专利名称：一种风力发电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电设备，具体为一种由水平轮和立轴传输动力的风力发电设备。
背景技术：
风力发电是可再生能源，是清洁能源，在全球范围内得到迅速发展。目前风力发电设备的主力机型有三种一是传统机型，主要由风力机、高速增速箱和发电机组成；二是直驱式机型，主要由风力机和发电机组成；三是半直驱式机型，主要由风力机、低速增速箱和发电机组成。为了使风能资源更有效地得到使用，发电设备的功率越做越大。不难理解，传统机型的高速齿轮箱是该整个风力发电设备的核心部件，制造精度要求非常之高，也是故 障率最高的薄弱环节，特别是齿轮箱一旦发生故障，就要将其从几十米、甚至上百米的塔架上取下来修理，维护费用相当高。为了解决这一问题，人们发明了直驱式机型，去掉了故障多发的高速齿轮箱。这一改进却带来了新的问题发电机组的体积和重量加大，成本也大大增加，尤其是随着功率的不断增大，5兆瓦以上机组已经问世，其重量高达500多吨。如此巨大的重量使设备安装非常困难，成本费用非常高，据估算，仅运输和安装费就占到总经费10%以上。因此，人们又发明了半直驱式机型风力发电设备，它将高速齿轮箱改进为低速齿轮箱，一方面减少故障率；另一方面在同功率的情况下，使发电机组的重量和体积都有所减小。但其结构复杂，制造精度也要比其它类型发电机组的制造精度高，主要是考虑尽量减少维修次数和降低运行费用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种风力发电设备，该设备要在能满足发电机功率大的前提下，结构简单，易于安装，设备故障率降低和维护费用减少。本发明解决所述技术问题的技术方案是，设计一种风力发电设备，一种风力发电设备，主要包括风轮、上支板、塔筒、齿轮箱、发电机和控制系统，上支板水平安装在塔筒的上端，齿轮箱的输出端与发电机相连接；控制系统与发电机相连接，其特征在于该风力发电设备还包括动力传输机构，所述动力传输机构包括空心立轴、一级伞齿轮、二级伞齿轮、三级伞齿轮、四级伞齿轮和下支板，所述下支板水平安装在塔筒内的下端，上支板和下支板的中心线在同一直线上，且在中心处均装有轴承；所述空心立轴垂直安装在上支板和下支板的轴承内，空心立轴的上端安装有二级伞齿轮，且二级伞齿轮与动力轴上安装的一级伞齿轮相啮合，空心立轴的下端安装有三级伞齿轮，且三级伞齿轮与安装在齿轮箱输入端的四级伞齿轮相啮合，空心立轴的高度与塔筒的高度相匹配；齿轮箱和发电机安装在地面上或接近地面处。与现有技术相比，本发明风力发电设备主要是将发电机组从高空移到低空或地面上工作，并且结构简单，可合理降低齿轮箱和发电机组的制造精度，减少安装和运行成本，维修更加方便，工作环境也可以得到改善(可以将齿轮箱和发电机放在室内)，进而可以为风力发电设备的塔架做的更高，采风效果更好，发电效率更高创造条件。
图I为本发明风力发电设备一种实施例的整机结构示意图。
具体实施例方式下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。本发明设计的风力发电设备(简称设备，参见图I)主要包括风轮I、轴承及支架2、动力轴3、偏航转向机构6、上支板7、塔筒12、齿轮箱16、发电机17和控制系统18，风轮I与动力轴3直接相连，动力轴3安装在轴承及支架2上，轴承及支架2安装在上支板7上，上支板7水平安装在塔筒12的上端，偏航转向机构6也安装在轴承及支架2上，并固定在上支板7的边缘上，齿轮箱16的输出端与发电机17相连接；控制系统18与发电机17相连 接，其特征在于该风力发电设备还包括动力传输机构，所述动力传输机构包括空心立轴9、一级伞齿轮4、二级伞齿轮5、三级伞齿轮14、四级伞齿轮15和下支板13，所述下支板13水平安装在塔筒12内的下端，上支板7和下支板13的中心线垂直一致或者说在同一直线上，且在中心处均装有轴承8 ;所述空心立轴9垂直安装在上支板7和下支板13的轴承8内，空心立轴9的上端安装有二级伞齿轮5，且二级伞齿轮5与动力轴3上安装的一级伞齿轮4相啮合，空心立轴9的下端安装有三级伞齿轮14，且三级伞齿轮14与安装在齿轮箱16输入端的四级伞齿轮15相啮合，空心立轴9的高度与塔筒12的高度相匹配；所述齿轮箱16和发电机17安装在地面上或接近地面处。本发明设备的进一步特征是，所述空心立轴9由两节以上的空心管和立轴接头10拼接构成。