一种用于风电齿轮箱的传动机构的制作方法

本发明涉及风力发电，尤其涉及一种用于风电齿轮箱的传动机构。

背景技术：

1、风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机，风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成，常用于风能源较为发达的地区，风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。

2、目前风力发电机上的风轮依托风轮轴驱动齿轮箱进行转速调节，实现风能向机械功的转换，再驱动发电机工作，将机械功转换为电能，实现风力发电，其中齿轮箱作为根据风能调节驱动发电机工作转速的重要装置，属于风力发电机组中必不可少的传动机构。

3、可现有技术中的齿轮箱的输入端与风轮轴相连，其转速完全依赖风轮在风力作用下的转动，由于自然界中风力的大小不稳定，且多不连续，风轮在不稳定的风力作用下转速难以保持转动，在风力减弱时，向齿轮箱传递的机械功也随之下降，难以保持推动发电机工作，导致发电工作断断续续，通常在这种状态下为保护发电机，多采取停机措施，结合并网指标的分配，导致部分风力不稳地区的弃风率居高不下，鉴于此，我们提出一种用于风电齿轮箱的传动机构。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种用于风电齿轮箱的传动机构，以解决当前因风力不稳定、不连续，而风轮在不稳定的风力作用下转速难以保持转动，导致发电工作断断续续，甚至停机，致使部分风力不稳地区弃风率居高不下的技术问题。

2、为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：设计一种用于风电齿轮箱的传动机构，包括塔体、安装于塔体顶端的机舱以及设置于机舱前端的风轮：

3、所述机舱内设置有齿轮传动机构，且所述齿轮传动机构的尾端设有用于机械能向电能转换的发电机，所述齿轮传动机构的前端与所述风轮相连，用于风能向机械能的转换；

4、所述齿轮传动机构包括用于转速提升的高速传动组件、设于高速传动组件前端低速传动组件以及安装于低速传动组件前端的端盖，所述低速传动组件包括壳体、设于壳体内的低速行星组以及可转动设于壳体内中心处的传动轴，所述低速行星组的一侧安装有用于驱动低速行星组转动的动能回收组件，且所述传动轴的一端安装有与所述动能回收组件相连的离心连轴组件；

5、所述离心连轴组件包括轴套，所述轴套内一侧转动安装有与所述传动轴固定连接的转轴，且所述转轴的外缘面上固定安装有棘轮，所述轴套的内缘面呈环形阵列开设有多个收缩腔，且所述收缩腔内一侧形成有限位部，所述收缩腔内两侧转动安装有受离心力影响而改变工作位置的棘爪组件，且所述棘轮的外缘面上呈环形阵列开设有多个供棘爪组件抵入的内凹自锁式啮合槽；

6、所述棘爪组件受轴套转速影响而进入收缩腔内的位置为高速收拢位置，且所述棘爪组件受轴套转速影响而抵接限位部的位置为低速弹出位置，当所述棘轮转速大于所述轴套、且所述棘爪组件进入低速弹出位置时所述轴套受棘轮推动助力，实现动能回收，当所述轴套转速大于所述棘轮、且所述棘爪组件进入高速收拢位置时所述轴套解除与棘轮间的摩擦，实现动能输送。

7、优选地，所述低速行星组包括多根以传动轴为轴心呈环形分布于所述壳体内的行星轴、单向转动设于传动轴外缘面上的从动齿轮以及转动设置于壳体内壁处的齿环，多根所述行星轴的外缘面上均转动安装有主动轮，且多个所述主动轮均与所述从动齿轮和所述齿环啮合配合。

8、优选地，所述动能回收组件包括机架，所述机架内两侧之间的顶部和底部分别转动安装有输入轴和输出轴，且所述风轮安装于所述输入轴的一端，所述输入轴和所述输出轴的外缘面上共同设有与所述轴套法兰连接的联动机构，且所述机架两侧的底部均固定设置有与所述联动机构啮合的分布式传动组件。

