专利名称：自然力发电设备及发电机组的制作方法
技术领域：
本发明涉及 的是发电设备，尤其是依靠风力、潮汐等自然力的发电设备，以及 有这种发电设备组成的发电机组。
背景技术：
随着现代工业的飞速发展，人类对能源的需求明显增加，而地球上可利用的常 规能源日趋匮乏。如何实现能源的持续发展，是全世界都在关注的问题。目前，电能产 生主要靠火力发电。但火力发电产生大量的污染物，为了减少对大气的污染，实现能源 的可持续发展，世界各国都在积极开发清洁能源。例如，人们已经开发出了风力发电设备和潮汐发电设备等利用自然力的发电设 备(本发明中统称为“自然力发电设备”)，并正在朝着商业化的方向努力着。这一类 发电设备在商业化过程中面临的两个主要困难是，成本高和自然力不稳定。以风力发电设备为例。由于风场的风是不稳定的，主要表现为时有时无，忽大 忽小，风力的峰值差值有时会极大，其极端峰值风力有可能直接损坏风力发电设备。因 此，目前的发电设备必须安装稳定速度用的变速装置和减速装置等，同时，还要安装主 动控制系统和/或整流调压系统，使发电设备的输出尽可能稳定，减少对用电负载的冲 击。特别是在希望将风力发电设备的电力并入电网的情况中，发电设备的持续稳定输出 尤为重要。然而，这些用来稳定发电设备输出的装置和系统，往往都是结构复杂，制造 成本和维护成本都非常高。这些因素严重地制约着风力发电的商业性应用。而且由于风并非是持续性的，所以，为了避免在无风的时候出现输出间歇的情 形，风力发电设备通常都另外地配备有储能系统。目前的储能装置主要是将风力发电设 备产生的多余电能转化为其他能量，然后在无风期将所存能量再转化为电能。然而，单 独地设计、配备储能系统，特别是抽水储能、压缩空气储能，需要投入大量的人力、物 力和财力。造成风力发电设备制造、运营成本高昂。总的来说，由于风力等自然力不稳定的性质，所以，为了使风力发电设备等自 然力发电设备中的发电机持续稳定运行，现有自然力发电设备都不得不设计装备了结构 复杂、成本高昂的稳速、储能装置。
发明内容
相应地，根据本发明的一个方面，提供了一种自然力发电设备，包括接受自然 力的自然力输入端和有输入轴的发电机，所述自然力发电设备还包括单向传动装置， 所述单向传动装置具有输入端和输出端，所述单向传动装置的输入端与所述自然力输入 端相连，用于接收来自所述自然力输入端的动力；差速传动装置，所述差速传动装置具 有第一工作端、第二工作端和第三工作端，所述第一工作端与所述单向传动装置的输出 端相连，用于接收来自所述单向传动装置输出端的动力，所述第二工作端与所述发电机 的输入轴相连，用于向所述发电机的输入轴传递动力；储能装置，所述储能装置与所述差速传动装置的第三工作端相连，用于储存来自所述差速传动装置的第一工作端的动 力，并能够将所储存的动力经第三工作端传递给所述差速传动装置的第二工作端；限速 装置，所述限速装置位于所述发电机和所述差速传动装置之间，用于在所述发电机的输 入轴的转速超过预定转速的情况下产生阻止所述输入轴转速增加的制动力。优选的是，所述差速传动装置包括第一半轴，所述第一半轴与所述单向传动 装置的输出端相连，构成所述差速传动装置的第一工作端；与所述第一半轴一体形成的 第一锥形齿轮；第二半轴，所述第二半轴与所述发电机的输入轴相连，构成所述差速传 动装置的第二工作端；与所述第二半轴一体形成的第二锥形齿轮；多个行星齿轮，位于 所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮之间并同时与所述第一锥形齿轮和所述第二锥形 齿轮啮合；支撑所述多个行星齿轮的行星齿轮架；壳体，所述与所述行星齿轮架一体形 成，构成所述差速传动装置的第三工作端。
