CN101526069A - 一种垂直风力发电机 - Google Patents

Abstract

一种垂直风力发电机，包括塔柱、位于塔柱上的一个以上的垂直风力发电单元，所述垂直风力发电单元包括第一轴承、发电机、第二轴承、第三轴承、叶片；所述发电机与第一轴承之间设有两端截面积成不同大小的下连接部件，所述发电机与第二轴承之间设有两端截面积成不同大小的上连接部件，上连接部件的小端与第二轴承外圈固定连接，下连接部件的小端与第一轴承外圈固定连接，所述上、下连接部件的大端分别与发电机外转子固定连接。发电机与轴承之间增设了连接部件，使得轴承的直径更小，塔柱的直径也相应的缩小，从而令产品成本价格降低。

Description

一种垂直风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其是一种垂直型风力发电机。

背景技术

目前垂直风力发电机中，叶片的上端连接在顶部转子中心，叶片下端连接在底部中心上，叶片旋转起来后带动垂直转轴旋转，转轴经过底部设有的变速箱后将动力传递到发电机，从而使发电机发电。由于该种风力发电机比较巨大，转轴一般比较高，为了加强其稳固性，从转轴顶部拉索至底面，虽然转轴得到了加固，但是其占地面积比较大，不利于土地的有效利用。由本申请人申请号为200910038122.9的一种垂直风力发电机，包括塔柱、发电机和两片以上的叶片，在塔柱上设有一个以上的发电装置；发电装置由设置于塔柱上的第一下法兰盘和第一上法兰盘、第一轴承座、第一轴承、第一发电机、发电机中心柱、第二轴承、第二轴承座、第二下法兰盘和第二上法兰盘组成；第一下法兰盘与塔柱相固定，第一上法兰盘位于第一下法兰盘上且与第一下法兰盘固定连接，第一轴承座固定在第一上法兰盘上，第一轴承由第一外圈、第一钢珠组和第一内圈构成，第一内圈固定在第一轴承座上，第一外圈和第一钢珠组可绕第一内圈转动；第一发电机包括第一内定子和第一外转子，第一内定子位于第一内圈上，第一外转子位于第一外圈上且与第一外圈固定连接；发电机中心柱与第一内定子固定连接；发电机中心柱上方依次设有第二轴承、第二轴承座、第二下法兰盘和第二上法兰盘，第二上法兰盘与塔柱相固定，第二下法兰盘位于第二上法兰盘下方且与第二上法兰盘固定连接，第二轴承座位于第二下法兰盘下方且与第二下法兰盘固定连接，第二轴承由第二外圈、第二钢珠组和第二内圈构成，第二内圈位于第二轴承座下方且与第二轴承座固定连接，第二外圈和第二钢珠组可绕第二内圈转动；叶片的上端与第二外圈固定连接，叶片的下端与第一外圈固定连接。该种发明结构简单安全、占地面积少、成本低，且对风能的利用率相当高；但是对轴承要求比较高，轴承的外圈需要与发电机外转子相当，发电机越大所需要的轴承的直径越大，大型轴承造成了生产成本高，一个直径为5米的轴承大约需要30-40万，而一个直径为3米的轴承则需要十几万，另一方面，大型轴承也不易于装配。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种垂直风力发电机，不仅生产成本降低，且更容易装配了。

为解决上述技术问题，本发明的一个技术方案是：一种垂直风力发电机，包括塔柱、位于塔柱上的一个以上的垂直发电单元，所述垂直风力发电单元包括第一轴承发电机、第二轴承、第三轴承、叶片，所述第一轴承包括第一轴承外圈、第一轴承内圈，所述第二轴承包括第二轴承外圈、第二轴承内圈，所述第三轴承包括第三轴承外圈、第三轴承内圈，所述发电机包括固定不动的内定子、可转动的外转子；所述第一轴承、第二轴承、第三轴承均固定套在塔柱上，所述发电机与第一轴承之间设有两端截面积成不同大小的下连接部件，所述发电机与第二轴承之间设有两端截面积成不同大小的上连接部件，所述上、下连接部件的小端远离发电机，且上连接部件的小端与第二轴承外圈固定连接，下连接部件的小端与第一轴承外圈固定连接，所述上、下连接部件的大端分别与发电机外转子固定连接；所述叶片下端与上连接部件固定连接，叶片上端与第三轴承外圈固定连接。

