CN101482094A - 无轴风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电机，尤其是涉及一种对无轴风力发电装置的改良。其主要是解决现有技术所存在的风力发电机采用水平式，必然要用到中心轴，装配较为不方便，并且功率低，制造成本较大的问题；本发明还解决了发电机缺少特殊断面的支杆，转动时稳定性较差，风力较大时，不能调节其做功，会造成发电机组损坏的技术问题。包括塔架(1)，其特征在于所述的塔架(1)上方设有转子(2)，转子(2)垂直设立，转子内部配合有定子(3)，定子(3)的铁芯内缠绕有线圈，转子(2)上圆周分布有若干支杆(4)，支杆(4)外端连接有风叶(5)，支杆(4)与风叶(5)的断面为飞机机翼的断面形状。

Description

无轴风力发电装置

技术领域

本发明涉及一种发电机，尤其是涉及一种对无轴风力发电装置的改良。

背景技术

目前国内使用较多的是水平轴的风力发电机，水平轴风力发电机的叶片是悬臂梁，故叶片的机械强度要求高；第二，水平轴风力发电机需要对风装置，这既增加了成本，又因其对风装置不可能完全正对风，使得风机效率降低；第三，水平轴风力发电机有变速箱装置。而变速箱装置成本高，故障率也高，且不易维护。第四，水平轴风力发电机噪音大。中国专利公开了一种分体式外转子风力发电机(公开号：CN 1719027A)，其包括塔架，塔架的上端通过轴承接有回转体，回转体固接于机舱的内腔中，在回转体上固接有中心轴，中心轴上固接有内定子架和通过轴承接有外转子盘，外转子盘上设有呈环形的外转子壳，外转子盘的迎风端为流线型、其上固接有叶片，在内定子架的外圆环面上镶嵌有均匀分布的定子铁芯，定子铁芯上缠绕有三相线圈绕组，在外转子壳对应于定子铁芯和三相线圈绕组部位的内侧面上镶嵌有均匀分布的永磁磁体，永磁磁体与定子铁芯之间留有气隙，外转子壳是分体的，其分体的数量至少是两体，分体之间用螺栓和内螺纹圆柱销装配为一体；机舱的尾段呈半球壳形。但是这种形式的风力发电机由于采用水平式，必然要用到中心轴，装配较为不方便，并且功率低，制造成本较大。

中国专利又公开了一种新型风力发电机(授权公告号：CN 2413048Y)，其由风叶叶片、轮壳、传动系统、增速齿轮箱、塔架组成，风叶叶片的一面呈平面，背面呈圆弧形；轮壳由安装风叶叶片的框架组成，呈园柱形；风叶叶片安装在轮壳上，轮壳安装在塔架上，传动系统将轮壳与增速齿轮箱连接在一起。但这种风力发电机缺少斜支杆，转动时稳定性较差，风力较大时容易损坏。但这种风力发电机的斜臂和直臂只是普通的形状，只能起到支撑作用，无法增加发电机工作时的效率，并且当风力较大时，不能调节其做功，会烧坏发电机组。

发明内容

本发明的目的是提供一种无轴风力发电装置，其主要是解决现有技术所存在的风力发电机采用水平式，必然要用到中心轴，装配较为不方便，并且功率低，制造成本较大的问题；本发明还解决了发电机缺少特殊断面的支杆，转动时稳定性较差，风力较大时，不能调节其做功，会造成发电机组损坏的技术问题。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明的无轴风力发电装置，包括塔架，其特征在于所述的塔架上方设有转子，转子垂直设立，转子内部配合有定子，定子的铁芯内缠绕有线圈，转子上圆周分布有若干支杆，支杆外端连接有风叶，支杆与风叶的断面为飞机机翼的断面形状。塔架可装有发电机组，发电机组的转子连接叶片。转子、定子组成发电机组，转子连接叶片。飞机机翼的断面形状为：上下两面都由不同半径的多段弧线组成，其一端为尖锐端，另一端则圆弧过渡。本发明为无轴设计，并且转子为垂直设立，从而使得风叶能在各个方向吸收风力，功率比普通水平轴的发电机大，而且装备、运输都较为简便。支杆与其所在垂面的可以有78～90°的夹角，支杆的圆弧端微微上翘，可以便于风力推动叶片，使得风力发电机启动更加便捷。本发明的发电机无需增速齿轮箱，降低了设备制造的成本和设备的故障率，提高了风能的利用率。本发明不用对风装置，这既降低了成本，又提高了风机的效率。本发明噪音比水平轴风力发电机要低。

作为优选，所述的支杆为斜杆，每两根支杆组成“八”字型连接在同一个风叶上。每2根支杆为一组，其两端分别连接在风叶和转子上，组成“八”字型比组成“人”字型的支杆更加有利于风叶稳定地运行。

作为优选，所述的支杆的侧面铰接有可吸收风力的阻风板，阻风板的板身上连接有驱动杆，驱动杆连接驱动装置。驱动装置可以是液压装置，驱动杆可以是活塞杆，其可以控制阻风板与支杆保持一定角度，使得风力较大时能抵消做功，保证发电机组正常运转。

作为优选，所述的阻风板与支杆的夹角为0～90°。阻风板的外端可以朝向支杆的任意一端，即可朝向支杆的圆弧端，或朝向支杆的尖锐端，阻风板可在90°的范围内任意调节。

作为优选，所述的阻风板的外端为圆弧形，这样可以最大限度地吸收多余的风量，抵消做功。

作为优选，所述的转子上连接的支杆通过伸缩杆连接风叶，伸缩杆连接驱动装置。驱动装置可以是液压装置，伸缩杆可以是活塞杆。

作为优选，所述的塔架与转子之间装有液压或气压制动装置和磁悬浮装置。装有磁悬浮装置，可以减少启动力矩，磁悬浮装置即是在塔架与转子之间设置相同的磁极，从而使得发电机组悬浮在塔架上。液压或气压制动装置可以是液压缸或气缸，其活塞杆可以顶在转子上，从而达到制动的作用。