9、优选地，所述联动机构包括固定安装于所述输入轴上的传动齿轮a以及固定安装于输出轴上两侧的传动齿轮b和端面齿轮，所述传动齿轮b与所述传动齿轮a啮合配合。

10、优选地，所述分布式传动组件包括支撑架，所述支撑架内两侧之间的顶部转动安装有延伸至所述机架内的蜗杆，且所述蜗杆的一端固定安装有与所述端面齿轮啮合的锥齿轮a，所述支撑架内沿长度方向转动设置有与所述蜗杆轴线垂直的轴杆，且所述轴杆的外缘面两侧均固定安装有锥齿轮b，所述轴杆的外缘面一端设置有与所述锥齿轮b固定连接的蜗轮，且所述蜗轮与所述蜗杆啮合配合，所述轴杆的外缘面上居中安装有与两个所述锥齿轮b啮合的同步机构，所述轴杆与所述行星轴连接。

11、优选地，所述同步机构包括固定安装于所述轴杆外缘面上的套筒，所述套筒的两侧均居中构造有同步轴，且所述同步轴的外缘面上转动安装有与两个所述锥齿轮b啮合的伞齿轮。

12、优选地，所述棘爪组件包括转动设置于所述收缩腔内两侧的圆轴，所述圆轴的外缘面上固定安装有与所述内凹自锁式啮合槽啮合配合的外凸式棘爪主体，且所述圆轴的外缘面两侧均套设有扭簧，所述扭簧的两端分别与所述外凸式棘爪主体和所述收缩腔一侧连接。

13、优选地，所述外凸式棘爪主体远离所述圆轴的一端形成有弧形凸键，且所述内凹自锁式啮合槽上形成有供所述弧形凸键插入的弧形凹槽。

14、优选地，所述高速传动组件包括后盖、中壳以及前盖，所述中壳内安装有行星齿轮组，且所述发电机固定安装于所述后盖一侧，所述发电机的机轴穿过所述后盖的一端与所述行星齿轮组相连，且所述后盖、中壳、前盖通过螺栓固定，所述行星齿轮组延伸出前盖的一端与所述传动轴连接。

15、本发明的目的之二在于提供一种使用上述用于风电齿轮箱的传动机构回收动能的方法，包括下列步骤：

16、s1、高速稳定气流发电；

17、当风力流速高、且流速稳定时，风轮受风力影响而转动，以通过输入轴和输出轴配合联动机构，将机械能传递至两个分布式传动组件，并由两个分布式传动组件同步驱动两个安装有主动轮的行星轴转动，以同步驱动单向转动设于传动轴上的从动齿轮带动传动轴转动，配合高速传动组件实现对于发电机的推动，由于风轮受高流速气流影响而高速转动，带动轴套高速旋转，旋转时产生的离心力大于扭簧作用于圆轴的扭矩，使多个外凸式棘爪主体分别进入对应的收缩腔内，致使棘爪组件进入高速收拢位置，减少安装有多个棘爪组件的轴套与转轴之间的摩擦，便于发电机在高速稳定气流的帮助下进入工作状态，实现高速稳定气流发电；

18、s2、高速不稳定气流发电；

19、当风力流速高、但流速不稳定时，风轮受风力影响而转动，以通过输入轴和输出轴配合联动机构，将机械能传递至两个分布式传动组件，并由两个分布式传动组件同步驱动两个安装有主动轮的行星轴转动，以同步驱动单向转动设于传动轴上的从动齿轮带动传动轴转动，配合高速传动组件实现对于发电机的推动，由于风轮受高流速气流影响而高速转动，带动轴套高速旋转，旋转时产生的离心力大于扭簧作用于圆轴的扭矩，使多个外凸式棘爪主体分别进入对应的收缩腔内，致使棘爪组件进入高速收拢位置，但随着气流流速的起伏变化，气流流速降低而导致轴套旋转时产生的离心力小于扭簧作用于圆轴的扭矩时，多个棘爪组件会进入低速弹出位置，通过发电机和高速传动组件内残余的机械能驱动单向转动设有从动齿轮上的传动轴带动安装有棘轮的转轴转动，通过安装有多个棘爪组件的轴套配合与多个棘爪组件啮合的棘轮将机械能传递于联动机构，以通过回收的机械能保障安装于输入轴上风轮的转速，以降低气流流速变化对于风轮转动状态的影响，便于发电机在高速不稳定气流的帮助下保持工作状态，实现高速不稳定气流发电；