优选的是，所述差速传动装置包括第一半轴，所述第一半轴与所述单向传动 装置的输出端相连，构成所述差速传动装置的第一工作端；第一锥形齿轮；第二半轴， 所述第二半轴与所述发电机的输入轴相连，构成所述差速传动装置的第二工作端；与所 述第二半轴一体形成的第二锥形齿轮；多个行星齿轮，位于所述第一锥形齿轮和所述第 二锥形齿轮之间并同时与所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮啮合；行星齿轮架，所 述行星齿轮架支撑所述多个行星齿轮并与所述第一半轴一体形成；壳体，所述壳体与所 述第一锥形齿轮一体形成，构成所述差速传动装置的第三工作端。进一步优选的是，所述储能装置包括长索，所述长索的一端固定在所述差速 传动装置的壳体上；重物，所述重物固定在所述长索的另一端。优选的是，在所述发电机和所述限速装置之间还包括第二差速传动装置，所 述第二差速传动装置包括与所述差速传动装置的第二工作端相连的第一半轴、与所述 第二差速传动装置的所述第一半轴一体形成的第一锥形齿轮、与所述发电机的输入轴相 连的第二半轴、与所述第二差速传动装置的所述第二半轴一体形成的第二锥形齿轮、位 于所述第二差速差动装置的所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮之间并同时与所述第 二差速差动装置的所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮啮合的多个行星齿轮、支撑所 述第二差速差动装置的所述多个行星齿轮的行星齿轮架以及与所述第二差速差动装置的 所述行星齿轮架一体形成的壳体；控制装置，与所述第二差速差动装置的所述壳体相 连，控制所述第二差速差动装置的所述壳体的转动。进一步优选的是，所述控制装置包括与所述第二差速差动装置的所述壳体一 体形成的蜗轮；驱动所述蜗轮的蜗杆；驱动所述蜗杆的电机；控制所述电机的控制电路。根据本发明的另一个方面，提供了一种自然力发电设备，包括接受自然力的自 然力输入端和有输入轴的发电机，所述自然力发电设备还包括差速传动装置，所述差 速传动装置具有用作输入端的第一工作端、用作输出端的第二工作端和用作另一个输入 端的第三工作端，所述第一工作端与自然力输入端相连，用于接收来自所述自然力输入 端的动力，所述第二工作端与所述发电机的输入轴相连，用于向所述发电机的输入轴传 递动力；以及控制装置，所述控制装置与所述差速传动装置的第三工作端相连，用于控 制所述第三工作端的输入。
优选的是，所述 差速传动装置包括第一半轴，所述第一半轴与所述自然力输 入端相连，构成所述差速传动装置的第一工作端；与所述第一半轴一体形成的第一锥形 齿轮；第二半轴，所述第二半轴与所述发电机的输入轴相连，构成所述差速传动装置的 第二工作端；与所述第二半轴一体形成的第二锥形齿轮；多个行星齿轮，位于所述第 一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮之间并同时与所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮啮 合；支撑所述多个行星齿轮的行星齿轮架；以及壳体，所述与所述行星齿轮架一体形 成，构成所述差速传动装置的第三工作端。优选的是，所述控制装置包括与所述壳体一体形成的蜗轮；驱动所述蜗轮的 蜗杆；驱动所述蜗杆的电机；以及控制所述电机的控制电路。根据本发明的又一个方面，提供了一种由多个上述的自然力发电设备组成的发 电机组。在本发明中，术语“自然力”是指可以用来发电的、例如风、潮汐等自然力。 术语“自然力发电设备是指利用风能、潮汐等自然力发电的发电设备，这类发电机都面 临着自然力不持续、不稳定等问题，包括但不限于风力发电设备、潮汐发电设备等。术 语前使用的“第一”、“第二”或者类似的表述，仅仅分别代表相应多个技术特征中的 一个，并不表示这些技术特征中的不同。例如，“第一工作端”和“第二工作端”仅仅 分别表示工作端的一个，但不表示这些工作端之间结构上的区别。本发明通过将单向传动装置、差速传动装置、储能装置和限速装置结合起来或 者通过将差速传动装置和控制装置结合起来所形成的风力发电设备等自然力发电设备， 具有如下的优点1.