相対，输出锥轮5固定在输出轴上，不可移动，从动锥轮6能够沿着输出轴移动；变速箱还包括ー个带12，优选的是，带12为没有端点的环状无端金属带或者皮帯，围绕在两组锥轮上。涡扇的轴I通过联轴器2与输入轴连接，输入轴固定在变速箱输入锥轮3上，输入轴作为变速箱的输入端，作为优选的是，联轴器2可以为弹性联轴器，能够起到一定缓冲减振的作用；与输入锥轮3相対的主动锥轮4，主动锥轮4的另一端与液压缸10连接；输出锥轮5和从动锥轮6相対，从动锥轮6的另一端连接回位弹簧9，回位弹簧9的一端支撑在从动锥轮6上，另一端支撑在固定不动的部件上，输出锥轮5上同轴固定输出轴，该输出轴通过联轴器7与发电机8连接；带12围绕在两组锥轮上，带12是不可伸縮的，具有固定周长的无端带，两组锥轮分别在液压缸和弹簧カ的作用下，用适当的力夹紧带12，带12的侧面为适合与锥轮斜面配合的楔形面。当在风カ的作用下，涡扇旋转带动输入轴旋转，从而使主动锥轮4旋转，由于第一组锥轮在液压缸压力的作用下夹紧带12，第一组锥轮旋转，通过带12将旋转运动传递到第ニ组锥轮，带动第二组锥轮旋转，通过输出锥轮5将旋转运动输出到发电机8。当风カ比较小时，输入的转速比较低，需要变速箱提升输入发电机8的转速。此时，液压缸10推动主动锥轮4向输入锥轮3移动，挤压带12，带12沿着锥轮斜面向圆周外侧移动，也就是，带12围绕的第一组锥轮的直径变大，由于带12的周长是一定的，带12挤压输出锥轮5和从动锥轮6，在第二组锥轮的带12向锥轮圆周内侧移动，也就是，带12围绕第二组锥轮处的直径变小了，通过这样，变速箱的传动比减小，提高了输出轴的转速，使输入发电机的转速得到了提高。当风カ剧烈变换，忽大忽小，十分不稳定时，变速箱能够进行输出转速调节，使输出轴的转速基本保持稳定，恒定在一个比较小的范围内变化。当风カ比较小，需要提高输出转速时，变速箱的工作过程如上述所述。当风カ较大，需要降低输出转速吋，液压缸10液压卸荷，降低液压力，此时回位弹簧9推动从动锥轮6靠近输出锥轮5，挤压带12，带12围绕的第二组锥轮直径变大，由于带12的周长是固定不变的，带12挤压输入锥轮3和主动锥轮4，带12围绕的第一组锥轮直径变小，通过这样，变速箱的传动比増大，降低了输出轴的转速。作为另ー个实施例，该实施例与上述实施例的区别在于，使用步进电机替换液压缸，由于步进电机的电机轴螺距是很小的，具备很闻的运动精度，使用步进电机控制能够获得更加良好的控制效果。在本实施例中，使用步进电机的工作过程类似于液压缸，需要调节传动比时，步进电机向前推动或者向后拉动主动锥轮4,不断适应风力的变化,输出稳定的转速。如图2所示，控制液压缸运动的控制装置，包括控制器11和转速传感器13，转速传感器设置在输出轴附近，测量输出轴的转速，优选的是，转速传感器采用霍尔传感器；转速传感器将输出轴的转速信号传给控制器，控制器根据转速信号来控制液压缸的运动。控制器11可以采用美国德州仪器公司生产的TMS320LF240x DSP芯片，输出PWM占空比信号控制液压缸运动或者输出电流控制步进电机。主要控制步骤原理如下步骤I :开始，控制器初始化參数；设定目标转速；步骤2 :采集输出轴转速；步骤3 :输出轴转速减去目标转速得到差值；
步骤4 :当差值小于ー个特定数值并且大于零时，优选该特征数值为100转/分，认为输出转速在合适的范围内，液压缸保持目前压力，不需要动作；当差值大于ー个特定数值时，认为输出轴的转速过快，需要调节变速箱提高传动比，释放液压缸部分压カ；当差值小于零时，认为输出轴的转速过慢，需要调节变速箱降低传动比，増加液压缸的压力。步骤5 :步骤4中任意ー种情况动作后,返回步骤2 ；通过上述控制步骤，完成对增加输出轴转速或降低输出轴转速的目的，使输入发电机的转速保持在ー个小范围内，稳定发电机的发电效率。避免风カ过大，产生的电流对负载损坏；在风カ过小吋，提升转速，提高发电效率，避免了发电机及其相关设备的损耗过大，増加设备的使用寿命。作为另ー优选实施例，步进电机的控制方法与上述控制方法类似，其仅仅区别在步骤4 :当差值小于ー个特定数值并且大于零时，优选该特征数值为100转/分，认为输出转速在合适的范围内，步进电机输出轴不旋转，不需要动作；当差值大于ー个特定数值时，认为输出轴的转速过快，需要调节变速箱提高传动比，步进电机输出轴正时针旋转；当差值小于零时，认为输出轴的转速过慢，需要调节变速箱降低传动比，步进电机的输出轴逆时针旋转。发电机变速箱可以设置在风塔顶部，发电机也设置在风塔顶部并且位于变速箱的上边。发电机变速箱还可以単独分别设置在多个涡扇上。这里描述的只是本实用新型的示范性的优选实施例，并且使用了具体的术语描述了本实用新型的优选实施例，但是这种描述仅用于示例目的，本领域技术人员应当注意到本实用新型公开的仅仅是示例，并且应当理解，可以作出各种改变和变化，而不脱离本实用新型权利要求的保护范围。本领域技术人员不难理解，本实用新型的旋铆式弹簧制动气室结构包括本说明书中各部分的任意組合。限于篇幅且为了是使说明书简明，在此没有将这些组合一一详细介绍，但看过本说明书后，由本说明书构成的各部分的任意组合构成的本实用新型的范围已经不言自明。
