一种风力发电齿轮箱及发电方法

技术领域

本发明属于风力发电齿轮箱技术领域，具体涉及一种风力发电齿轮箱及发电方法。

背景技术

风力发电齿轮箱中重要的一环在于设置箱体，而在箱体中需要发电齿轮组机构，而发电齿轮组机构是否正常工作受箱体内润滑油影响，由于润滑油会受到温度影响，润滑油的粘度通常是选择润滑油时要考虑的重要因素。润滑油的粘度是指其流动的能力或者其内部沿程阻止。举例来说，当一层油膜在一个轴承和一个轴之间形成时，一些油微粒附着在轴的表面，另一些则附着在轴承表面。这就叫切变速率而且它直接受润滑油的粘度和作业时的温度影响。一种低粘度（也称多级油）的稠化油通常有一个较高的切变速率，而单级油通常切变速率较低。既然润滑油有或高或低的切变速率，而且还要保证形成有效的油膜，很显然随着温度的升高，油膜就会掉落导致机械金属磨损。如果粘度太高而切变速率较低，那么内部沿程阻力就会急剧地提高温度，产生一个高温环境，这甚至会引起油膜分解或者导致油品的氧化。所以，这也是为什么要将设备的作业温度考虑进来的重要性。常见的描述粘度的专业术语叫运动粘度，它是分别在40摄氏度和100摄氏度下测出的cSt数值。这些规格通常列在润滑油公司的数据表单中。

润滑油的倾点即使润滑油能够流动的最低温度。它经常被频繁地错误地被当做润滑油粘度选择的标准，举例来说，我们说一种润滑油在零下30度有一个倾点。许多人就会臆想这意味着在周遭环境为零下30度时润滑油可以自由流动到轴承部位，这是一个缪论。这种倾点在零下30度的润滑油顶多在零下30度运行时在油泵里搅拌真到这种搅拌运动引起温度的升高。依此往复，润滑油的粘度有效变稀变薄，然后就开始流动，通过油管到达需润滑部件。通常，这个过程要持续5到10分钟甚至更多，在此期间，由于油层太厚不能流动，可能会引起大范围的机械零件损坏。

传统的发电齿轮组机构直接通过连接轴与发电轴连接，但是受温度影响箱体内润滑油无法正常流动时，发电齿轮组机构在连接轴、发电轴带动下强行运转，会造成发电齿轮组机构松动、倾斜，影响发电齿轮组机构的啮合关系，进而降低发电齿轮组机构的使用寿命，同时发电扇叶机构会造成连接轴弯曲，进而影响发电齿轮组机构无法正常工作，并且传统的风力发电齿轮箱中只要发电扇叶机构转动，发电齿轮组机构就会跟着转动，但是无法达到发电机构正常发电的需求，进而会影响发电机构的使用寿命。

因此，亟需开发一种新的风力发电齿轮箱及发电方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电齿轮箱及发电方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种风力发电齿轮箱，其包括：箱体、发电齿轮组机构、发电轴、柔性传动机构、发电扇叶机构和发电机构；其中所述发电齿轮组机构、柔性传动机构活动安装在箱体内，且所述箱体内存储有润滑油；所述柔性传动机构连接发电齿轮组机构的输入部与发电轴的一端，所述发电扇叶机构安装在发电轴的另一端，且所述发电齿轮组机构的输出部连接发电机构；当所述箱体内润滑油高于倾点且发电扇叶机构的转速高于下限值时，所述发电扇叶机构带动发电轴、柔性传动机构及发电齿轮组机构转动，以驱动所述发电机构进行发电；当所述箱体内润滑油低于倾点且发电扇叶机构的转速高于下限值时，所述发电扇叶机构带动发电轴转动，以拧转所述柔性传动机构消除发电齿轮组机构受润滑油阻碍的应力，直至润滑油在所述箱体内流动后，所述发电齿轮组机构在发电扇叶机构、发电轴及柔性传动机构带动下转动；以及当所述发电扇叶机构的转速低于下限值时，所述柔性传动机构拧转以阻碍发电轴及发电扇叶机构转动。

