一种大功率低转速水平轴风力发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到一种大功率低转速水平轴风力发电机，确切的说是一种通过改良风力发电机内部结构的布局设计，将传统水平轴风力发电机设计在风机机头后方的机舱中的发电机转移至塔架中，使风机的发电机部分拥有足够多的空间。能够在现有技术前提下，不必投入过多资金研发即可将现有的水平轴风力发电机改造为能够输出更大功率的低转速风机发电机。
【背景技术】
[0002]随着绿色环保理念被越来越重视，风力发电也进入了大发展的时代。但是当今风力发电机的设计完全走入了一个误区！随着设计的风机愈发高大，但发电机功率却没有能够相对应的提升。
[0003]传统水平轴风力发电机依然保持几十年前的设计结构，由风机叶轮驱动一根中轴，中轴驱动发电机进行发电。但是随着水平轴风力发电机体积的增大，发电机的功率已经渐渐无法满足需要。当今最新科技甚至已经考虑采用超导材料制造大功率发电机来满足风机的需要了。
【发明内容】
[0004]文中所述风机为“水平轴风力发电机”的简写。本发明仅针对“水平轴风力发电机”。
[0005]文中所述塔架在部分文献中也被称为“塔筒” “支架” “塔柱” “立柱”等，其主要作用为支撑水平轴风力发电机从地面到叶轮之间的结构。
[0006]本发明通过改变风机机头内部结构布局的方式，为风机的发电机部分解除了空间限制。让风机的机体内部能够安装体积更大的发电机而不会影响风机自身的结构强度，不会破坏风机重心，甚至能够将风机重心降低，使风机结构更稳定。同时还会降低了风机自身的风阻，并为双叶轮风机结构提供便利。
[0007]本发明的指导思想是利用转向变速装置3将风机叶轮输出的扭力进行转向。同时将传统风机设计在机头内部的发电机转移至塔架内部。
[0008]塔架作为风机主要支撑装置，一般采用圆柱结构。常见的塔架往往是一个中空柱状管道。本发明利用风机塔架内部的中空管道作为机舱，安装大扭力低转速大功率的发电机。
[0009]塔架内部的发电机结构可以固定在塔架内部，也可以将发电机定子与塔架合为一体。风机叶轮通过转向变速装置和传动轴将扭力传递至发电机，发电机转子旋转进行发电。
[0010]本发明由以下结构组成:机头1、风轮2、转向变速装置3、偏航系统4、监测装置5、传动轴6、发电机7、塔架8。
[0011]本发明中，机头I因为不需要承载发电机结构，所以体积更小。机头I只需要考虑风轮2的结构强度，无需考虑发电机是否会影响风机重心，也无需考虑是否有足够的空间容纳发电机，大大降低了设计难度。
[0012]风轮2可以选择单侧风轮，也可以选择双侧风轮。双侧风轮平衡性更佳。
[0013]转向变速装置3是一种可以将风轮输入的扭力通过传动轴和转向装置传输至发电机的装置。转向变速装置3可以采用齿轮结构，也可以采用液压结构，或者采用包括万向联轴器在内的任意一种能够将风轮2产生的扭力转向传输的装置。转向变速装置3的主要目的是将风轮2的扭力传导至发电机。特殊设计的转向装置只转向，不变速也在本发明的权属范围之内。
[0014]偏航系统4能够确保风机根据需要调整风轮方向。
[0015]监测装置5是风机设备上各种监测装置的统称，监测装置5可以根据需要安装，可以是包括温度监测、湿度监测、风向监测、风速监测、叶片形变程度监测、发电机功率监测、发电机温度监测等一系列监测装置。
[0016]传动轴6是将风轮输出的扭力传递到发电机之间的主要工具。传动轴可以和转向变速装置融为一体。
[0017]发电机7是一种大扭力低转速发电装置。发电机7可以是一台发电机，也可以是在同一驱动轴上的多个转子串联的发电机，甚至可以是通过变速装置和离合装置连接的不同功率的多个发电机的组合。
[0018]因为将发电机安置在塔架内部，拥有足够的空间安置发电机，所以可应用发电机的种类非常多。如果是单纯追求稳定的低转速大功率发电输出，可以采用大型单一式发电机。这种设计相当于将传统发电机以中轴为基准进行拉伸(见图1)。
[0019]如果为了便于维护考虑，可以采取串联结构发电机组。在单一中轴上串联多个发电机，每个发电机相对独立，可以进行单独布线(见图2)。
[0020]如果为了尽可能获得更高的风力利用率，可以在主传动轴与发电机之间安装变速器和离合装置。(见图3)此种设计的优势在于能够根据风力大小选择发电机的在线和离线的数量，能够极高的利用风能，大量输出电能。此种设计不适合并网发电，但适合风力发电制氢、风力发电取暖等大功率耗电作业。
[0021]塔架8在传统风机设计中只是一个支撑结构和维护人员上下的通道，在本发明中塔架成为发电机的机舱。风机的体积与塔架的高度成正比，所以风机越大，塔架越高。而越是高大的塔架内部空间就越大。足够巨大的空间可以安装足够大的发电机。足够大的发电机内部能够安排足够多的线圈，足够的线圈被磁场切割后能够产生足够多的电能。塔架可以采用传统的一体成型结构，也可以采用框架结构加装外部蒙皮。
【附图说明】
[0022]附图中设备对应的数字是:机头1、风轮2、转向变速装置3、偏航系统4、监测装置5、传动轴6、发电机7、塔架8、变速离合装置9。
[0023]图1为单侧风轮风机塔架侧视剖面图，为单一发电机结构。
[0024]图2为双侧风轮风机塔架侧视剖面图，为串联发电机结构。
[0025]图3为风机塔架侧视剖面图，为离合驱动电机结构。
【具体实施方式】
[0026]以图2为例，将大量发电机安装在风机塔架内部，在现有发电机技术下能够轻松制造大功率低转速发电机组。满足大多数环境下的风力发电。
【主权项】
1.一种大功率低转速水平轴风力发电机，其特征为利用转向变速装置将水平轴风力发电机的发电机部分装入风机塔架。2.如权利要求1所述的转向变速装置可以是包括机械变速箱、液压变速箱、万向联轴器在内的任意一种能够对扭力进行转向、传递、变速的装置。3.如权利要求1所述发电机为大扭力低转速发电装置，其特征为可以是一体化发电机，也可以是由多个发电机串联成的发电机组，也可以是在一条驱动轴上由多个带有离合变速装置连接的发电机。
【专利摘要】本发明涉及到一种大功率低转速水平轴风力发电机，确切的说是一种通过改良风力发电机内部结构的布局设计，将传统水平轴风力发电机设计在风机机头后方的机舱中的发电机转移至塔架中，使风机的发电机部分拥有足够多的空间。能够在现有技术前提下，不必投入过多资金研发即可将现有的水平轴风力发电机改造为能够输出更大功率的低转速风机发电机。
【IPC分类】F03D9/00
【公开号】CN105221339
【申请号】CN201510670394
【发明人】郭鹏
【申请人】郭鹏
【公开日】2016年1月6日
【申请日】2015年10月19日