能够在风力过大时将风能储存起来，同时防止损坏发电机和输出过大电流； 而在风力不足时，释放储存的能量，使发电机继续发电，从而延长发电机持续稳定工作 的时间。因此，本发明的自然力发电设备能够持续稳定地输出电力。2.在风力发电设备等自然力发电设备，可以去掉成本高、结构复杂的变速装 置，甚至可以无需使用主动控制装置和整流调压装置。因此，本发明的自然力发电设备 结构大为简化，成本大为降低。3.如果将本发明的多个自然力发电设备组成发电机组，就可以为电网提供稳定 电力来源。
图1是根据本发明第一实施例的风力发电设备的原理示意图。图2是图1中差速传动装置的示意性剖视图。图3是根据本发明第二实施例的风力发电设备的原理示意图。图4是图3中差速传动装置的示意性剖视图。图5是根据本发明第三实施例的风力发电设备的原理示意图。图6是图5中差速传动装置和控制装置的示意性剖视图。
具体实施例方式下面以风力发电设备为例，解释本发明的工作原理。可以理解，根据针对风力发电设备所进行的解释，本领域技术人员可以将本发明应用于潮汐发电等其他利用自然力的发电设备。图1是根据本发明第一实施例的风力发电设备的原理示意图。图2是图1中差 速传动装置的示意性剖视图。本发明的自然力发电设备在图1中显示为一种风力发电设备，该风力发电设备 包括能够接受自然力的自然力输入端和具有输入轴51的发电机5。其中，自然力输入端 显示为能够接受风力并在风力作用下转动的风轮1。如图1所示，风力发电设备还包括单向传动装置2、差速传动装置3、储能装置 6和限速装置4。单向传动装置2包括与风轮1相连的输入端21和与差速传动装置3相连的输出 端22，用于经输入端21接收并将风轮1产生的动力(转矩)经过输出端22传递给差速传 动装置3。但是，单向传动装置2禁止动力从差速传动装置3向风轮1传递。本发明的 单向传动装置可以利用蜗轮蜗杆传动机构、棘轮机构以及现有技术中类似的能够实现反 向锁止或者不能反向转动的所有机构来实现。因为这些机构对于本领域技术人员来说是 清楚的，所以，为了突出本发明的主题，省略了对这些机构的详细说明。如图1和图2所示，差速传动装置3包括作为第一工作端的第一半轴31、作为第 二工作端的第二半轴33和作为第三工作端的壳体37。第一半轴31与单向传动装置2的 输出端22相连，用于从单向传动装置22接受动力，是差速传动装置3的输入端。第二半 轴33与发电机5的输入轴51相连，用于向发电机5传送动力，是一个输出端。差速传 动装置3还包括与第一半轴31 —体形成的第一锥形齿轮32、与第二半轴33 —体形成的第 二锥形齿轮34、位于第一、第二锥形齿轮32、34之间并同时与这两个锥形齿轮啮合的多 个行星齿轮35以及支撑这些行星齿轮35的行星齿轮架36。其中，壳体37包围着上述构 件并与行星齿轮架36—体形成。本领域技术人员可以理解，本发明的差速传动装置3可 以利用公知的任何其他差动机构来实现，例如机动车技术领域中公知的各种差速器等。注意，在整个说明书中，术语“多个”是指数量上大于等于2。术语“一体形 成”是指多个构件或者部分以相互固定的方式结合在一起，既包括多个分离的构件利用 连接件或者焊接等方式固定在一起的情况，也包括多个部分构成整体上是单件式结构的 情况。图1和图2所示的本发明第一实施例中，利用重物作为储能装置6。其中，壳体 37构成了一个卷筒，一根可以例如用钢丝绳或者任何其他合适材料形成的长索62，其一 端固定在壳体37上，另一端固定在重物61上。当长索62随着壳体37的转动而缠绕在壳 体37外表面上时，重物61被升高，从而将壳体37的动能转化为重物61的势能。当然， 本领域技术人员可以理解，重物61还可以通过各种形式的滑轮组悬吊在壳体上。滑轮组 可以固定在风力发电设备的塔架上，或者，固定在另外装设的例如龙门架上。重物的质 量和长索的长度，可以根据具体的设计要求以及当地风场的情况，进行具体的设计。本领域技术人员可以理解，还可以通过具体设计壳体的结构，而将本发明差速 传动装置的第三工作端与其他形式的储能装置相连。例如，可以利用差速传动装置的 壳体驱动飞轮、扭力弹簧和空气压缩机等储能装置，还可以想到用来驱动抽水机进行蓄 水。
