[發(fā)明專利]無齒輪箱高速同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710156585.6
• 申請(qǐng)日: 2007-11-15
• 公開（公告）號(hào): CN101435410A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳運(yùn)生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吳運(yùn)生
• 主分類號(hào): F03D9/00
• 分類號(hào): F03D9/00;F03D7/04;H02K7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明利涉及可再生能源風(fēng)力發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域

技術(shù)背景：

當(dāng)前大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備主要絕大部分是采用水平軸高位布置，即由裝在高處的風(fēng)輪，(其 迎風(fēng)平面是垂直于地面)，回轉(zhuǎn)軸是水平布置，將風(fēng)輪吸收的能量通過旋轉(zhuǎn)軸傳遞給與其同軸 位置上的發(fā)電機(jī)，使其發(fā)電。主要有二種形式：一是帶增速箱的，將風(fēng)輪的低轉(zhuǎn)速增加發(fā)電機(jī) 的高轉(zhuǎn)速，由于風(fēng)電機(jī)工況復(fù)雜變化較大，受力惡劣，齒輪箱往往損壞，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前風(fēng)機(jī)事故 中70％是由于齒輪箱及軸承造成的。因此，人們希望去掉增速箱：二是無齒輪箱直驅(qū)式風(fēng)電機(jī)， 由風(fēng)輪直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，則要求發(fā)電機(jī)也是低轉(zhuǎn)速的，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速很低，則極數(shù)勢(shì)必要多， 極數(shù)一多，其尺寸則大，據(jù)目前直驅(qū)風(fēng)電機(jī)來看，如1500kw容量的發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子尺寸直徑大 到4.2米以上，重量重達(dá)十幾噸，這么大的直徑尺寸與重量，不論運(yùn)輸或吊裝都將是非常困難 的，發(fā)電機(jī)自身的加工制造困難也是很大的。有沒有辦法即去掉齒輪箱，又可采用高速的同步 發(fā)電機(jī)呢？本發(fā)明就是為此而為的。

風(fēng)輪①是通過主軸②由前后支承③④經(jīng)聯(lián)合器⑤帶動(dòng)低轉(zhuǎn)速高壓油泵⑥轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生高壓油， 通到變速油馬達(dá)⑧里，經(jīng)聯(lián)軸器⑩驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)⑦轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪可以同軸按裝，也可 以分開按裝的，剎車裝置⑨是裝在油泵后面，采用自身的高壓油可以剎車，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而緊湊。 當(dāng)風(fēng)輪軸速發(fā)生變化時(shí)，自動(dòng)調(diào)速器動(dòng)作，保持發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速不變，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到切出風(fēng)速時(shí)， 風(fēng)速傳感器發(fā)訊給則瞬間反轉(zhuǎn)并立即剎車，風(fēng)輪的動(dòng)能消耗在油壓的升高上，確保風(fēng) 輪與發(fā)電機(jī)的安全無恙。系統(tǒng)冷卻由冷卻液壓站承擔(dān)。

專利內(nèi)容：

1、本發(fā)明是沒有增速箱的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于：

a、風(fēng)輪主軸與發(fā)電機(jī)之間斷開的，也可以直接聯(lián)結(jié)，發(fā)電機(jī)可選取最佳位置布置。

b、發(fā)電機(jī)只是通過主軸帶動(dòng)高壓油泵工作，而發(fā)電機(jī)靠二臺(tái)可變速的液壓馬達(dá)帶動(dòng)發(fā)電 的。

2、發(fā)電機(jī)采用普通的高速同步發(fā)電機(jī)，省去直驅(qū)風(fēng)電機(jī)采用的永磁多極發(fā)電機(jī)的體積龐 大、重量很重乃至帶來的加工，運(yùn)輸?shù)跹b的諸多困難。

3、油壓剎車是裝在低速軸上，采用油壓松閘，失壓失電時(shí)彈簧剎車的安全可靠措施。

4、變速馬達(dá)其特征在于：

a、采用配流方式進(jìn)行調(diào)速：

b、曲線環(huán)的調(diào)節(jié)是由伺服馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)，伺服馬達(dá)是由風(fēng)速傳感器經(jīng)過信號(hào)處理器來指揮的， 用來保證發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速恒定，而省去價(jià)昂的變頻系統(tǒng)。

c、由于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速是恒定的，省去變頻器，使成本大大降低。

5、變槳變距系統(tǒng)是采用液壓系統(tǒng)，其特征在于：

a、三片槳葉由三個(gè)獨(dú)立的液壓伺服馬達(dá)單獨(dú)控制，受制風(fēng)速傳感器控發(fā)來的指令。

b、整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)服從于控制系統(tǒng)，當(dāng)發(fā)生過截、過壓、超速，或風(fēng)速過大的油壓系統(tǒng)， 會(huì)自動(dòng)失壓。順槳?jiǎng)x車，確保風(fēng)電機(jī)的安全。

c、整個(gè)液壓系統(tǒng)，包括槳時(shí)的控制，剎車、循環(huán)、冷卻都通過液壓站進(jìn)行的。

6、高壓油泵與變速馬達(dá)采用軟管聯(lián)接，布置靈活。發(fā)電機(jī)可以在底座任何位置，也可裝 在塔筒內(nèi)。

7、整個(gè)液壓系統(tǒng)省去絕大部分的電磁伐、溢流伐、節(jié)流伐……提高系統(tǒng)的效率。

8、本發(fā)明整個(gè)機(jī)艙可以分體吊裝，因這設(shè)有同心軸的校正問題。因此可以在現(xiàn)場(chǎng)將各部 套分別吊到機(jī)艙內(nèi)按槳，免除非用大型吊裝設(shè)備不可的困難，也可采用自吊法。

圖1本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖

圖2本發(fā)明結(jié)構(gòu)另一種布置方式

圖3調(diào)速器結(jié)構(gòu)原理圖

附圖說明

三片風(fēng)葉⑩裝在輪轂①上，輪轂①與主軸②聯(lián)接，由前支承⑨與后軸承④支承著，主軸通 過聯(lián)軸器⑤帶動(dòng)無級(jí)調(diào)速器工作，其內(nèi)高壓油泵產(chǎn)生的高壓油分別通向變速油馬達(dá)⑧，由油馬 達(dá)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。剎車裝置在主軸②上，是采用失壓彈簧剎車裝置，有油壓時(shí)將 彈簧⑨頂開，一旦失壓，彈簧制動(dòng)比較可靠。液壓站⑩裝在油泵后面，分段式油箱裝在底座上。 發(fā)電機(jī)另一種布置方式如圖2所示。當(dāng)風(fēng)速變化時(shí)，通過調(diào)速器使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速始終不變，風(fēng)速 大于切出風(fēng)速(25m/s)時(shí)，調(diào)速器瞬時(shí)反向施制剎車，以保安全。

調(diào)速原理如圖3所示，調(diào)速裝置是由風(fēng)速傳感器到控制系統(tǒng)，再由控制器指令伺服馬 達(dá)工作，達(dá)到調(diào)速目的。