在发电机与第一轴承之间和发电机与第二轴承之间设有两端截面积成不同大小的上、下连接部件，上、下连接部件的小端远离发电机，上连接部件的小端与第二轴承外圈固定连接，下连接部件的小端与第一轴承外圈固定连接。连接部件不仅将发电机与轴承连接在一起，使发电机外转子能够与轴承一起旋转，而且连接部件从位于发电机端向轴承端越来越小，由于轴承直径与连接部件小端直径相当，从而使得轴承的直径能够尽可能的缩小。降低了轴承的成本价格，也方便了轴承的安装。

作为改进，所述发电机与下连接部件之间设有第一连接法兰，所述第一连接法兰分别与下连接部件大端和发电机外转子固定连接。利用连接法兰将发电机外转子与下连接部件相连接，使得安装或拆卸更方便。

作为改进，所述发电机与上连接部件之间设有第二连接法兰，所述第二连接法兰分别与下连接部件大端和发电机外转子固定连接。进一步使得发电机的安装或拆卸更方便。

作为改进，所述第二轴承上设有第三连接法兰，第三轴承上设有第四连接法兰，且第三连接法兰与第二轴承外圈固定连接，第四连接法兰与第三轴承外圈固定连接；第三连接法兰与第四连接法兰之间设有两个根以上连接钢筋。连接钢筋将第三连接法兰与第四连接法兰连接成为一整体，使得第二轴承与第三轴承旋转使更同步了，由于叶片连接在第二轴承和第三轴承上，从而使得叶片在旋转使，叶片的上、下两端更同步，减少叶片所要承受的扭力。

作为改进，所述上、下连接部件呈锥台型或喇叭型。规则呈旋转体的连接部件一定程度上使发电机在旋转使更稳定流畅。

为解决上述技术问题，本发明的另一技术方案是：一种垂直风力发电机，包括塔柱、位于塔柱上的一个以上的垂直发电单元，所述垂直风力发电单元包括第一轴承发电机、第二轴承、第三轴承、叶片，所述第一轴承包括第一轴承外圈、第一轴承内圈，所述第二轴承包括第二轴承外圈、第二轴承内圈，所述第三轴承包括第三轴承外圈、第三轴承内圈，所述发电机包括固定不动的内定子、可转动的外转子；所述第一轴承、第二轴承、第三轴承均固定套在塔柱上，所述发电机与第一轴承之间设有两端截面积成不同大小的下连接部件，所述发电机与第二轴承之间设有两端截面积成不同大小的上连接部件，所述上、下连接部件的小端远离发电机，且上连接部件的小端与第二轴承外圈固定连接，下连接部件的小端与第一轴承外圈固定连接，所述上、下连接部件的大端分别与发电机外转子固定连接；所述第二轴承上设有第三连接法兰，第三轴承上设有第四连接法兰，且第三连接法兰与第二轴承外圈固定连接，第四连接法兰与第三轴承外圈固定连接；所述叶片下端与第三连接法兰固定连接，叶片上端与第四连接法兰固定连接。

在发电机与第一轴承之间和发电机与第二轴承之间设有两端截面积成不同大小的上、下连接部件，上、下连接部件的小端远离发电机，上连接部件的小端与第二轴承外圈固定连接，下连接部件的小端与第一轴承外圈固定连接。连接部件不仅将发电机与轴承连接在一起，使发电机外转子能够与轴承一起旋转，而且连接部件从位于发电机端向轴承端越来越小，由于轴承直径与连接部件小端直径相当，从而使得轴承的直径能够尽可能的缩小。降低了轴承的成本价格，也方便了轴承的安装。另外第三连接法兰和第四连接法兰的增设，方便了叶片的安装和拆卸。