作为优选，所述的转子在其轴向、径向上安装有可传递轴向力、径向力的钢球。在塔架与转子之间设置钢球，可以使得钢球不仅能传递轴向、径向力，又能够承载整个发电机组的重量。

作为优选，所述的转子与风叶之间固接有加强筋。加强筋为水平设置，可以保证风叶能够承受较强的风力。

作为优选，所述的转轴上连接的支杆为3～6个，一般可以为5个。

本发明的发电机固定部分在停机时还可以与转动部分相互分离，以利于检查和检修。

因此，本发明具有风力发电机采用无轴式，转子垂直设立，装配较为简单，而且功率较大，制造成本较小的特点；本发明还具有支杆的断面处理成飞机机翼的断面形状，可以加速叶片旋转，转动时稳定性较好，可以负载功率较大的发电机，通过阻风板吸收多余的风量，抵消做功，防止发电机组因此损坏，结构简单、合理等特点。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图；

附图2是图1的俯视结构示意图；

附图3是本发明阻风板的放大结构示意图；

附图4是图2的A-A断面放大结构示意图；

附图5是图2的B部放大结构示意图；

附图6是实施例2的阻风板放大结构示意图；

附图7是图1的C部放大结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本例的无轴风力发电装置，如图1、图2，有一个塔架1，塔架1上方设有转子2，转子2垂直设立，转子内部配合有定子3，定子3的铁芯内缠绕有线圈，转子2上圆周分布有5组支杆4，支杆4外端连接有风叶5，每组支杆4为2根，其外端分别向风叶5的两端倾斜，使得2根支杆整体呈“八”字型。如图5，转子2上连接的支杆4通过伸缩杆8连接风叶5，伸缩杆8连接液压驱动装置。支杆4与其所在垂面的夹角为90°。转子2与风叶5之间还水平固接有加强筋9。如图4，支杆4的断面为飞机机翼的断面形状，即上下两表面都由不同半径的多段弧线组成，形成一端为圆弧端，而另一端则为尖端，风叶5也为飞机机翼的断面形状。如图3，支杆4的侧面铰接有可吸收风力的阻风板6，阻风板6的板身上连接有驱动杆7，驱动杆连接液压驱动装置，阻风板6的外端为圆弧形，阻风板外端朝向支杆4的圆弧端，并且阻风板与支杆4的夹角可在90°范围内调节。如图7，塔架1与转子2之间装有液压制动装置10和磁悬浮装置，液压制动装置的活塞杆可以顶在转子上。转子2在其轴向、径向上安装有可传递轴向力、径向力的钢球11。

使用时，当风力作用于风叶5时，风叶产生侧向力，随即使风叶5进行旋转，从而带动转子2旋转，转子2旋转将此动能输出到定子3处的线圈，从而实现了风能转换为电能。当风力过大时，开动液压驱动装置，升起驱动杆7，将阻风板6支撑到与支杆4保持一定夹角，吸收多余的风能，使之不做功，因此能够防止发电机组因为过载而损坏。制动时，运行液压制动装置10，活塞杆会上顶，一直顶到转子2的下部，从而使得转子停止转动。

实施例2：本例的无轴风力发电装置，如图6，支杆4侧面铰接有阻风板6，阻风板6的板身上连接有驱动杆7，驱动杆连接液压驱动装置，阻风板6的外端为圆弧形，阻风板外端朝向支杆4的尖锐端，并且阻风板与支杆4的夹角可在90°范围内调节。

其余同实施例1。

Claims (10)

1.一种无轴风力发电装置，包括塔架(1)，其特征在于所述的塔架(1)上方设有转子(2)，转子(2)垂直设立，转子内部配合有定子(3)，定子(3)的铁芯内缠绕有线圈，转子(2)上圆周分布有若干支杆(4)，支杆(4)外端连接有风叶(5)，支杆(4)与风叶(5)的断面为飞机机翼的断面形状。

2.根据权利要求1所述的无轴风力发电装置，其特征在于所述的支杆(4)为斜杆，每两根支杆(4)组成“八”字型连接在同一个风叶(5)上。

3.根据权利要求1或2所述的无轴风力发电装置，其特征在于所述的支杆(4)的侧面铰接有可吸收风力的阻风板(6)，阻风板(6)的板身上连接有驱动杆(7)，驱动杆连接驱动装置。

4.根据权利要求3所述的带有阻风板的风力发电装置，其特征在于所述的阻风板(6)与支杆的夹角为0～90°。

5.根据权利要求4所述的带有阻风板的风力发电装置，其特征在于所述的阻风板(6)的外端为圆弧形。

6.根据权利要求1所述的带有阻风板的风力发电装置，其特征在于所述的转子(2)上连接的支杆(4)通过伸缩杆(8)连接风叶(5)，伸缩杆(8)连接驱动装置。

7.根据权利要求1所述的带有阻风板的风力发电装置，其特征在于所述的塔架(1)与转子(2)之间装有液压或气压制动装置(10)和磁悬浮装置。

8.根据权利要求1所述的带有阻风板的风力发电装置，其特征在于所述的转子(2)在其轴向、径向上安装有可传递轴向力、径向力的钢球(11)。

9.根据权利要求1所述的带有阻风板的风力发电装置，其特征在于所述的转子(2)与风叶(5)之间固接有加强筋(9)。

10.根据权利要求1所述的带有阻风板的风力发电装置，其特征在于所述的转轴(2)上连接的支杆(4)为3～6个。

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