20、s3、低速稳定气流发电；

21、当风力流速低、但流速稳定时，风轮受风力影响而转动，以通过输入轴和输出轴配合联动机构，将机械能传递至两个分布式传动组件，并由两个分布式传动组件同步驱动两个安装有主动轮的行星轴转动，以同步驱动单向转动设于传动轴上的从动齿轮带动传动轴转动，配合高速传动组件实现对于发电机的推动，由于风轮受气流流速低影响而低速转动，带动轴套低速旋转，旋转时产生的离心力小于扭簧作用于圆轴的扭矩时，在多个扭簧的作用下使多个外凸式棘爪主体分别由对应的收缩腔内弹出，致使棘爪组件进入低速弹出位置，使得多个圆轴与棘轮上的多个内凹自锁式啮合槽啮合配合，以在气流不稳定时进行动能回收，保障安装于输入轴上风轮的转速，实现低速稳定气流发电；

22、s4、低速不稳定气流发电；

23、当风力流速低、且流速不稳定时，风轮受风力影响而转动，以通过输入轴和输出轴配合联动机构，将机械能传递至两个分布式传动组件，并由两个分布式传动组件同步驱动两个安装有主动轮的行星轴转动，以同步驱动单向转动设于传动轴上的从动齿轮带动传动轴转动，配合高速传动组件实现对于发电机的推动，由于受风轮气流流速低影响而低速转动，带动轴套低速旋转，旋转时产生的离心力小于扭簧作用于圆轴的扭矩时，在多个扭簧的作用下使多个外凸式棘爪主体分别由对应的收缩腔内弹出，使得多个圆轴与棘轮上的多个内凹自锁式啮合槽啮合配合，致使棘爪组件进入低速弹出位置，当气流流速不稳定而导致风轮转速高低起伏甚至停转时，通过发电机和高速传动组件内残余的机械能驱动单向转动设有从动齿轮上的传动轴带动安装有棘轮的转轴转动，通过安装有多个棘爪组件的轴套配合与多个棘爪组件啮合的棘轮将机械能传递于联动机构，以通过回收的机械能保障安装于输入轴上风轮的转速，以降低气流流速变化对于风轮转动状态的影响，保障发电机在低速不稳定气流下的工作状态，实现低速不稳定气流发电。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

25、1、本发明通过风轮带动低速传动组件和高速传动组件转动进行风能向机械能的转换，再通过低速传动组件和高速传动组件驱动发电机转动，以实现机械能向风能的转换，转换时，通过传动轴一端安装的离心连轴组件与输出轴的连接，在安装于传动轴的棘轮转速比安装于输出轴的轴套转速大，且轴套内设置的多个棘爪组件进入低速弹出位置后，受风力影响而导致风轮转速高低起伏时，通过多个进入低速弹出位置的棘爪组件与开设有多个内凹自锁式啮合槽的棘轮相啮合，通过发电机和高速传动组件内残余的机械能驱动单向转动设有从动齿轮上的传动轴带动安装有棘轮的转轴转动，通过安装有多个棘爪组件的轴套配合与多个棘爪组件啮合的棘轮将机械能传递于联动机构，以通过回收的机械能保障安装于输入轴上风轮的转速，以降低气流流速变化对于风轮转动状态的影响，保障发电机在低速不稳定气流下的工作状态，避免发电工作断断续续而损伤发电机的问题出现，无需采取停机措施，降低部分风力不稳地区的弃风率。

26、2、本发明通过低速传动组件将风轮产生的机械内传递于高速传动组件，再通过高速传动组件推动发电机进入工作状态，风轮产生的机械能通过安装有传动齿轮a的输入轴对安装有传动齿轮b和端面齿轮的输出轴的驱动，从而通过两根安装有锥齿轮a的蜗杆带动安装有蜗轮的轴杆转动，实现向两个行星轴的机械能传输，以通过安装有主动轮的行星轴带动单向转动安装于传动轴上的从动齿轮转动，并在齿环的帮助下实现多个主动轮的同步转动，配合高速传动组件完成对于发电机的推动，采用双轴驱动的方式带动发电机工作，机械能传递的稳定性较强，可避免因气流流速不稳而导致机械能传输效率下降的问题；

27、3、本发明通过分布式传动组件实现动能回收组件向低速行星组的动能传输，动能传输时，为减少低速旋转状态下作用于轴杆的扭矩，当蜗杆带动蜗轮转动时，蜗轮同步带动两个锥齿轮b转动，配合两个分别与两个锥齿轮b啮合配合的伞齿轮，同步驱动轴杆转动，大幅降低作用于轴杆的扭矩，并避免扭矩脉动的问题。