作为改进，所述发电机与下连接部件之间设有第一连接法兰，所述第一连接法兰分别与下连接部件大端和发电机外转子固定连接。利用连接法兰将发电机外转子与下连接部件相连接，使得安装或拆卸更方便。

作为改进，所述发电机与上连接部件之间设有第二连接法兰，所述第二连接法兰分别与下连接部件大端和发电机外转子固定连接。进一步使得发电机的安装或拆卸更方便。

作为改进，第三连接法兰与第四连接法兰中心之间设有一根连接钢管。连接钢管将第三连接法兰与第四连接法兰连接成为一整体，使得第二轴承与第三轴承旋转使更同步了，由于叶片连接在第二轴承和第三轴承上，从而使得叶片在旋转使，叶片的上、下两端更同步，减少叶片所要承受的扭力。

作为改进，所述上、下连接部件呈“凸”字型或台阶型。规则呈旋转体的连接部件一定程度上使发电机在旋转使更稳定流畅。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

发电机与轴承之间增设了连接部件，使得轴承的直径更小，塔柱的直径也相应的缩小，从而令产品成本价格降低；

连接部件与发电机之间增设了连接法兰，可使得垂直风力发电机的安装或拆卸更方便快捷；

连接叶片上、下端的连接法兰之间增设连接部件，可使得叶片在旋转时，上、下端更同步，从而减少叶片上所承受的扭力。

附图说明

图1为实施例1的垂直风力发电机结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为实施例1的垂直风力发电机三维视图；

图4为图2中发电机部分的放大图；

图5为实施例2的垂直风力发电机结构示意图；

图6为图5的剖视图；

图7为实施例2的垂直风力发电机三维视图；

图8为图6中发电机部分的放大图；

图9为实施例3的垂直风力发电机结构示意图；

图10为图9的剖视图；

图11为实施例3的垂直风力发电机三维视图；

图12为图10中发电机部分的放大图；

图13为实施例4的垂直风力发电机结构示意图；

图14为图13的剖视图；

图15为实施例4的垂直风力发电机三维视图；

图16为图14中发电机部分的放大图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1至4所示，一种垂直风力发电机，包括塔柱1、位于塔柱1上的一个以上的垂直发电发电单元。本实施例中，塔柱1上设有一个垂直风力发电单元，所述垂直风力发电单元包括第一轴承2、发电机5、第二轴承8、第三轴承12、叶片10，所述第一轴承2包括第一轴承外圈2a、第一轴承内圈2b，所述第二轴承8包括第二轴承外圈8a、第二轴承内圈8b，所述第三轴承12包括第三轴承外圈12a、第三轴承内圈12b，所述发电机5包括固定不动的内定子5b、可转动的外转子5a。所述第一轴承2、第二轴承8、第三轴承12均固定套在塔柱1上，所述发电机5与第一轴承2之间设有两端截面积成不同大小的下连接部件3，所述发电机5与第二轴承8之间设有两端截面积成不同大小的上连接部件7，本实施例中，所述上、下连接部件7、3呈锥台型。所述上、下连接部件7、3的小直径端远离发电机5，且上连接部件7的小直径端与第二轴承外圈8a固定连接，下连接部件3的小直径端与第一轴承外圈2a固定连接，所述上、下连接部件7、3的大直径端分别与第二连接法兰6和第一连接法兰4固定连接，所述第二连接法兰6和第一连接法兰4分别与发电机外转子5a固定连接。所述叶片10下端可与上连接部件7固定连接，叶片10上端可与第三轴承外圈12a固定连接。