在本实施例中，在差速传动装置3和发电机5之间还设有限速装置4，用于在 发电机5的输入轴51的转速超过预定转速的情况下产生阻止输入轴51转速增加的制动 力。本发明的限速装置可以利用公知的减速装置实现，例如离心自调式衡速器和平衡甩 块等。因为限速装置对于本领域技术人员来说是清楚的，所以，为了突出本发明的主 题，省略了对限速装置的详细说明。另外，本领域技术人员可以理解，限速装置4位于 差速传动装置3和发电机5之间应该理解为限速装置4可以一体形成于第二半轴33或者 发电机输入轴51，或者是二者之间一个分立的装置。下面，参照图1描述本发明第一实施例的操作。在风场中，当风力达到预定级 别时，例如每秒3米的微风，风轮1开始转动。风轮1转动产生的转矩(或者说动力等) 传递给单向传动装置2，并通过单向传动装置2的输出端22传递给差速传动装置3的第 一半轴31，第一半轴31带动与之一体形成的第一锥形齿轮32转动。当风力处于设计范 围内时，位于差速传动装置3和发电机5之间的限速装置4不工作，即第二半轴33和发 电机输入轴51可以自由转动。这时，两个锥形齿轮作用在行星齿轮35上的转矩与重物 61在壳体37上产生的转矩基本平衡，重物61保持不动，(可以通过常规的设计实现，为 突出本发明主题，这里不再给出详细分析。)差速传动装置3的壳体37不转动，因此， 行星齿轮35不公转而只是自转。在这种情况下，差速传动装置3变成了通过主要作为惰 轮的行星齿轮35啮合的两个锥形齿轮所构成的传动系统，其中，第一锥形齿轮32是输入 端，第二锥形齿轮34是输出端。于是，发电机5可以在设计范围内的风力作用下，平稳 地产生电能。当出现超出设计范围的大风时，发电机输入轴51或者第二半轴33出现高速转动 的趋势，这时，发电机5和差速传动装置3之间的限速装置4工作并产生制动力，造成作 用在行星齿轮上的转矩增加，大于提升重物61的所需转矩，于是，行星齿轮35发生公 转，重物61被提升，差速传动装置3所接受的转矩一部分通过第二锥形齿轮34和第二半 轴33传递给发电机5，使发电机5继续保持正常的平稳运行；另一部分，也就是多余部 分，被传递到壳体37用来提升重物61，从而多余的风能转变为势能，即储能。当没有风时，第一锥形齿轮32对行星齿轮35不再作用有转矩，于是在重物重力 所产生的转矩作用下，差速传动装置3的壳体37转动。由于单向传动装置2的反向动力 传递被锁止或者不能反转，所以，由重物势能转换成的转矩经过差速传动装置3中的壳 体37即第三工作端和行星齿轮35传递给第二工作端即第二半轴33，使第二半轴33沿原 来的转动方向继续转动。因此，即使在没有风的情况下，利用大风情况下储存的重物势 能，仍然能使发电机5继续发电，从而减小了电力输出的间歇。 根据本发明，差速传动装置3和储能装置6相结合，利用储能装置6在风力过大 时存储风能而在风力过小或者没风时给差速传动装置3输入能量，对风轮1输入的风力起 到“削峰平谷”的作用，从而稳定了差速传动装置3的第二工作端所输出的动力，使发 电机能够持续平稳地运行。而且，与现有的风力发电设备相比，本发明结构简单，成本 降低。进一步，按照本发明，可以省掉现有风力发电设备中用于调速的复杂的电子、机 械部件，进一步降低了成本，简化了结构，增加了设备运行的可靠性。如果将本发明的 风力发电设备组成发电机组，就可以为电网提供稳定的电力来源。下面，参照图3和图4描述根据本发明第二实施例的风力发电设备。图3是根据本发明第二实施例的风力发电设备的原理示意图。图4是图3中差速传动装置的示意 性剖视图。除了差速传动装置3'外，本发明第二实施例与第一实施例在机构和效果上都 基本相同。