一种新型水平轴风力发电机组的风轮

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种新型水平轴风力发电机组的风轮。


背景技术：

2.风力发电是指把风的动能转为电能。利用风力发电非常环保，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。现有的风力发电一般是通过扇叶转动带动发电机发电或者通过风轮转动带动发电机发电。特别是阻力型水平轴的风力发电机组的风轮是风力发电领域中最常用到的风能采集部件之一。
3.目前大部分的阻力型水平轴风机组为适应风轮轴向特征，其发电机的转轴一般也为水平转轴，这样传动机构容易衔接，传动效果相对较好。但也存在一些弊端，例如由于发电机、变速箱是质量相对较大的金属构件，置于风机组上方会对下面的塔杆等承重部件造成较大压力，因为这种“头重脚轻”的结构时间久了会产生疲劳损耗，从而影响其使用寿命；并且现有的水平轴的风轮一般是固定在某个角度上的，无法根据风向的变化来调整风轮采集风的最佳位置。


技术实现要素：

4.鉴于此，本实用新型公开了一种新型水平轴风力发电机组的风轮，采用双风轮对竖直设置的传动轴进行驱动，可以将发电机组安装在下方，避免工作时产生疲劳损耗，并且尾舵可通过支架带动双风轮改变方向，调整到最佳的对风位置。
5.本实用新型公开了一种新型水平轴风力发电机组的风轮，包括第一风轮本体、第二风轮本体、支架以及传动轴，其中，
6.所述传动轴竖直设置，所述第一风轮本体和所述第二风轮本体分别水平的设置在所述传动轴的两侧，并且所述第一风轮本体的一端和所述第二风轮本体的一端分别与所述传动轴的顶端传动连接，所述第一风轮本体的另一端和所述第二风轮本体的另一端分别与所述支架转动连接；
7.所述支架与所述传动轴转动连接，所述支架上设置有尾舵。
8.进一步的，所述第一风轮本体的一端和所述第二风轮本体的一端分别连接有斜齿轮，所述传动轴的顶端连接有锥齿轮，两个所述斜齿轮分别与所述锥齿轮啮合。
9.进一步的，所述斜齿轮的齿数与所述锥齿轮的齿数比为5:1。
10.进一步的，所述第一风轮本体和所述第二风轮本体均包括两个风轮圆盘，两个所述风轮圆盘之间均匀的分布有若干个叶片，其中一个所述风轮圆盘与所述斜齿轮连接，另一个所述风轮圆盘与所述支架转动连接。
11.进一步的，所述叶片的数量有三个，并且所述叶片为半圆筒状。
12.进一步的，所述风轮圆盘上固定有正三角形的加强板，所述叶片的内侧边为加强边，所述加强边水平设置，并且两端分别与所述加强板的一个角连接，通过所述加强板连接
所述风轮圆盘。
13.进一步的，所述第一风轮本体上的三个所述叶片沿第一方向均匀分布，所述第一风轮上的三个所述叶片沿第二方向均匀分布，所述第一方向和所述第二方向相反。
14.进一步的，所述第一风轮本体和所述第二风轮本体的外侧分别设置有屏障板，所述屏障板与所述支架固定连接，并且位于风轮正对风一侧，遮挡受力后对风轮本体的旋转产生反向转矩的所述叶片的凸面。
15.进一步的，其特征在于，所述传动轴的外侧套设有塔杆，所述传动轴通过轴承套件与所述塔杆转动连接，所述轴承套件包括轴承套，所述轴承套位于所述传动轴和所述塔杆之间，所述轴承套通过第一轴承与所述传动轴转动连接，通过第二轴承与所述塔杆连接，所述支架与所述轴承套固定连接。
16.进一步的，所述尾舵包括尾舵板和连杆，所述连杆的一端连接所述支架，另一端连接所述尾舵板。
17.本实用新型公开的技术方案，与现有技术相比，有益效果是：
18.两个所述风轮本体分别设置在所述传动轴的两侧，能够对竖直设置的传动轴进行传动，使得两个风轮本体的水平轴线与所述传动轴的轴线垂直，防止连接在所述传动轴上的发电机设置在上方会产生疲劳损耗。并且所述尾舵设置在所述支架上，可带动所述支架相对所述转轴转动，进而能够带动两个风轮本体转动，能够根据风向调整两个风轮本体的对风位置。
附图说明
19.图1为风轮的结构示意图；
20.图2为传动轴和塔杆连接时的剖视图；
21.图3为图2中a区域的放大图；
22.图4为第一风轮本体和第二风轮本体与传动轴传动连接的示意图；
23.图5为第一风轮本体的分解图；
24.图6为第一风轮本体叶片的设置方向和第二风轮本体叶片的设置方向的对比图；
25.图7为风轮在正对风时的结构示意图；
26.附图标注说明
27.100、风轮；10、第一风轮本体；11、风轮圆盘；12、叶片；121、加强边；13、加强板；14、斜齿轮；141、内侧转轴；20、第二风轮本体；30、对风组件；31、支架；311、齿轮箱；32、尾舵；321、尾舵板；322、连杆；33、屏障板；40、传动轴；41、塔杆；42、底座；43、发电机；44、轴承套件；441、轴承套；442、第一轴承；443、第二轴承；45、锥齿轮。
具体实施方式
28.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在居中组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以
是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