作为改进，所述第二轴承8上设有第三连接法兰9，第三轴承12上设有第四连接法兰13，且第三连接法兰9与第二轴承外圈8a固定连接，第四连接法兰13与第三轴承外圈12a固定连接，且第三连接法兰9与第四连接法兰13之间设有六根连接钢筋11，六根连接钢筋11分别均匀的分布在第三连接法兰9和第四连接法兰13上的周边，所述叶片10下端与第三连接法兰9固定连接，叶片10上端与第四连接法兰13固定连接。将叶片10连接在作为一整体的两连接法兰上9、13，在叶片10旋转时，使得叶片10上、下端更同步，从而减少叶片10所承受的扭力。

实施例2

如图5至8所示，与实施例1所不同的是：本实施例中，所述塔柱1上设有两个垂直风力发电单元，所述的垂直风力发电单元呈垂直上下放置。所述垂直风力发电单元包括第一轴承2、发电机5、第二轴承8、第三轴承12、叶片10，所述第一轴承2包括第一轴承外圈2a、第一轴承内圈2b，所述第二轴承8包括第二轴承外圈8a、第二轴承内圈8b，所述第三轴承12包括第三轴承外圈12a、第三轴承内圈12b，所述发电机5包括固定不动的内定子5b、可转动的外转子5a。所述第一轴承2、第二轴承8、第三轴承12均固定套在塔柱1上，所述发电机5与第一轴承2之间设有两端截面积成不同大小的下连接部件3，所述发电机5与第二轴承8之间设有两端截面积成不同大小的上连接部件7，本实施例中，所述上、下连接部件7、3呈喇叭型。所述上、下连接部件7、3的小直径端远离发电机5，且上连接部件7的小直径端与第二轴承外圈8a固定连接，下连接部件3的小直径端与第一轴承外圈2a固定连接，所述上、下连接部件7、3的大直径端分别与第二连接法兰6和第一连接法兰4固定连接，所述第二连接法兰6和第一连接法兰4分别与发电机外转子5a固定连接。所述叶片10下端可与上连接部件7固定连接，叶片10上端可与第三轴承外圈12a固定连接。

作为改进，所述第二轴承8上设有第三连接法兰9，第三轴承12上设有第四连接法兰13，且第三连接法兰9与第二轴承外圈8a固定连接，第四连接法兰13与第三轴承外圈12a固定连接，且第三连接法兰9与第四连接法兰13之间设有六根连接钢筋，六根连接钢筋分别均匀的分布在第三连接法兰9和第四连接法兰13上的周边，所述叶片10下端与第三连接法兰9固定连接，叶片10上端与第四连接法兰13固定连接。将叶片10连接在作为一整体的两连接法兰上，在叶片10旋转时，使得叶片10上、下端更同步，从而减少叶片10所承受的扭力。

工作时，两个垂直风力发电单元相互独立发电，这样一来，一台垂直风力发电机在占地面积一样的情况下，风能的利用率更高，发电量更多。

另外，本实施例中的上、下连接部件7、3呈喇叭型，其工作方式以及所产生的效果与锥台型上、下连接部件7、3一样，均可使得轴承的直径变得更小，令产品成本价格降低；旋转体的连接部件使叶片10和发电机5在旋转时，相对的比较稳定。

