一种具有自润滑的双转子垂直轴风机

本发明涉及发电设备，具体为一种具有自润滑的双转子垂直轴风机。

背景技术：

1、风机为一种能够捕捉风能，将其转换为机械能，再将机械能转化为电能的电力设备。

2、目前，传统单向旋转的垂直轴风机旋转时叶片受到周期变化的交变载荷，特别是这个周期变化的气动力对风机塔架的水平推力和侧向推力较大，实际工程中轴的强度需要谨慎校核。

3、传统的发电机定子不动，转子转动，产生感应电动势，进行发电，只通过转子转动实现发电，发电效率较低；传统风机的齿轮需要人工定期加油，不仅麻烦而且在加油期间，需要停止设备，导致风机发电效率下降。

4、为此，本发明创新性的设计了一种具有自润滑的对转型双转子垂直轴风机装置，通过设计两个对转的双转子风机，可通过叶片载荷峰值谷值叠加相消，抵消侧向气动力对风机塔架和轴受到的风载荷。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出了一种具有自润滑的双转子垂直轴风机，巧妙的利用齿轮自身的转动作为动力源，对发电装置的齿轮进行润滑，通过设置的两个对转的双转子风机，可通过叶片载荷峰值谷值叠加相消，抵消侧向气动力对风机塔架和轴受到的风载荷，降低塔架的晃动。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种具有自润滑的双转子垂直轴风机，其特征在于：包括上风机装置、下风机装置以及发电机装置，所述上风机装置包括上风机支撑杆架和上风机叶片，所述上风机叶片安装在上风机支撑杆架上，所述下风机装置包括下风机支撑杆架和下风机叶片，所述下风机叶片安装在下风机支撑杆架上，所述上风机支撑杆架和下风机支撑杆架同轴转动安装，所述上风机叶片的安装方向与下风机叶片的安装方向相反；

4、所述发电机装置包括发电机转子齿轮、下风机杆齿轮、发电机、发电机定子齿轮、上风机杆齿轮，所述发电机转子齿轮和发电机定子齿轮分别固定在发电机的转子和定子上，所述下风机杆齿轮固定在下风机支撑杆架的一端且与发电机转子齿轮啮合连接，所述上风机杆齿轮固定在上风机支撑杆架的一端且与发电机定子齿轮啮合连接；

5、还包括制动电机装置，所述制动电机装置包括制动电机和制动齿轮，所述制动齿轮通过一齿轮轴连接制动电机的输出轴，所述制动电机装置设置有两个，分别为制动齿轮装置上和制动齿轮装置下，所述制动齿轮装置上中的制动齿轮与下风机杆齿轮啮合，制动齿轮装置下中的制动齿轮与上风机杆齿轮啮合；

6、还包括自润滑装置，所述自润滑装置、润滑油管、油池以及液压泵共同作用对齿轮啮合部位进行喷油润滑，所述自润滑装置上设置有润滑齿轮，所述润滑齿轮与上风机杆齿轮啮合，当上风机杆齿轮转动时，所述自润滑装置带动液压泵做活塞运动使其进行泵油，所述液压泵安装在油池内，所述润滑油管的一端连接在液压泵上，另一端分别对准发电机装置内的多处齿轮啮合部位，包括转子齿轮与下风机杆齿轮的啮合处、下风机杆齿轮与制动齿轮装置上中制动齿轮的啮合处、上风机杆齿轮与制动齿轮装置下中制动齿轮的啮合处。

