專利名稱：一種帶球鉸底座的垂直軸風(fēng)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型垂直軸風(fēng)電機(jī)組，尤其是一種帶球鉸底座的垂直軸 風(fēng)電機(jī)組。
技術(shù)背景目前，風(fēng)力發(fā)電的主要設(shè)備有兩種，水平軸風(fēng)電機(jī)組和垂直軸風(fēng)電機(jī)組， 這兩類機(jī)組的結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)行工況和采用的設(shè)備不完全相同。水平軸風(fēng)電機(jī) 組的葉片繞平行于地面的水平軸旋轉(zhuǎn)，被普遍應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電中。垂直軸風(fēng)電機(jī)組的葉片繞垂直與地面的豎軸旋轉(zhuǎn)，典型的垂直軸風(fēng)電機(jī)組是Darrieus 型。1931年Darrieus在美國申請了專利，提出了一種垂直軸風(fēng)電機(jī)組。上世紀(jì)80-90年代，國外出現(xiàn)了大量的垂直軸風(fēng)電機(jī)組，并且研制了4 兆瓦的Darrieus風(fēng)電機(jī)組。Darrieus型垂直軸風(fēng)電機(jī)組一般由頂部軸承裝 置、風(fēng)輪、回轉(zhuǎn)支撐裝置、軟連接、制動系統(tǒng)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、鋼絲繩張 緊及阻尼系統(tǒng)、電氣及控制系統(tǒng)等組成。風(fēng)輪由葉片、主軸、橫支撐等組成。 由于風(fēng)輪垂直安裝，所以Darrieus型垂直軸風(fēng)電機(jī)組一般都在風(fēng)輪底部設(shè) 回轉(zhuǎn)支撐裝置，上端設(shè)頂部軸承裝置，采用鋼絲繩在風(fēng)輪的頂端與地面拉緊 固定。風(fēng)輪在氣動載荷的作用下旋轉(zhuǎn)通過軟連接、齒輪箱驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。 其中的軟連接由膜片聯(lián)軸器和球鉸組成，膜聯(lián)軸器用來傳遞扭矩，并隔離風(fēng) 輪主軸的偏擺和振動，改善齒輪箱輸入軸的工作狀況。由于膜聯(lián)軸器不能承 受風(fēng)輪的自重和鋼絲繩在垂直方向向下的壓力，所以軟連接還包括了一個球 鉸。這樣的結(jié)構(gòu)存在著2個技術(shù)問題 一是機(jī)組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不僅需要軟連接 而且還需要固定回轉(zhuǎn)支撐裝置和軟連接的鋼結(jié)構(gòu)或者混凝土支架；二是機(jī)組 的回轉(zhuǎn)支撐裝置和軟連接固定在支架上，齒輪箱和發(fā)電機(jī)通過底座直接固定 在地面上，由于受到膜片聯(lián)軸器變形量的限制，在風(fēng)輪主軸有大的偏擺和振 動的情況下，膜片聯(lián)軸器和齒輪箱經(jīng)常受到損傷。現(xiàn)有的產(chǎn)品和技術(shù)還沒有 能夠解決上述2個突出的問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出了一種帶球鉸底座的垂直軸風(fēng)電機(jī)組，包括彈性支撐4、球 鉸底座5和直驅(qū)發(fā)電機(jī)3，其中直驅(qū)發(fā)電機(jī)3安裝固定在球鉸底座5上，球鉸底 座的四周布置有彈性支撐4。本發(fā)明的技術(shù)方案還可以是 一種垂直軸風(fēng)電機(jī)組，包括頂部軸承裝置l、風(fēng)輪2、直驅(qū)發(fā)電機(jī)3、彈性支撐4、球鉸底座5、電氣及控制系統(tǒng)6、 機(jī)房7、鋼絲繩系統(tǒng)8;其中，風(fēng)輪2的上端通過頂部軸承裝置1由鋼絲繩 系統(tǒng)8與地面拉緊，風(fēng)輪的下端直接連接直驅(qū)發(fā)電機(jī)3的輸入軸，直驅(qū)發(fā)電 機(jī)3安裝固定在球鉸底座5上，球鉸底座的四周布置有彈性支撐4。上述帶球鉸底座的垂直軸風(fēng)電機(jī)組的球鉸底座的結(jié)構(gòu)為球鉸頂座9通 過螺栓和直驅(qū)發(fā)電機(jī)3連接，球鉸底座10安裝固定在地面的地腳螺栓上， 球鉸頂座9和球鉸底座10連接部分為同心同直徑的球體。球鉸頂座9和球 鉸底座10用耐磨材料球墨鑄鐵鑄造制造，上面開有儲油槽,結(jié)構(gòu)還包括11 卸油口、 12橡膠密封、13加油口。本發(fā)明的有益效果有三 一是由于機(jī)組的主要設(shè)備安裝在球鉸底座上， 直驅(qū)發(fā)電機(jī)將和風(fēng)輪一起偏擺，這樣就可以避免直驅(qū)發(fā)電機(jī)徑向軸承因?yàn)轱L(fēng) 輪的偏擺而受力，改善了直驅(qū)發(fā)電機(jī)的工作狀況；二是可以根據(jù)機(jī)組振動性能要求準(zhǔn)確的計算彈性支撐的剛度系數(shù)等參數(shù)，設(shè)計和制造滿足機(jī)組動態(tài)性能的彈性支撐來確保機(jī)組整體的動態(tài)性能和穩(wěn)定性能；三是可以取消膜片聯(lián)軸器和球鉸組成的軟連接，簡化了支架結(jié)構(gòu)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。 圖l:帶球鉸底座的垂直軸風(fēng)電機(jī)組組成 圖2:球鉸底座結(jié)構(gòu)圖中，l.頂部軸承裝置、2.風(fēng)輪、3.直驅(qū)發(fā)電機(jī)、4.彈性支撐、5.球鉸 底座、6.電氣及控制系統(tǒng)、7.機(jī)房、8.鋼絲繩系統(tǒng)、9.球鉸頂座IO.球鉸底 座、ll.卸油口、 12.橡膠密封、13.加油口。