29.还需要说明的是，本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.如图1和图2所示，本实用新型公开了一种新型水平轴风力发电机组的风轮100，包括第一风轮本体10、第二风轮本体20、对风组件30以及传动轴40，所述对风组件30包括支架31，所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20分别与所述支架连接31，所述传动轴40的一端与所述第一风轮本体10以及所述第二风轮本体20传动连接，另一端连接有发电机43。
31.所述传动轴40竖直设置，并且外侧套设有塔杆41，所述塔杆41的底端连接有底座42，顶部通过轴承套件44与所述支架31转动连接。所述传动轴40和所述塔杆41同轴设置，并且所述传动轴40的底端穿过所述塔杆41与发电机43连接。所述传动轴40通过所述轴承套件44与所述塔杆41转动连接，所述轴承套件40位于所述传动轴40与所述塔杆41之间。
32.请继续参看图3，所述轴承套件44包括轴承,441，所述轴承套441的两端通过第一轴承442与所述传动轴40转动连接，所述轴承套441通过第二轴承443与所述塔杆41转动连接，并且所述支架31与所述轴承套441固定连接，使得所述传动轴40和所述支架31可以独立转动。所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20在驱动所述传动轴40转动时，所述支架31也可同时带动所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20绕所述塔杆41的中心轴转动，将所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20移动到一个正对风的位置处。
33.如图1和图4所示，所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20均水平设置，并且分别设置所述传动轴40的两侧，所述第一风轮本体10的中心轴线与所述第二风轮本体20的中心轴线在同一直线上，并且所述第一风轮本体10的中心轴线以及所述第二风轮本体20的中心轴线与所述传动轴40的中心线轴线相垂直。所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20均位于所述支架31的内侧，所述第一风轮本体10的一端和所述第二风轮本体20的一端均通过内侧转轴141连接斜齿轮14，所述传动轴40的顶部连接有锥齿轮45，所述锥齿轮45同时与两个所述斜齿轮14啮合，所述第一风轮本体10的另一端和所述第二风轮本体20的另一端分别与所述支架31的两侧转动连接。当所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20在风的作用下转动时，可通过所述斜齿轮14带动所述锥齿轮45转动，进而带动所述传动轴40转动，使得所述发电机43工作。
34.进一步的，所述斜齿轮14的齿数和所述锥齿轮45的齿数比为5:1，形成两个大齿轮驱动一个小齿轮，能够将所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20水平转动时的机械能转变为垂直转动的机械能，所述发电机43与所述传动轴40的底端连接，可以将发电机43直接安装在地面上，能够降低塔41杆的承重负载，减小了风轮的疲劳损耗。而且两个所述斜齿轮14分别与所述锥齿轮45的两侧啮合，能够对所述锥齿轮45驱动平衡，与只是单侧啮合相比，降低了疲劳损耗。
35.所述轴承套441上连接有齿轮箱311，所述锥齿轮45和两个所述斜齿轮14均位于所述齿轮箱311内。两个所述内侧转轴141分别通过轴承与所述齿轮箱311转动连接。
36.如图5所示，所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20用于将风能转化为机械能。所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20均包括两个风轮圆盘11，两个所述风轮圆盘11相互平行，并且其中一个所述风轮圆盘11通过所述内侧转轴141与所述斜齿轮14固定连接，另一个所述风轮圆盘11与所述支架31通过轴承转动连接。两个所述风轮圆盘11之间均匀的设置有若干个叶片12，风通过所述叶片12带动所述第一风轮本体10或所述第二风轮本体20转动，进而通过所述斜齿轮14驱动所述锥齿轮45转动。
37.在本实施例中，所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20上的叶片12数量均为三个，三个所述叶片12在两个所述风轮圆盘11之间均匀分布。并且所述叶片12为半圆筒状，当风吹向所述叶片12的凹面时，可通过所述叶片12带动所述风轮转动。
38.进一步的，所述风轮圆盘11上设置有正三角形的加强板13，所述加强板13与所述风轮圆盘11固定连接，并且两个所述风轮圆盘11上的所述加强板13相互对称。所述叶片12的内侧边为加强边121，所述加强边121是由强度更大的材料制成的。当所述叶片12固定在两个所述风轮圆盘11之间的位置时，所述加强边121水平设置并且与风轮的中心轴线平行。所述加强边121的两端分别与正三角形的所述加强板13的角的位置连接，并且通过所述加强板13与所述风轮圆盘11连接，将所述叶片12固定在两个所述风轮圆盘11之间。