7、上述结构中：本技术提出的一种具有自润滑的双转子垂直轴风机，包括上风机装置、下风机装置以及发电机装置，上风机装置和下风机装置分别用于带动发电装置进行发电，其中，上风机装置包括上风机支撑杆架和上风机叶片，上风机叶片安装在上风机支撑杆架上，下风机装置包括下风机支撑杆架和下风机叶片，下风机叶片安装在下风机支撑杆架上，发电机转子齿轮和发电机定子齿轮分别固定在发电机的转子和定子上，下风机杆齿轮固定在下风机支撑杆架的一端且与发电机转子齿轮啮合连接，上风机杆齿轮固定在上风机支撑杆架的一端且与发电机定子齿轮啮合连接，上风机叶片的安装方向与下风机叶片的安装方向相反，因此，在外界风的作用下，下风机叶片会带动下风机支撑杆架及其上的下风机杆齿轮同步转动，通过与发电机转子齿轮的啮合，从而带动发电机的转子同步转动；同理，在外界风的作用下，上风机叶片会带动下风机支撑杆架及其上的上风机杆齿轮反向转动，通过与发电机定子齿轮的啮合，带动发电机的定子同步反向转动；由于发电机的定子和转子在上风机叶片和下风机叶片的带动下互为反向转动，能够使发电机的相对转速提高一倍，从而使得发电机的发电效率大大增加。

8、制动电机装置用于实现对下风机杆齿轮和上风机杆齿轮进行制动，其包括制动电机和制动齿轮，制动齿轮通过一齿轮轴连接制动电机的输出轴，制动电机装置设置有两个，分别用于实现对下风机杆齿轮和上风机杆齿轮的单独制动，其中制动齿轮装置上中的制动齿轮与下风机杆齿轮啮合，制动齿轮装置下中的制动齿轮与上风机杆齿轮啮合，在使用时，当风速过大导致发电机转动速度超过最大转速时，此时制动电机装置工作，通过控制制动电机的转速，达到降低风机运行速度，减少风机高速转动带来的破坏和磨损；当风速降低，发电机转速在正常转速范围之内时，将制动电机的输出轴和安装有制动齿轮的齿轮轴进行脱离，使其不会影响发电机的转子和定子的转动。

9、发电机装置的齿轮啮合若润滑不良，将会导致齿轮表面的磨损增加，从而缩短齿轮的使用寿命，而由于发电机装置在塔架的上方，不方便定期地给此装置加入润滑油，为此，本技术还设置了自润滑装置，自润滑装置包括润滑油管、油池以及液压泵，液压泵安装在油池内，所述润滑油管的一端连接在液压泵上，另一端分别对准发电机装置内的多处齿轮啮合部位，如：转子齿轮与下风机杆齿轮的啮合处、下风机杆齿轮与制动齿轮装置上中制动齿轮的啮合处、上风机杆齿轮与制动齿轮装置下中制动齿轮的啮合处，在使用时，润滑齿轮在上风杆齿轮的带动下随之一起转动，当上风机杆齿轮转动时，润滑齿轮会带动自润滑装置做活塞运动从而使其进行泵油，从而使油池内的润滑油通过润滑油管，喷射到上述相应的啮合齿轮上，从而实现啮合齿轮的连续润滑，有效减轻了人工成本，增加了各齿轮的使用寿命。发电机装置外部安装有电机罩。

10、作为本发明的优选技术方案：还包括塔架，所述塔架底端安装有固定底座，所述塔架通过固定底座固定在地面上，所述塔架顶端固定有轴承座，所述上风机杆齿轮与轴承座连接。

11、上述结构中：为使得本装置的发电效果更好，将其安装在具有一定高度的塔架上，在塔架底端安装有固定底座，塔架即通过固定底座固定在地面上，塔架顶端固定有轴承座，上风机杆齿轮与轴承座连接实现本装置的固定。

12、作为本发明的优选技术方案：所述下风机支撑杆架为中空结构，所述上风机支撑杆架插入下风机支撑杆架中且其端部突出下风机支撑杆架形成突出部，所述下风机杆齿轮固定套设在下风机支撑杆架上，所述上风机杆齿轮固定套设在突出部上，所述上风机支撑杆架与下风机支撑杆架之间安装有轴承。

13、上述结构中：下风机支撑杆架为中空结构，在安装时将上风机支撑杆架插入下风机支撑杆架中，上风机支撑杆架的端部突出下风机支撑杆架形成突出部，突出部上安装有上风机杆齿轮，在上风机支撑杆架与下风机支撑杆架之间安装有轴承，方便两者能够单独转动，此种安装方式，能够使得下风机支撑杆架和上风机支撑杆架为同轴安装且能够转动，安装方式简单方便，转动效果更好。