进一步，所述发电扇叶机构包括：转动架和若干发电叶片；所述转动架、各发电叶片位于箱体外侧；各所述发电叶片环设在转动架上，且所述转动架通过转动轴承连接发电轴的端部；各所述发电叶片、转动架在风力作用下进行转动，进而带动所述发电轴转动。

进一步，所述发电齿轮组机构包括：输入轴、若干转动齿轮和若干输出轴；所述输入轴的一端连接柔性传动机构，所述输出轴的另一端通过相应转动齿轮与各输出轴相连，且各所述转动齿轮中相邻的转动齿轮啮合连接；当所述箱体内润滑油高于倾点时，润滑油对各所述转动齿轮润滑，以使所述输入轴、各转动齿轮及输出轴在发电轴带动下进行转动；当所述箱体内润滑油低于倾点时，润滑油阻碍各所述转动齿轮转动，且所述发电轴在转动时带动柔性传动机构拧转，直至润滑油在所述箱体内流动后，所述输入轴、各转动齿轮及输出轴在发电轴带动下转动。

进一步，所述发电机构包括：风力发电机；所述风力发电机的输入端连接各输出轴；所述风力发电机在各输出轴转动时产生电力进行发电。

进一步，所述箱体内开设有若干齿轮槽，以用于储存润滑油并安装各所述转动齿轮。

进一步，所述柔性传动机构包括：第一转动盘、第二转动盘和柔性传动组件；所述第一转动盘、第二转动盘通过相应轴承安装在箱体内，所述第一转动盘通过柔性传动组件连接第二转动盘；所述第一转动盘与输入轴转动连接，所述第二转动盘与发电轴转动连接；当所述箱体内润滑油高于倾点且发电扇叶机构的转速高于下限值时，所述发电扇叶机构带动第二转动盘、柔性传动组件、第一转动盘及输入轴转动；当所述箱体内润滑油低于倾点且发电扇叶机构的转速高于下限值时，所述第二转动盘在发电轴带动下进行转动，且所述柔性传动组件发生拧转以消除各转动齿轮受润滑油阻碍的应力，直至润滑油在所述箱体内流动后，所述发电扇叶机构带动第二转动盘、柔性传动组件、第一转动盘及输入轴转动；当所述发电扇叶机构的转速低于下限值时，所述第二转动盘在发电轴带动下进行转动，以使所述柔性传动组件拧转阻碍第一转动盘转动。

进一步，所述柔性传动组件包括：若干柔性金属连接缆；各所述柔性金属连接缆连接第一转动盘与第二转动盘；当各所述转动齿轮在箱体内无阻且第二转动盘的转速高于下限值时，所述第一转动盘在各柔性金属连接缆作用下与第二转动盘同步转动，以带动所述输入轴转动；当各所述转动齿轮在箱体内受阻且第二转动盘的转速高于下限值时，所述第二转动盘带动各柔性金属连接缆扭曲弯折以消除各转动齿轮受润滑油阻碍的应力，直至润滑油在所述箱体内流动后，所述第二转动盘通过各柔性金属连接缆带动第一转动盘及输入轴转动；当所述发电扇叶机构的转速低于下限值时，各所述柔性金属连接缆扭曲弯折以阻碍第二转动盘转动。

进一步，所述箱体内开设有密封槽，以用于安装各所述柔性金属连接缆。

进一步，所述箱体安装在支撑杆的顶部。

另一方面，本发明提供一种采用如上述的风力发电齿轮箱的发电方法，其包括：当箱体内润滑油高于倾点且发电扇叶机构的转速高于下限值时，发电扇叶机构带动发电轴、柔性传动机构及发电齿轮组机构转动，以驱动发电机构进行发电；当箱体内润滑油低于倾点且发电扇叶机构的转速高于下限值时，发电扇叶机构带动发电轴转动，以拧转柔性传动机构消除发电齿轮组机构受润滑油阻碍的应力，直至润滑油在箱体内流动后，发电齿轮组机构在发电扇叶机构、发电轴及柔性传动机构带动下转动；以及当发电扇叶机构的转速低于下限值时，柔性传动机构拧转以阻碍发电轴及发电扇叶机构转动。