39.通过所述加强板13与所述风轮圆盘11连接，使得三个所述叶片12的加强边121没有重合，即所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20不具备实体的中心轴，使得所述叶片12所对应的凹面空间相互连通。当风进入到其中一个叶片12的凹面空间内时，可通过该叶片12带动风轮转动，同时如果风能在驱动风轮转动后没有完全消耗，剩余的风或尾气可穿过风轮进行消散，避免了尾气在风轮空间内冲击形成紊乱气流对风轮的转动产生反向转矩或者影响风轮对风能的吸收。
40.在本实施例中，所述叶片12的所在圆直径大于所述风轮圆盘11的半径，并且所述叶片12的外侧边的两端与两个所述风轮圆盘11的侧边连接，进而使得三个所述叶片12在均匀的设置在两个所述风轮圆盘11之间时，三个所述叶片12之间能够形成尾气通道，没有转化为机械能的风可通过尾气通道排出，或者对尾气进行二次利用。进一步的，所述叶片12所在圆的半径与所述风轮圆盘11之间的半径比为13:24，在3m/s
‑
5m/s的风速区间(我国陆上风场环境的一般风速状况)具有相对较高的风能利用率，能够有效的将风能转化为机械能。
41.所述第一风轮本体10上的三个所述叶片12与所述第二风轮本体20上的三个所述叶片相互交错分布。即所述第一风轮本体10上的其中一个所述叶片12位于所述第二风轮本体20上的相邻两个所述叶片12的中间位置。在风的作用下，所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20不会同时受力最大或者同时受力最小，即，所述第一风轮本体10上的所述叶片12的凹面和所述第二风轮本体20上的所述叶片12的凹面不会同时正对风，或者所述第一风轮本体10上的所述叶片12的凸面和所述第二风轮本体20上的所述叶片12的凸面不会同时正对风，能够有效的避免第一风轮本体10和所述第二风轮本体20出现对风死角，使得风轮转动的连续性较强。
42.如图6所示，进一步的，所述第一风轮本体10上的三个所述叶片12均匀分布的方向可以与所述第二风轮本体20上的三个所述叶片12均匀分布的方向相同或不同。在本实施例
中，所述第一风轮本体10上的三个所述叶片12沿第一方向a均匀分布，所述第二风轮本体20上的三个所述叶片12沿第二方向b均匀分布，所述第一方向a和所述第二方向b相反。在转动时能够提升风轮的观赏性。
43.如图7所示，所述对风组件30还包括尾舵32，所述尾舵32包括尾舵板321和连杆322，所述连杆322的一端与所述支架31的中间位置固定连接，另一端连接所述尾舵板321。当风对所述尾舵板321作用时，所述尾舵板321在风的作用下可通过所述连杆322带动所述支架31相对所述塔杆41转动，进而带动所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20转动到正对风的位置处，使得所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20能够最大效率的对风能进行转化。在本实施例中，所述连杆322的长度大于所述支架31的旋转半径，使得所述尾舵32和支架31形成一省力杠杆，当风力较小时，所述尾舵32也能通过所述支架31带动所述第一风力本体10和所述第二风轮本体20转动到正对风位置。
44.所述对风组件30上还设置有两个屏障板33，两个所述屏障板33分别与所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20相对应。所述屏障板33为圆弧状，与所述支架31固定连接并且位于所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20的外侧，并且位于所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20的正对风侧，用于对所述叶片12的凸面，即用于遮挡受力后对风轮本体的旋转产生反向转矩的所述叶片12的凸面，防止对风轮产生反向转矩，影响风轮对风能的正常转化。
45.在本实施例中，所述屏障板33为四分之一圆筒状，设置在所述风轮圆盘11的外侧，对叶片12进行遮挡。当所述第一风轮本体和10所述第二风轮本体20在尾舵32的作用下正对风时，所述屏障板33能够分别对风轮中正对风的叶片12的凸面进行遮挡，其中叶片12的凹面能够受风的作用，能够对风能进行最大程度的转化。并且四分之一的圆筒状，不会影响尾气从尾气通道穿过，提升对风能的转化效率。
46.工作原理：
47.当风吹向尾舵板321的侧面，所述尾舵板321受力，所述尾舵板321通过所述连杆322带动所述支架31转动，直到所述尾舵板321与风的方向平行，此时所述支架31带动所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20移动到正对风的位置，叶片12的凹面在风的作用下开始带动风轮转动，叶片12的凸面因为有所述屏障板33的遮挡，不会在风的作用下对风轮的转动产生反向转矩，提升风轮将风能转化为机械能的转化效率。然后所述第一风轮本体10和所述第二风轮本体20分别通过斜齿轮14带动锥齿轮45转动，通过所述传动轴40带动发电机43开始工作。本技术中，所述支架31和两个风轮本体能够独立进行转动，使得风轮本体在通过传动轴40驱动发电机43工作的同时，所述对风组件30能够根据风向的变化调整风轮本体的正对风方向，使得风轮能够始终保持对风能的转化效率。
48.本实用新型在不脱离本实用新型的广义的精神和范围的前提下，能够设为多种实施方式和变形，上述的实施方式用于说明实用新型，但并不限定本实用新型的范围。