[发明专利]大风轮单级齿轮发电

说明书

本发明属于三叶风轮发电领域。一种超大型风轮结构和驱动发电机方式。

为提高效率，都努力增长叶片长度来取得高的叶尖速，但现有技术都似乎以长叶片的长力臂形式把风能传到轮毂，使轮毂应力集中、制成厚量，叶柄处也特别厚重……还有传动系统链较长：例如用轮毂、拨盘、主轴、齿轮增速箱。

本发明目的简化传动系统，改变轮毂结构，省去大而沉重的机舱，突破风轮大型化的叶片根部应力集中而阻碍大型化的瓶颈关。

图1，主轴1是紧固在塔头2中，主轴不转动，仅仅起了风轮中心的支持作用，不再是传动作用。轮毂3通过轴承，能自由转动。3的筒外园柱面上装有三架互间120°的三副轮撑4(为视图方便，把轮毂3的上下两架轮撑4展成对称布置视图)，内外各齿圈5分别装在内环6和外环7上，并使内环上的齿圈的节园直径A＝30m，外环上的齿圈的节园直径B＝45m。现在用齿圈节园A(Ф30m)驱动发电机M1，齿圈节园B(Ф45m)驱动发电机M2(都分别与各发电机轴上的小齿哈合着)。

三叶风轮的每一单片叶都分内叶11和外叶12(同轴，便于同步变桨距)，方案①内叶11和外叶12都等于50m，在D1处不装风叶，使得叶片向外周大直径上布置，因此D＝230m。

力求减轻风叶重量和少用材料，内外叶尖都张拉张线10(高强度钢园条或碳纤复合材料园带)，9是锥管用法兰装在轮毂3前端。

8是毂耳，每排三只，共三排(互间120°)和轮毂高等级球墨铸铁GGG40.3)共铸一体，每只毂耳8上都有孔，便于每副轮撑4(预先用复合树脂增强材料以模型手工糊制成型)粘接在各排毂耳上，再在轮毂上糊制成三圈环形凸起(似毛竹的竹节环凸起)，强化互隔120°的三副轮撑4(粘接时轮毂轴心线垂直放置)。内环6和外环7上的粘接缺口处与轮撑4都粘合。内外环的截面都略呈流线型截面。

齿圈：设计时把齿圈均分成n等分，每一等分所占弧长尽可能长到可用模具压制，材质是环氧/碳与高强度玻璃纤维或用环氧/增强纤维酚醛塑料压制；最后把n均分的各块齿块用螺钉紧固在内环6和外环7的环形台阶沿靠齐，并使齿块底的凸条定位与内环或外环上的凹槽配入、再用螺钉紧固。

三叶叶尖有三足轴承座13，其中一足是拉张线如图1的张拉线10，另外两足是如图2所示，即风轮的轴向视图的示意图，把三片叶片的叶尖顶用高强度钢丝13a联接成一个等边三角形，以均衡各叶片旋转时的重力加速引起的震颤和不同的弯曲力矩。

齿圈的环形防护罩如图3，用环氧树脂E-51及E502#为固化剂，以碳纤维和高强度玻璃纤维增强复合材料制成。

塔头2截面呈椭圆形，在2的下部是偏航装置14，在14的下面是塔架15，截面圆筒形。

图3是齿轮副的防护圈，圆环板20右侧平面上凸檐f和g(都是环形同心圆)，在发电机M轴处开有一缺口，圆环板20是静止的，在缺口以外的凸檐f和g之间都是实腹平面，在这实腹环形平面上设置数个支撑点，用悬臂、弯臂与图1的塔头2联接固定。21是内环(或外环也同样)的内侧防护圈，21a是凸檐，22是(内或外)环的外侧防护圈，22a是凸檐，M3是发电机的齿轮，5是齿圈(图1)，6(或7)是内环(或7外环)。

优点：①对每一台发电机M1和M2都用单级齿轮发电，并以风轮的叶片部直接传输动能给电机，简化了传动链冗长的能耗；②该种结构有利于向高效率的更大的风轮发展；③风速低时可关掉一台发电机，让另一台继续维持发电。

附图说明：

图1是大风轮单级齿轮发电侧面图。

图2是风轮轴向视图的三叶顶尖张拉线示意图。

图3是大风轮上的齿圈防护圈断面图。