实施例3

如图9至12所示，一种垂直风力发电机，包括塔柱1、位于塔柱1上的一个以上的垂直发电发电单元。本实施例中，塔柱1上设有一个垂直风力发电单元，所述垂直风力发电单元包括第一轴承2、发电机5、第二轴承8、第三轴承12、叶片10，所述第一轴承2包括第一轴承外圈2a、第一轴承内圈2b，所述第二轴承8包括第二轴承外圈8a、第二轴承内圈8b，所述第三轴承12包括第三轴承外圈12a、第三轴承内圈12b，所述发电机5包括固定不动的内定子5b、可转动的外转子5a。所述第一轴承2、第二轴承8、第三轴承12均固定套在塔柱1上，所述发电机5与第一轴承2之间设有两端截面积成不同大小的下连接部件3，所述发电机5与第二轴承8之间设有两端截面积成不同大小的上连接部件7，本实施例中，所述上、下连接部件7、3呈“凸”字型。所述上、下连接部件7、3的小直径端远离发电机5，且上连接部件7的小直径端与第二轴承外圈8a固定连接，下连接部件3的小直径端与第一轴承外圈2a固定连接，所述上、下连接部件7、3的大直径端分别与第二连接法兰6和第一连接法兰4固定连接，所述第二连接法兰6和第一连接法兰4分别与发电机外转子5a固定连接。所述第二轴承8上设有第三连接法兰9，第三轴承12上设有第四连接法兰13，且第三连接法兰9与第二轴承外圈8a固定连接，第四连接法兰13与第三轴承外圈12a固定连接，且第三连接法兰9与第四连接法兰13中心之间设有一根连接钢管11’，连接钢管11’包围塔柱1，使第三连接法兰9和第四连接法兰13成为一整体，所述叶片10下端与第三连接法兰9固定连接，叶片10上端与第四连接法兰13固定连接。

实施例4

如图13至16所示，与实施例3所不同的是：本实施例中，所述塔柱1上设有两个垂直风力发电单元，所述的垂直风力发电单元呈垂直上下放置。所述垂直风力发电单元包括第一轴承2、发电机5、第二轴承8、第三轴承12、叶片10，所述第一轴承2包括第一轴承外圈2a、第一轴承内圈2b，所述第二轴承8包括第二轴承外圈8a、第二轴承内圈8b，所述第三轴承12包括第三轴承外圈12a、第三轴承内圈12b，所述发电机5包括固定不动的内定子5b、可转动的外转子5a。所述第一轴承2、第二轴承8、第三轴承12均固定套在塔柱1上，所述发电机5与第一轴承2之间设有两端截面积成不同大小的下连接部件3，所述发电机5与第二轴承8之间设有两端截面积成不同大小的上连接部件7，本实施例中，所述上、下连接部件7、3呈台阶型。所述上、下连接部件7、3的小直径端远离发电机5，且上连接部件7的小直径端与第二轴承外圈8a固定连接，下连接部件3的小直径端与第一轴承外圈2a固定连接，所述上、下连接部件7、3的大直径端分别与第二连接法兰6和第一连接法兰4固定连接，所述第二连接法兰6和第一连接法兰4分别与发电机外转子5a固定连接。所述第二轴承8上设有第三连接法兰9，第三轴承12上设有第四连接法兰13，且第三连接法兰9与第二轴承外圈8a固定连接，第四连接法兰13与第三轴承外圈12a固定连接，且第三连接法兰9与第四连接法兰13中心之间设有一根连接钢管11’，连接钢管11’包围塔柱1，使第三连接法兰9和第四连接法兰13成为一整体，所述叶片10下端与第三连接法兰9固定连接，叶片10上端与第四连接法兰13固定连接。

工作时，两个垂直风力发电单元相互独立发电，这样一来，一台垂直风力发电机在占地面积一样的情况下，风能的利用率更高，发电量更多。

另外，本实施例中的上、下连接部件7、3呈台阶型，其工作方式以及所产生的效果与“凸”字型、锥台型、喇叭型的上、下连接部件7、3一样，均可使得轴承的直径变得更小，令产品成本价格降低；旋转体的连接部件使叶片10和发电机5在旋转时，相对的比较稳定。

本发明发电机与轴承之间增设了锥台型、喇叭型、“凸”字型、台阶型的连接部件，使得轴承的直径更小，塔柱的直径也相应的缩小，从而令产品成本价格降低；连接部件与发电机之间增设了连接法兰，可使得垂直风力发电机的安装或拆卸更方便快捷；连接叶片上、下端的连接法兰之间增设连接钢筋或连接钢管，使第三连接法兰和第四连接法兰成为一整体，使得叶片在旋转时，上、下端更同步，从而减少叶片上所承受的扭力。