具体是，两节空心管由一个立轴接头10垂直拼接为一个空心立轴9，三节空心管由两个立轴接头10垂直拼接为一个空心立轴9等，空心立轴9的高度或长度根据塔筒12的高度或长度匹配设计。这种拼接结构设计可以使空心立轴9的长度满足设计要求，分别加工和降低成本，也有利于实现塔身或塔筒做的更高，使采风效果更好，发电效率更高。为了适应空心立轴9的高度设计和稳定运行，本发明设备的进一步特征是，所述上支板7和下支板13之间水平安装有中支板11，中支板11与上支板7和下支板13的中心线一致或者说在同一直线上，且在中心处也装有轴承8 ;所述空心立轴9垂直安装在上支板7、中支板11和下支板13的各自轴承8内。虽然本发明实施例设计了一个中支板11，但中支板11的数量不受实施例的限定，根据需要可以设计为2个以上。同理，为了适应空心立轴9的高度设计和稳定运行，本发明设备的进一步特征是，所述轴承8采用止推轴承与圆柱轴承构成的组合轴承。本发明设备的创新之处在于设计了动力传输机构，该动力传输机构可以使齿轮箱和发电机组等主要工作部件安装和工作位置从高空降落到地面上。其余零部件及未述及之处同于有技术。本发明设备的工作原理和过程是在风力的作用下，风轮I带动动力轴3转动，通过安装在动力轴3上的一级伞齿轮4与安装在空心立轴9上的二级伞齿轮5啮合，动力轴3将动力传输给空心立轴9，空心立轴9又将动力传给安装在其下端的三级伞齿轮14，三级伞齿轮14与安装在齿轮箱16输入轴端的四级伞齿轮15啮合，即可将动力输送给齿轮箱16，再通过齿轮箱16的输出端带动发电机17运行，在控制系统18控制下发电。本发明设计的风力发电设备在风力机和齿轮箱之间，主要增加了两对伞齿轮传动和一根立轴，变换了发电机的驱动形式，从而实现了齿轮箱和发电机组等主要工作部件的安装和工作位置从高空降落到地面上。这种落地设计可合理降低齿轮箱和发电机组的制造精度，减少安装和运行成本，维修更加方便，进而可以使塔架或塔筒做的更高，采风效果更 好，发电效率更高；更适用于大功率(如500千瓦以上)的风力发电设备使用，可减少吊装难度，降低运行成本，方便日常维修。本发明未述及之处适用于现有技术。
权利要求
1.一种风力发电设备，主要包括风轮、上支板、塔筒、齿轮箱、发电机和控制系统，上支板水平安装在塔筒的上端，齿轮箱的输出端与发电机相连接；控制系统与发电机相连接，其特征在于该风力发电设备还包括动力传输机构，所述动力传输机构包括空心立轴、一级伞齿轮、二级伞齿轮、三级伞齿轮、四级伞齿轮和下支板，所述下支板水平安装在塔筒内的下端，上支板和下支板的中心线在同一直线上，且在中心处均装有轴承；所述空心立轴垂直安装在上支板和下支板的轴承内，空心立轴的上端安装有二级伞齿轮，且二级伞齿轮与动力轴上安装的一级伞齿轮相啮合，空心立轴的下端安装有三级伞齿轮，且三级伞齿轮与安装在齿轮箱输入端的四级伞齿轮相啮合，空心立轴的高度与塔筒的高度相匹配；齿轮箱和发电机安装在地面上或接近地面处。
2.根据权利要求I所述的风力发电设备，其特征在于所述的空心立轴由两节以上的空心管和立轴接头拼接构成。
3.根据权利要求I所述的风力发电设备，其特征在于所述的上支板和下支板之间水平安装有中支板，中支板与上支板和下支板的中心线一致，且在中心处也装有轴承；所述空心立轴垂直安装在上支板、中支板和下支板的各自轴承内。
4.根据权利要求I所述的风力发电设备，其特征在于所述的轴承采用止推轴承与圆柱轴承构成的组合轴承。
全文摘要
本发明公开一种风力发电设备，主要包括风轮、上支板、塔筒、齿轮箱、发电机和控制系统，上支板水平安装在塔筒上端，其特征在于该设备还包括动力传输机构，动力传输机构包括空心立轴、一级伞齿轮、二级伞齿轮、三级伞齿轮、四级伞齿轮和下支板，下支板水平安装在塔筒内下端，上支板和下支板的中心线在同一直线上，且在中心处均装有轴承；空心立轴垂直安装在上支板和下支板的轴承内，空心立轴的上端安装有二级伞齿轮，且二级伞齿轮与动力轴上安装的一级伞齿轮相啮合，空心立轴的下端安装有三级伞齿轮，且三级伞齿轮与安装在齿轮箱输入端的四级伞齿轮相啮合，空心立轴高度与塔筒高度相匹配；齿轮箱和发电机安装在地面上或接近地面处。
文档编号F03D9/00GK102758738SQ201210254409
公开日2012年10月31日 申请日期2012年7月22日 优先权日2012年7月22日
发明者关玉明, 朱博, 肖艳春, 许波 申请人:河北工业大学