本发明的有益效果是，本发明通过在箱体内设置柔性传动机构，并通过柔性传动机构连接发电轴和发电齿轮组机构，能够在发电齿轮组机构在箱体内受到润滑油阻碍时进行软启动，柔性传动机构能够变形吸收发电齿轮组机构受到的应力，对发电齿轮组机构进行保护，并且通过柔性传统机构代替传统连接轴，柔性传动机构无论变形或弯曲均不会影响发电齿轮组机构正常工作，同时只有在发电扇叶机构的转速高于下限值时，柔性传动机构才会跟着转动从而达到发电机构正常发电的需求。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的风力发电齿轮箱的结构图；

图2是本发明的发电扇叶机构的结构图；

图3是本发明的转动架的结构图；

图4是本发明的箱体的外部结构图；

图5是本发明的箱体的内部结构图；

图6是本发明的柔性传动机构的结构图。

图中：

1、箱体；11、齿轮槽；12、密封槽；

2、发电齿轮组机构；21、输入轴；22、转动齿轮；23、输出轴；

3、发电轴；

4、柔性传动机构；41、第一转动盘；42、第二转动盘；43、柔性传动组件；431、柔性金属连接缆；44、轴承；

5、发电扇叶机构；51、转动架；52、发电叶片；53、转动轴承；

6、支撑杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

在本实施例中，如图1至图6所示，本实施例提供了一种风力发电齿轮箱，其包括：箱体1、发电齿轮组机构2、发电轴3、柔性传动机构4、发电扇叶机构5和发电机构；其中所述发电齿轮组机构2、柔性传动机构4活动安装在箱体1内，且所述箱体1内存储有润滑油；所述柔性传动机构4连接发电齿轮组机构2的输入部与发电轴3的一端，所述发电扇叶机构5安装在发电轴3的另一端，且所述发电齿轮组机构2的输出部连接发电机构；当所述箱体1内润滑油高于倾点且发电扇叶机构5的转速高于下限值时，所述发电扇叶机构5带动发电轴3、柔性传动机构4及发电齿轮组机构2转动，以驱动所述发电机构进行发电；当所述箱体1内润滑油低于倾点且发电扇叶机构5的转速高于下限值时，所述发电扇叶机构5带动发电轴3转动，以拧转所述柔性传动机构4消除发电齿轮组机构2受润滑油阻碍的应力，直至润滑油在所述箱体1内流动后，所述发电齿轮组机构2在发电扇叶机构5、发电轴3及柔性传动机构4带动下转动；以及当所述发电扇叶机构5的转速低于下限值时，所述柔性传动机构4拧转以阻碍发电轴3及发电扇叶机构5转动。

在本实施例中，本实施例通过在箱体1内设置柔性传动机构4，并通过柔性传动机构4连接发电轴3和发电齿轮组机构2，能够在发电齿轮组机构2在箱体1内受到润滑油阻碍时进行软启动，柔性传动机构4能够变形吸收发电齿轮组机构2受到的应力，对发电齿轮组机构2进行保护，并且通过柔性传统机构代替传统连接轴，柔性传动机构4无论变形或弯曲均不会影响发电齿轮组机构2正常工作，同时只有在发电扇叶机构5的转速高于下限值时，柔性传动机构4才会跟着转动从而达到发电机构正常发电的需求。

在本实施例中，所述发电扇叶机构5包括：转动架51和若干发电叶片52；所述转动架51、各发电叶片52位于箱体1外侧；各所述发电叶片52环设在转动架51上，且所述转动架51通过转动轴承53连接发电轴3的端部；各所述发电叶片52、转动架51在风力作用下进行转动，进而带动所述发电轴3转动。