这里只对与第一实施例不同的差速传动装置3'进行描述。如图3和图4所示，本实施例的差速传动装置3'包括与单向传动装置2的 输出端22相连、作为差速传动装置3'的第一工作端的第一半轴31'；第一锥形齿轮 32'；与发电机5的输入轴51相连、作为差速传动装置3'的第二工作端的第二半轴33; 与第二半轴33—体形成的第二锥形齿轮34;位于第一锥形齿轮32'和第二锥形齿轮34 之间并同时与这两个锥形齿轮相啮合的多个行星齿轮35 ；可转动地支撑这些行星齿轮35 的行星齿轮架36'，行星齿轮架36'与第一半轴31' —体形成，于是第一半轴31'转动 时能驱动行星齿轮35公转；包围上述部件的壳体37'，壳体37'与第一锥形齿轮32' 一体形成，能够同第一锥形齿轮32' —体地转动。下面描述根据本发明第二实施例的风力发电设备的操作。风轮1转动产生的转 矩经单向传动装置2传递给差速传动装置3'的第一半轴31'，第一半轴31'带动与之一 体形成的行星齿轮35公转。当风力处于设计范围内时，位于差速传动装置3'和发电机 5之间的限速装置不工作，即第二半轴33和发电机输入轴51可以自由转动。在设计风力 范围内，行星齿轮35作用在第一锥形齿轮32'上的转矩与重物61在壳体37'上产生的 转矩基本平衡，重物61保持不动，差速传动 装置3'的壳体37'不转动，行星齿轮35在 公转的同时自转，带动第二锥形齿轮34转动。于是，来自风轮1的动力被传递给作为差 速传动装置3'输出端的第二半轴33。第二半轴33驱动发电机5正常运转。当风力超出设计范围时，经第一半轴31'、行星齿轮架36'和行星齿轮35作用 在第一锥形齿轮32'上的转矩增加，大于重物61通过壳体37'在第一锥形齿轮32'上产 生的转矩，于是，第一锥形齿轮32'转动，带动壳体37'提升重物，从而将多余的风能 转换为重物的势能，即储能。于此同时，第二锥形齿轮34仍保持平稳转动，使发电机5 仍像被设计范围内的风力驱动那样平稳地产生电能。当没有风时，行星齿轮35对第一锥形齿轮32'不再作用有转矩，于是在重物重 力所产生的转矩作用下，差速传动装置3'的壳体37'转动，带动第一锥形齿轮32'转 动。由于单向传动装置2的反向动力传递被锁止或者不能反转，所以，行星齿轮35只能 自转，差速传动装置3'变成了通过主要作为惰轮的行星齿轮35啮合的两个锥形齿轮所 构成的传动系统，从而在第一锥形齿轮32'的驱动下，第二锥形齿轮34和第二半轴33沿 原来的转动方向继续转动。因此，在没有风的情况下，利用储存的重物势能，发电机5 继续发电。接下来，参照图5和图6描述根据本发明第三实施例的风力发电设备。其中， 图5是根据本发明第三实施例的风力发电设备的原理示意图。图6是图5中差速传动装 置和控制装置的示意性剖视图。如图5和图6所示，根据本发明第三实施例的风力发电设备包括作为自然力输入 端的风轮1和具有输入轴51的发电机5，在风轮1和发电机5之间进一步包括差速传动 装置和控制装置。本实施例的差速传动装置与图2所示的差速传动装置2结构类似，包 括与风轮1相连并作为第一工作端的第一半轴71、与第一半轴一体形成的第一锥形齿轮 72、与电极5的输入轴51相连并作为第二工作端的第二半轴73、与第二半轴73 —体形成的第二锥形齿轮74、位于第一、第二锥形齿轮72、74之间并同时与这两个锥形齿轮啮合 的多个行星齿轮75、支撑这些行星齿轮75的行星齿轮架76以及包围上述部件并与行星齿 轮架76—体形成、作为第三工作端的壳体77。在本实施例中第一工作端(第一半轴71) 和第三工作端(壳体77)作为动力输入端，第二工作端(第二半轴73)作为动力输出端。与本发明第一、二实 施例不同的是，本发明第三实施例的壳体77 (第三工作端) 不再与重物(储能装置)相连，而是同一个控制装置相连。本发明的控制装置是根据作 为一个输入端的第一半轴的转动情况和发电机输出情况(包括相位)，控制作为另一个输 入端的壳体的转动，从而使作为输出端的第二半轴73按照要求的转速和相位转动。