具體實(shí)施方式
在圖1中，風(fēng)輪2的上端通過頂部軸承裝置1由鋼絲繩系統(tǒng)8與地面拉緊，風(fēng)輪2的下端直接連接直驅(qū)發(fā)電機(jī)3的輸入軸，直驅(qū)發(fā)電機(jī)3帶有底部 推力軸承、徑向軸承和機(jī)械制動系統(tǒng)，安裝固定在球鉸底座5上。風(fēng)輪2在 風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，直接帶動直驅(qū)發(fā)電機(jī)3，完成風(fēng)力發(fā)電的過程。頂部軸 承裝置1、彈性支撐4、球鉸底座5和鋼絲繩系統(tǒng)8保證了風(fēng)輪的正常旋轉(zhuǎn) 和機(jī)組的穩(wěn)定性能。圖2示出了球鉸底座結(jié)構(gòu)。球鉸頂座9通過螺栓和直驅(qū)發(fā)電機(jī)3連接， 球鉸底座10安裝固定在地面的地腳螺栓上，球鉸頂座9和球鉸底座10連接 部分為同心同直徑的球體，因此當(dāng)球鉸底座10固定在地面后，球鉸頂座9 可以繞球心轉(zhuǎn)動。球鉸頂座9和球鉸底座10可以用耐磨材料制造(例如球 墨鑄鐵鑄造)，上面可以開有儲油槽，可以通過加油口 13注入潤滑油，使得 球鉸頂座9和球鉸底座10連接的球體部分完全浸泡在潤滑油中，以減少阻 力和球體部分的表面磨損，卸油口 ll可以定期將臟油放出，橡膠密封12可 以防止灰塵等進(jìn)入潤滑油中。在這個實(shí)施例中，采用了帶球鉸底座結(jié)構(gòu)。球鉸底座5固定在地面基礎(chǔ) 上，由于直驅(qū)發(fā)電機(jī)3和風(fēng)輪2—起安裝在球鉸底座5上，因此它們將一起 偏擺，可以避免直驅(qū)發(fā)電機(jī)3的輸入軸相對發(fā)電機(jī)定子的偏擺和振動。這樣 的結(jié)構(gòu)就可以取消軟連接，簡化支架結(jié)構(gòu)，改善直驅(qū)發(fā)電機(jī)徑向軸承的工作 狀況和改善機(jī)組整體動態(tài)性能和穩(wěn)定性能。
權(quán)利要求
1. 一種垂直軸風(fēng)電機(jī)組，其特征在于包括彈性支撐(4)、球鉸底座(5)和直驅(qū)發(fā)電機(jī)(3)，其中直驅(qū)發(fā)電機(jī)(3)安裝固定在球鉸底座(5)上，球鉸底座的四周布置有彈性支撐(4)。
2、 一種垂直軸風(fēng)電機(jī)組，其特征在于還包括頂部軸承裝置(1)、風(fēng)輪 (2)、直驅(qū)發(fā)電機(jī)(3)、彈性支撐(4)、球鉸底座(5)、電氣及控制系統(tǒng)(6)、機(jī)房(7)、鋼絲繩系統(tǒng)(8);其中，風(fēng)輪(2)的上端通過頂部軸承裝置(1)由 鋼絲繩系統(tǒng)(8)與地面拉緊，風(fēng)輪的下端直接連接直驅(qū)發(fā)電機(jī)(3)的輸入軸， 直驅(qū)發(fā)電機(jī)(3)安裝固定在球鉸底座(5)上，球鉸底座的四周布置有彈性支撐 (4)。
3、 如權(quán)利要求1和2所述的垂直軸風(fēng)電機(jī)組，其特征在于球鉸底座的 結(jié)構(gòu)為球鉸頂座(9)通過螺栓和直驅(qū)發(fā)電機(jī)(3)連接，球鉸底座(10) 安裝固定在地面的地腳螺栓上，球鉸頂座(9)和球鉸底座(10)連接部分 為同心同直徑的球體，上面開有儲油槽，結(jié)構(gòu)還包括卸油口 (11)、橡膠 密封(12)、加油口 (13)。
4、 如權(quán)利要求l、 2和3所述的垂直軸風(fēng)電機(jī)組，其特征在于球鉸頂座 (9)和球鉸底座(10)用耐磨材料球墨鑄鐵鑄造。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型垂直軸風(fēng)電機(jī)組，尤其是一種帶球鉸底座的垂直軸風(fēng)電機(jī)組。該種形式的風(fēng)電機(jī)組不僅取消膜片聯(lián)軸器和球鉸組成的軟連接，也能夠簡化支架結(jié)構(gòu)，改善直驅(qū)發(fā)電機(jī)徑向軸承的工作狀況，并可以改善機(jī)組系統(tǒng)穩(wěn)定性能。
文檔編號F03D9/00GK101225799SQ20071006275
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月16日
發(fā)明者潘國平, 郭樹言 申請人:北京雙帆科技有限公司