在本实施例中，转动架51起安装各发电叶片52的作用，同时转动架51能够通过转动轴承53带动发电轴3转动，实现风能与动能转换。

在本实施例中，所述发电齿轮组机构2包括：输入轴21、若干转动齿轮22和若干输出轴23；所述输入轴21的一端连接柔性传动机构4，所述输出轴23的另一端通过相应转动齿轮22与各输出轴23相连，且各所述转动齿轮22中相邻的转动齿轮22啮合连接；当所述箱体1内润滑油高于倾点时，润滑油对各所述转动齿轮22润滑，以使所述输入轴21、各转动齿轮22及输出轴23在发电轴3带动下进行转动；当所述箱体1内润滑油低于倾点时，润滑油阻碍各所述转动齿轮22转动，且所述发电轴3在转动时带动柔性传动机构4拧转，直至润滑油在所述箱体1内流动后，所述输入轴21、各转动齿轮22及输出轴23在发电轴3带动下转动。

在本实施例中，设置一根输入轴21与多根输出轴23，通过各转动齿轮22实现输入轴21驱动各输出轴23转动，以将动能输出至发电机构。

在本实施例中，所述发电机构包括：风力发电机；所述风力发电机的输入端连接各输出轴23；所述风力发电机在各输出轴23转动时产生电力进行发电。

在本实施例中，风力发电机在各输出轴23驱动下进行工作，实现发电功能。

在本实施例中，所述箱体1内开设有若干齿轮槽11，以用于储存润滑油并安装各所述转动齿轮22。

在本实施例中，齿轮槽11起到存储润滑油的作用，润滑油在齿轮槽11中流动，有助于润滑各转动齿轮22。

在本实施例中，所述柔性传动机构4包括：第一转动盘41、第二转动盘42和柔性传动组件43；所述第一转动盘41、第二转动盘42通过相应轴承44安装在箱体1内，所述第一转动盘41通过柔性传动组件43连接第二转动盘42；所述第一转动盘41与输入轴21转动连接，所述第二转动盘42与发电轴3转动连接；当所述箱体1内润滑油高于倾点且发电扇叶机构5的转速高于下限值时，所述发电扇叶机构5带动第二转动盘42、柔性传动组件43、第一转动盘41及输入轴21转动；当所述箱体1内润滑油低于倾点且发电扇叶机构5的转速高于下限值时，所述第二转动盘42在发电轴3带动下进行转动，且所述柔性传动组件43发生拧转以消除各转动齿轮22受润滑油阻碍的应力，直至润滑油在所述箱体1内流动后，所述发电扇叶机构5带动第二转动盘42、柔性传动组件43、第一转动盘41及输入轴21转动；当所述发电扇叶机构5的转速低于下限值时，所述第二转动盘42在发电轴3带动下进行转动，以使所述柔性传动组件43拧转阻碍第一转动盘41转动。

在本实施例中，所述柔性传动组件43包括：若干柔性金属连接缆431；各所述柔性金属连接缆431连接第一转动盘41与第二转动盘42；当各所述转动齿轮22在箱体1内无阻且第二转动盘42的转速高于下限值时，所述第一转动盘41在各柔性金属连接缆431作用下与第二转动盘42同步转动，以带动所述输入轴21转动；当各所述转动齿轮22在箱体1内受阻且第二转动盘42的转速高于下限值时，所述第二转动盘42带动各柔性金属连接缆431扭曲弯折以消除各转动齿轮22受润滑油阻碍的应力，直至润滑油在所述箱体1内流动后，所述第二转动盘42通过各柔性金属连接缆431带动第一转动盘41及输入轴21转动；当所述发电扇叶机构5的转速低于下限值时，各所述柔性金属连接缆431扭曲弯折以阻碍第二转动盘42转动。