14、作为本发明的优选技术方案：所述发电机装置还包括电机架，所述电机架垂直固定在油池的底部且位于下风机杆齿轮和上风机杆齿轮的一侧，所述发电机通过支架固定在电机架上。

15、上述结构中：电机用于实现发电机的安装和固定，电机架在下风机杆齿轮和上风机杆齿轮的一侧，方便安装在其上的发电机的转子和定子与下风机杆齿轮和上风机杆齿轮啮合。

16、作为本发明的优选技术方案：所述制动电机装置还包括离合器，所述离合器安装在制动电机的输出轴与齿轮轴之间，当发电机转动速度超过最大转速时，所述离合器启动，通过所述离合器连接制动电机的输出轴与齿轮轴，在制动电机的作用下，风机的转速降低，发电机转速降低；当发电机转速降低至正常转速范围之内时，通过所述离合器使制动电机的输出轴和齿轮轴脱离，同理，制动电机装置对上风机装置的转动速度进行控制，使其保持在正常转速范围之类。

17、上述结构中：离合器用于实现制动电机的控制，是制动电机的制动效果更加精准，当发电机转动速度超过最大转速时，所述离合器启动，通过所述离合器连接制动电机的输出轴与齿轮轴，降低风机的转速，使发电机转速降低；当发电机转速降低至正常转速范围之内时，通过所述离合器使制动电机的输出轴和齿轮轴脱离。

18、作为本发明的优选技术方案：还包括用于安装制动电机装置的制动安装架，所述制动安装架设置有两个，一端部分别垂直固定在油池底部且位于下风机杆齿轮和上风机杆齿轮的一侧，所述制动齿轮装置上和制动齿轮装置下分别固定在制动安装架上。

19、上述结构中：制动安装架用于实现制动电机装置的固定，制动齿轮装置上和制动齿轮装置下分别固定在制动安装架上，制动安装架位于下风机杆齿轮和上风机杆齿轮的一侧，方便对其进行制动。

20、作为本发明的优选技术方案：所述液压泵还包括转轴、涡轮、曲柄、连杆、连杆架、导轨架、按压钮、蜗杆架以及蜗杆轴套，所述导轨架固定在油池的底部，所述蜗杆架安装在导轨架上且沿导轨上下滑动设置，所述按压钮固定在蜗杆架的左下方，所述润滑齿轮固定在转轴上且与上风机杆齿轮啮合，所述蜗杆轴套通过轴承安装在蜗杆架内并使得蜗杆架与蜗杆轴套形成转动副结构，所述蜗杆轴套内设置有滑键，所述转轴上设置有键槽，所述滑键安装在键槽内，所述涡轮通过铰链安装在蜗杆架上，所述曲柄固定在涡轮的轴上，当涡轮转动时，带动曲柄同步转动，所述曲柄与连杆铰链连接，所述连杆另一端与连杆架铰链连接，所述连杆架固定在塔架上。

21、上述结构中：自润滑装置的润滑齿轮在上风杆齿轮的作用下转动，带动转轴同步转动，转轴转动带动蜗杆轴套同步转动；蜗杆轴套转动带动涡轮转动；涡轮转动带动曲柄同步转动；曲柄转动带动连杆平面运动；在曲柄连杆的作用下，蜗杆架沿导轨架上下移动；此时蜗杆架上的按压钮将不间断的按压液压泵，从而使油池内的润滑油通过润滑油管，喷射到相应的啮合齿轮上，实现啮合齿轮的连续润滑。

22、作为本发明的优选技术方案：所述上风机叶片和下风机叶片分别设置有三个，所述下风机叶片的大头安装方向与上风机叶片的大头安装方向相反。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、本发明通过设计两个对转的双转子风机，可通过叶片载荷峰值谷值叠加相消，抵消侧向气动力对风机塔架和轴受到的风载荷，能够有效降低塔架的晃动；

25、本发明通过两个对转的上风机和下风机的带动，使得发电机的转子和定子能够同时反向旋转，从而增加了转子相对与定子的转动速度，提高发电效率；

26、本发明通过设计自润滑装置，无需增加额外动力装置，巧妙的利用齿轮自身的转动作为动力源，对发电装置的齿轮进行润滑。