[发明专利]一种带有线齿轮增速装置的小型风力发电机

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机设备，具体涉及到的是一种带有新型线齿轮增速装置的小型风力发电机。

背景技术

风力是一种绿色能源，也是一种可再生能源，具有良好的发展前景。风力发电机，特别是小型风力发电机具有投资小、使用灵活的特点，主要运用于一些有风无电或缺电地区的广大农、牧、渔民以及海岛照明等。目前，小型风力发电机的发展主流是采用直驱式的风力发电，即风轮与发电机直接相连，就是所谓的“无齿轮结构”。但是这种直驱式风力发电的风轮输入转速很低，这就要求电机采用低转速的永磁发电机，这种慢速永磁发电机成本很高而且体积很大，影响了风力发电这种绿色、可再生能源的大面积推广使用，尤其是在广大贫困地区。因此，希望采用半直驱式的风力发电，即用单级齿轮增速传动。在现有技术中，风力发电机的传动增速装置一般为传统齿轮增速机构、蜗轮蜗杆增速机构等，具有制造成本高、体积大、速比小等不足，尤其是单级齿轮传动比比较小，一般不会超过5，若采用多级增速，则齿轮增速器结构相对复杂，体积大，很难小型化，蜗轮蜗杆增速机构传动比比较大，但蜗轮蜗杆的加工要求比较高，所以加工成本也较高，同时蜗轮蜗杆的传动效率也很低，难以满足广大用户的需求。于是，发展一种新型齿轮来满足传统齿轮在小型风力发电中的不足是必然的。线齿轮是由陈扬枝教授提出的一种基于空间共轭曲线啮合原理的新型齿轮，它主要适用于小空间传动，具有体积小、传动比大、没有根切等优点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种带有新型增速装置的小型风力发电机，它能提高发电机的输入转速、减小发电机体积，降低发电机成本。

本发明采用的技术方案如下：

一种带增速传动装置的小型风力发电机，包括塔架、转动地设置在所述塔架顶端的机舱支架、固定在所述机舱支架上的机舱、发电机、通过风力驱动所述发电机的风轮，所述风轮与发电机机之间，连接设置有将风轮的输入转速增速后输出并驱动发电机发电的线齿轮增速装置，线齿轮具有速比大、体积小、制造成本低等优点，线齿轮增速装置能在很小环境风力的情况下，将风轮的低转速输入转变为高转速输出，即一般发电机的转速，因此可弃用价格昂贵的慢速永磁发电机改为普通的廉价发电机，满足广大用户的需求。

进一步地，所述线齿轮增速装置包括线齿轮增速箱、前端连接风轮的主轴、位于线齿轮增速箱内的主动线齿轮和从动线齿轮、设置在线齿轮增速箱内的支撑板，所述线齿轮增速箱位于机舱内且固定在机舱支架上，所述主轴通过位于线齿轮增速箱前端的前端深沟球轴承、前端盖和后端的后端深沟球轴承、后端盖设置在线齿轮增速箱上，所述主动线齿轮通过平键套设在主轴上并由主轴的轴肩和套在主轴上的轴向定位装置对其轴向定位，主动线齿轮和从动线齿轮啮合时的两轴交叉角度为0⁰<θ<180⁰，所述从动线齿轮位于线齿轮增速箱内的一端由支撑板支撑，延伸至线齿轮增速箱外的一端连接发电机，通过采用一对单级线齿轮传动副，即一个主动线齿轮和一个从动线齿轮，线齿均匀的分布在圆柱基体上，线齿轮具有速比大、体积小、制造成本低等优点，重点是能实现在同平面内0⁰<θ<180⁰任意角度交叉轴之间的啮合传动，这使得增速箱在设计时结构简单且具有灵活性。

进一步地，所述主动线齿轮和从动线齿轮啮合时的两轴交叉角度为θ=90⁰，因小型风力发电机所在高空的环境空间有限，同时为了安装方便，采用正交线齿轮啮合传动，可起到缩小机舱的体积与重量的作用。

进一步地，所述塔架顶端与机舱支架之间设置有回转装置，所述回转装置包括固定连接在塔架顶端的回转体、所述回转体通过回转轴承与机舱支架的轴向内腔转动连接，所述发电机位于在机舱支架的轴向内腔中且设置在回转体上方，通过将发电机设置于已有的机舱支架的轴向内腔内的回转体上，则无需在机舱内额外留出发电机的容纳空间，进一步节约机舱的空间、减小机舱的重量。

进一步地，所述的轴向定位装置包括定位套筒或螺母，定位套筒可以通过与轴承及端盖配合实现定位，而螺母则通过螺纹实现定位。

进一步地，所述风轮包括轮毂和设置在轮毂上的叶片，所述叶片的数量为5，安装角度为8.1⁰，风轮与发电机之间设有增速机构，则传动效率和输出转矩相对减小，为了弥补增速机构带来的这些不足，叶片数的增多使得风轮捕捉风能的效率增大，而安装角的增大以及叶片数的增多，使得风轮输出转矩有所提高。