根据 本发明，一方面能够将第二半轴73的转速精确稳定所要求的范围内，进而使发电机平稳 运行；另一方面能够调整第二半轴73相对第一半轴71的转动相位，使发电机能够调整其 电力输出的相位，从而使风力发电设备有可能直接并入相关电网，而不再需要传统并网 所需的复杂、昂贵的调控设备。在图6所示的示例性的具体例子中，本实施例的控制装置包括与壳体77 —体形 成的蜗轮81和用来驱动蜗轮81的蜗杆82。虽然图中没有示出，本发明的控制装置还包 括一个控制电路和驱动蜗杆82用的电机，控制电路能够接收关于第一半轴71转动情况和 发电机5的电力输出情况的信号并据此控制电机的启动和停止。例如，当控制电路确认 发电机的电力输出与并网所要求的相位有一定差距时，启动电机驱动蜗杆82转动，带动 与蜗轮81 —体形成的壳体77转动，从而消除发电机电力输出与并网要求间的相位差。这里所用电机例如但不限于步进电机。另外，本领域技术人员可以理解，本发 明并不限于蜗轮蜗杆式的控制装置，现有技术中公知的各种其他速度控制装置也都可以 用来实现本发明的控制装置。本领域技术人员还可以理解，本发明第三实施例可以同第一或者第二实施例组 合使用。例如，将第三实施例中的差速传动装置(作为第二差速传动装置)及其控制控 制置于图1或图3所示的限速装置4和发电机5之间。上面参照附图对本发明进行了具体的描述。但是，本领域技术人员应该理解， 上面的具体描述仅仅是举例性质的，用于说明性的目的，并非是用来限制本发明的保护 范围。本发明的保护范围仅由权利要求限定。得益于本发明的教导，本领域技术人员在 不超出本发明保护范围的情况下可以根据具体情况对本发明做出各种变型、修改或者替 换，例如将行星齿轮架直接用来挂重物或者在其上面直接形成蜗轮，从而省略掉壳体。
权利要求
1.一种自然力发电设备，包括接受自然力的自然力输入端和具有输入轴的发电机， 其特征在于，所述自然力发电设备还包括单向传动装置，所述单向传动装置具有输入端和输出端，所述单向传动装置的输入 端与所述自然力输入端相连，用于接收来自所述自然力输入端的动力；差速传动装置，所述差速传动装置具有第一工作端、第二工作端和第三工作端， 所述第一工作端与所述单向传动装置的输出端相连，用于接收来自所述自然力输入端的 动力，所述第二工作端与所述发电机的输入轴相连，用于向所述发电机的输入轴传递动 力；储能装置，所述储能装置与所述差速传动装置的第三工作端相连，用于储存来自所 述差速传动装置的第一工作端的动力，并能够将所储存的动力经第三工作端传递给所述 差速传动装置的第二工作端；限速装置，所述限速装置位于所述发电机和所述差速传动装置之间，用于在所述发 电机的输入轴的转速超过预定转速的情况下产生阻止所述输入轴转速增加的制动力。
2.如权利要求1所述的自然力发电设备，其特征在于，所述差速传动装置包括 第一半轴，所述第一半轴与所述单向传动装置的输出端相连，构成所述差速传动装置的第一工作端；与所述第一半轴一体形成的第一锥形齿轮；第二半轴，所述第二半轴与所述发电机的输入轴相连，构成所述差速传动装置的第二工作端；与所述第二半轴一体形成的第二锥形齿轮；多个行星齿轮，位于所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮之间并同时与所述第一 锥形齿轮和所述第二锥形齿轮啮合；支撑所述多个行星齿轮的行星齿轮架；壳体，所述与所述行星齿轮架一体形成，构成所述差速传动装置的第三工作端。
3.如权利要求1所述的自然力发电设备，其特征在于，所述差速传动装置包括 第一半轴，所述第一半轴与所述单向传动装置的输出端相连，构成所述差速传动装置的第一工作端； 第一锥形齿轮；第二半轴，所述第二半轴与所述发电机的输入轴相连，构成所述差速传动装置的第二工作端；与所述第二半轴一体形成的第二锥形齿轮；多个行星齿轮，位于所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮之间并同时与所述第一 锥形齿轮和所述第二锥形齿轮啮合；行星齿轮架，所述行星齿轮架支撑所述多个行星齿轮并与所述第一半轴一体形成； 壳体，所述壳体与所述第一锥形齿轮一体形成，构成所述差速传动装置的第三工作端。
