[实用新型]水平正交差速型同向旋转双侧叶轮风力发电机组

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体为一种运行平稳、性价比更高的水平正交差速型同向旋转双侧叶轮风力发电机组。

背景技术

风力发电机是将风能转化为机械能，再把机械能转化为电能的机电设备。风力发电机通常由风轮、对风装置、调速装置、传动装置、发电机、塔架、停车机构等组成，其中风轮是风力发电机最基础、最关键的部件，作用是捕捉和吸收风能，并将风能转变成机械能，再由风轮轴将能量输送给传动装置，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。目前，国内风力发电机以单风轮居多，即一个风轮、一个轴做功发电，风轮捕捉的风能转变为机械能，然后经多级增速器增速后输送给发电机，该机组的缺点是效率较低，投资高，占地面积较大，控制系统、塔架等设备利用率低。

随着本领域技术的不断发展，人们研制出了双叶轮风力发电机组，比如在专利号为200420041810.3、发明名称为“双风轮机发电机”的专利申请中公开了一项中国专利，其技术内容是将一个顺时针方向旋转的风轮机和一个逆时针方向旋转的风轮机分别安装在发电机的转子轴端和定子轴端，在风力的作用下使转子上的顺时针风轮机旋转，而位于定子轴端的风轮机逆时针旋转，两侧风轮反向旋转，带动齿轮系统工作，最终通过发电机输出电能，这种结构的风力发电机组有效利用了现有塔架、控制系统，节约了设备投资，但是上述结构的风力发电机在运行过程中，由于风轮捕捉的风能转换成机械能后，速度未经增速器放大而直接与发电机的定子或转子连接，转速较低，而发电机在转速达到每分钟750转(注：8极电机转速)以上时才能有效工作，所以上述结构的风力发电机组结构不合理，发电效率较低。此外，还有一些其它结构的双风叶轮风力发电机，但其普遍存在的问题是没有针对性的增速齿轮系与之配套，从而导致两个上、下风向的风轮旋转不稳定，经常出现上、下两侧风轮转速不同步而对齿轮系统造成冲击磨损，对双侧风轮所导致的谐振概率增加的危害估计不足，进而导致风力发电机转速不稳定，并最终导致发电效率较低。

发明内容

本实用新型为了解决现有双叶轮风力发电机组的两个风轮旋转不稳定，经常出现不同步而对齿轮系统造成冲击磨损，同时也会导致风力发电机转速不稳定等问题，提供一种水平正交差速型同向旋转双侧叶轮风力发电机组。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：水平正交差速型同向旋转双侧叶轮风力发电机组，包括塔架，控制系统，偏航系统、停车机构，塔架上安装有发电机，还包括位于上下风向且同向旋转的两个风轮以及位于两个风轮之间的差速型增速器，风轮的风轮轴轴端分别与第一级增速器的低速端连接，第一级增速器的高速端分别与差速型增速器的两半轴的输入端连接，差速型增速器的两半轴的输入端上还分别装有单向器，差速型增速器的输出轴与发电机的输入轴连接。所述单向器的作用是保证差速型增速器的两个半轴同向旋转，既而使两个风轮同向旋转。本实用新型首次将单向器与差速型增速器结合起来并运用到风力发电机组中，使位于上下风向的两个风轮同向旋转，将风能通过风轮轴转化为机械能，首先经增速倍比不同的第一级增速器分别增速后，达到相近转速，然后经差速型增速器后将转动量增速并均匀输出，从而减少了齿轮间的磨损，降低了谐振概率，使发电机正常稳定运行。本实用新型所述的第一级增速器为行星齿轮增速器(NGW)，为现有公知产品。

本实用新型所述的发电机组还包括与差速型增速器平行设置的单向蓄能缓冲同步器，该装置包括纺锤型蓄能扭力弹簧，该弹簧的两端分别与转动轴固定，转动轴上装有惯性飞轮，惯性飞轮的外侧分别通过传动部件与差速型增速器的两半轴连接，所述的传动部件为链轮或皮带轮或过渡齿轮系结构。该装置主要是协调风力发电机两侧风轮的转速，将旋转机械能量以及异步扭矩势能经过动态均衡、存储、缓冲并稳定的输出，减少差速型增速器啮合齿轮间的刚性冲击、磨损。

上述所说的单向器包括外套，通过平丝挡装在外套内孔内的芯子，外套与芯子之间装有钢珠，外套的内孔面上设有棘齿，芯子上安装有与棘齿啮合的千斤以及与千斤连接的千斤簧，外套外缘上均布有键槽，单向器通过其外套上的键槽与差速型增速器的两半轴的输入端的支撑体连接，上述单向器的工作原理与自行车飞轮的工作原理一致。当风轮轴的驱动功率较小时，单向器可采用单向轴承代替，该单向轴承为现有公知结构。

所述的风轮轴与差速型增速器的输出轴呈水平正交排列，以充分利用现有塔架及控制系统，当差速型增速器的输出轴为单出轴时，风轮轴与其呈“T”形排列；当差速型增速器的输出轴为双出轴时，风轮轴与其呈“+”形排列。