权利要求1.ー种风塔发电站发电机变速箱,包括变速箱输入轴和变速箱输出轴,其特征在于还包括第一和第二组锥轮，第一组锥轮包括输入锥轮和主动锥轮，输入锥轮固定在变速箱输入轴上，主动锥轮能够在液压缸作用下，在变速箱输入轴上移动；第二组锥轮包括输出锥轮和从动锥轮，输出锥轮固定在变速箱输出轴上，从动锥轮能够在回位弹簧的作用下，在变速箱输出轴上移动，无端带围绕在两组锥轮上，所述两组锥轮分别小直径端的锥顶相对设置；风カ风扇通过联轴器连接到变速箱输入轴，变速箱输出轴通过另ー联轴器连接发电机输入轴。
2.如权利要求I所述风塔发电站发电机变速箱，其特征在于所述联轴器为弹性联轴器。
3.如权利要求I所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于所述带为无端金属带或者无端皮带。
4.如权利要求3所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于所述带的外侧面为楔形面，分别与两组所述锥轮的斜面配合。
5.如权利要求1-4之一所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于步进电机替换液压缸，步进电机与主动锥轮连接。
6.如权利要求I所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于所述变速箱设置在用于具有风道的建筑物楼顶，所述风道内设置涡扇。
7.如权利要求I所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于建筑物具有风道，所述风道内设置涡扇，所述变速箱设置在涡扇上。
8.如权利要求6或7所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于所述风道内的空气被加热，所述建筑物的外表面具有太阳能装置，用于加热风道内的空气。
9.如权利要求6或7所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于所述风道内的空气被强制抽吸进来，形成风速较大的气流。
10.如权利要求6所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于所述风道内的涡扇具有同轴结构，通过风カ驱动涡扇，涡扇共同驱动ー个涡扇轴，所述涡扇轴将旋转动カ传递到变速箱的输入轴。
11.如权利要求7所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于所述风道内的涡扇具有共同的轴线，每个涡扇都具有各自的变速箱。
12.如权利要求6或7所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于所述建筑物的风道由位于建筑物底部的四路通道汇集而成。
13.如权利要求12所述的风塔发电站发电机变速箱，其特征在于所述四路通道内设置強制吸风装置和加热装置。
专利摘要一种应用于风塔发电站发电机变速箱，包括第一和第二组锥轮，第一组锥轮包括输入锥轮和主动锥轮，输入锥轮固定在变速箱输入轴上，主动锥轮能够在液压缸作用下，在变速箱输入轴上移动；第二组锥轮包括输出锥轮和从动锥轮，输出锥轮固定在变速箱输出轴上，从动锥轮能够在回位弹簧的作用下，在变速箱输出轴上移动，无端带围绕在两组锥轮上；应用于建筑物内部风塔发电站发电机变速箱，具有噪音低，振动小的优点，稳定输出转速，提高发电效率。
文档编号F03D11/02GK202441553SQ20112049892
公开日2012年9月19日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者周剑, 周登荣 申请人:周剑, 周登荣