传统的发电齿轮组机构2直接通过连接轴与发电轴3连接，但是受温度影响箱体1内润滑油无法正常流动时，发电齿轮组机构2在连接轴、发电轴3带动下强行运转，会造成发电齿轮组机构2松动、倾斜，影响发电齿轮组机构2的啮合关系，进而降低发电齿轮组机构2的使用寿命，同时发电扇叶机构5会造成连接轴弯曲，进而影响发电齿轮组机构2无法正常工作，并且传统的风力发电齿轮箱中只要发电扇叶机构5转动，发电齿轮组机构2就会跟着转动，但是无法达到发电机构正常发电的需求，进而会影响发电机构的使用寿命，而本实施例中，第一转动盘41、第二转动盘42和各柔性金属连接缆431代替传统的连接轴，箱体1内润滑油正常流动时，各柔性金属连接缆431不会受到阻力，此时各柔性金属连接缆431有一定连接强度不会发生扭曲及变形，第一转动盘41、第二转动盘42在各柔性金属连接缆431连接下同步转动，发电齿轮组机构2在箱体1内正常工作，而当箱体1内润滑油无法正常流动时，若此时发电齿轮组机构2强行运转，存在发电齿轮组机构2松动、倾斜，影响发电齿轮组机构2的啮合关系，进而降低发电齿轮组机构2的使用寿命的风险，因此此时各柔性金属连接缆431会发生扭曲、变形，实现发电齿轮组机构2在箱体1内缓慢启动，直到箱体1内润滑油升温正常流动后，发电齿轮组机构2逐渐趋于正常运转，通过各柔性金属连接缆431进行缓冲，实现保护发电齿轮组机构2，并且传统的连接轴会被沉重的发电扇叶机构5压弯，造成转动齿轮22翘起、无法啮合，而设置各柔性金属连接缆431，即使发电轴3弯曲也不会影响发电齿轮组机构2，能够提高发电齿轮组机构2的使用寿命，并且发电扇叶机构5的转速无法满足发电机构正常工作需求时，各柔性金属连接缆431会发生扭曲、变形阻碍发电齿轮组机构2转动，避免发电齿轮组机构2、发电机构无效工作，提升本风力发电齿轮箱工作效率的同时，能够起到保护发电齿轮组机构2、发电机构的作用。

在本实施例中，所述箱体1内开设有密封槽12，以用于安装各所述柔性金属连接缆431。

在本实施例中，密封槽12起到密封各柔性金属连接缆431的作用。

在本实施例中，所述箱体1安装在支撑杆6的顶部。

在本实施例中，支撑杆6起到安装箱体1的作用，能够实现将发电扇叶机构5支撑在高处，实现风力发电。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供一种采用如实施例1所提供的风力发电齿轮箱的发电方法，其包括：当箱体1内润滑油高于倾点且发电扇叶机构5的转速高于下限值时，发电扇叶机构5带动发电轴3、柔性传动机构4及发电齿轮组机构2转动，以驱动发电机构进行发电；当箱体1内润滑油低于倾点且发电扇叶机构5的转速高于下限值时，发电扇叶机构5带动发电轴3转动，以拧转柔性传动机构4消除发电齿轮组机构2受润滑油阻碍的应力，直至润滑油在箱体1内流动后，发电齿轮组机构2在发电扇叶机构5、发电轴3及柔性传动机构4带动下转动；以及当发电扇叶机构5的转速低于下限值时，柔性传动机构4拧转以阻碍发电轴3及发电扇叶机构5转动。

综上所述，本发明通过在箱体内设置柔性传动机构，并通过柔性传动机构连接发电轴和发电齿轮组机构，能够在发电齿轮组机构在箱体内受到润滑油阻碍时进行软启动，柔性传动机构能够变形吸收发电齿轮组机构受到的应力，对发电齿轮组机构进行保护，并且通过柔性传统机构代替传统连接轴，柔性传动机构无论变形或弯曲均不会影响发电齿轮组机构正常工作，同时只有在发电扇叶机构的转速高于下限值时，柔性传动机构才会跟着转动从而达到发电机构正常发电的需求。

本申请中选用的各个器件（未说明具体结构的部件）均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。