凡具有本发明结构且只是作形式上修改的，均属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种垂直风力发电机，包括塔柱、位于塔柱上的一个以上的垂直风力发电单元，所述垂直风力发电单元包括第一轴承、发电机、第二轴承、第三轴承、叶片，

所述第一轴承包括第一轴承外圈、第一轴承内圈，

所述第二轴承包括第二轴承外圈、第二轴承内圈，

所述第三轴承包括第三轴承外圈、第三轴承内圈，

所述发电机包括固定不动的内定子、可转动的外转子；

其特征在于：所述第一轴承、第二轴承、第三轴承均固定套在塔柱上，所述发电机与第一轴承之间设有两端截面积成不同大小的下连接部件，所述发电机与第二轴承之间设有两端截面积成不同大小的上连接部件，上连接部件的小端与第二轴承外圈固定连接，下连接部件的小端与第一轴承外圈固定连接，所述上、下连接部件的大端分别与发电机外转子固定连接；所述叶片下端与上连接部件固定连接，叶片上端与第三轴承外圈固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种垂直风力发电机，其特征在于：所述发电机与下连接部件之间设有第一连接法兰，所述第一连接法兰分别与下连接部件大端和发电机外转子固定连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种垂直风力发电机，其特征在于：所述发电机与上连接部件之间设有第二连接法兰，所述第二连接法兰分别与下连接部件大端和发电机外转子固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种垂直风力发电机，其特征在于：所述第二轴承上设有第三连接法兰，第三轴承上设有第四连接法兰，且第三连接法兰与第二轴承外圈固定连接，第四连接法兰与第三轴承外圈固定连接；第三连接法兰与第四连接法兰之间设有两个根以上连接钢筋。

5.根据权利要求1所述的一种垂直风力发电机，其特征在于：所述上、下连接部件呈锥台型或喇叭型。

6.一种垂直风力发电机，包括塔柱、位于塔柱上的一个以上的垂直风力发电单元，所述垂直风力发电单元包括第一轴承、发电机、第二轴承、第三轴承、叶片，

所述第一轴承包括第一轴承外圈、第一轴承内圈，

所述第二轴承包括第二轴承外圈、第二轴承内圈，

所述第三轴承包括第三轴承外圈、第三轴承内圈，

所述发电机包括固定不动的内定子、可转动的外转子；

其特征在于：所述第一轴承、第二轴承、第三轴承均固定套在塔柱上，所述发电机与第一轴承之间设有两端截面积成不同大小的下连接部件，所述发电机与第二轴承之间设有两端截面积成不同大小的上连接部件，上连接部件的小端与第二轴承外圈固定连接，下连接部件的小端与第一轴承外圈固定连接，所述上、下连接部件的大端分别与发电机外转子固定连接；所述第二轴承上设有第三连接法兰，第三轴承上设有第四连接法兰，且第三连接法兰与第二轴承外圈固定连接，第四连接法兰与第三轴承外圈固定连接；所述叶片下端与第三连接法兰固定连接，叶片上端与第四连接法兰固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种垂直风力发电机，其特征在于：所述发电机与下连接部件之间设有第一连接法兰，所述第一连接法兰分别与下连接部件大端和发电机外转子固定连接。

8.根据权利要求6或7所述的一种垂直风力发电机，其特征在于：所述发电机与上连接部件之间设有第二连接法兰，所述第二连接法兰分别与下连接部件大端和发电机外转子固定连接。

9.根据权利要求6所述的一种垂直风力发电机，其特征在于：第三连接法兰与第四连接法兰中心之间设有一根连接钢管。

10.根据权利要求6所述的一种垂直风力发电机，其特征在于：所述上、下连接部件呈“凸”字型或台阶型。

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