4.如权利要求2或者3所述的自然力发电设备，其特征在于，所述储能装置包括 长索，所述长索的一端固定在所述差速传动装置的壳体上；重物，所述重物固定在所述长索的另一端。
5.如权利要求1所述的自然力发电设备，其特征在于，在所述发电机和所述限速装置 之间还包括第二差速传动装置，所述第二差速传动装置包括与所述差速传动装置的第二工作端相连的第一半轴，与所述第二差速传动装置的所述第一半轴一体形成的第一锥形齿轮，与所述发电机的输入轴相连的第二半轴，与所述第二差速传动装置的所述第二半轴一体形成的第二锥形齿轮， 多个行星齿轮，位于所述第二差速差动装置的所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿 轮之间并同时与所述第二差速差动装置的所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮啮合， 支撑所述第二差速差动装置的所述多个行星齿轮的行星齿轮架，以及 与所述第二差速差动装置的所述行星齿轮架一体形成的壳体； 控制装置，与所述第二差速差动装置的所述壳体相连，控制所述第二差速差动装置 的所述壳体的转动。
6.如权利要求5所述的自然力发电设备，其特征在于，所述控制装置包括 与所述第二差速差动装置的所述壳体一体形成的蜗轮；驱动所述蜗轮的蜗杆； 驱动所述蜗杆的电机； 控制所述电机的控制电路。
7.—种自然力发电设备，包括接受自然力的自然力输入端和具有输入轴的发电机， 其特征在于，所述自然力发电设备还包括差速传动装置，所述差速传动装置具有用作输入端的第一工作端、用作输出端的第 二工作端和用作另一个输入端的第三工作端，所述第一工作端与自然力输入端相连，用 于接收来自所述自然力输入端的动力，所述第二工作端与所述发电机的输入轴相连，用 于向所述发电机的输入轴传递动力；以及控制装置，所述控制装置与所述差速传动装置的第三工作端相连，用于控制所述第 三工作端的输入。
8.如权利要求7所述的自然力发电设备，其特征在于，所述差速传动装置包括 第一半轴，所述第一半轴与所述自然力输入端相连，构成所述差速传动装置的第一工作端；与所述第一半轴一体形成的第一锥形齿轮；第二半轴，所述第二半轴与所述发电机的输入轴相连，构成所述差速传动装置的第二工作端；与所述第二半轴一体形成的第二锥形齿轮；多个行星齿轮，位于所述第一锥形齿轮和所述第二锥形齿轮之间并同时与所述第一 锥形齿轮和所述第二锥形齿轮啮合；支撑所述多个行星齿轮的行星齿轮架；以及壳体，所述与所述行星齿轮架一体形成，构成所述差速传动装置的第三工作端。
9.如权利要求8所述的自然力发电设备，其特征在于，所述控制装置包括 与所述壳体一体形成的蜗轮；驱动所述蜗轮的蜗杆； 驱动所述蜗杆的电机；以及 控制所述电机的控制电路。
10. —种发电机组，其特征在于，所述的发电机组包括多个如权利要求1和/或权利 要求7所述的自然力发电设备
全文摘要
本发明公开了一种诸如风力发电设备的自然力发电设备以及由这种发电设备组成的发电机组，能够以简单的结构和低廉的成本实现电力持续稳定的输出。本发明的发电设备包括与自然力输入端相连的单向传动装置、与单向传动装置相连的差速传动装置、与差速传动装置相连的储能装置以及位于差速传动装置和发电机之间的限速装置。差速传动装置具有与单向传动装置相连的第一工作端、与发电机相连的第二工作端和与储能装置相连的第三工作端。
文档编号H02K7/18GK102025220SQ20091017552
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者高则行 申请人:高则行