CN102242690A

CN102242690A - 远程垂直传动风力发电机

Info

Publication number: CN102242690A
Application number: CN2010101718586A
Authority: CN
Inventors: 代理义
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-14
Filing date: 2010-05-14
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2030-05-14
Also published as: CN102242690B

Abstract

本发明公开了一种远程垂直传动风力发电机，其包括立杆三角底座、风叶、叶杆、叶杆联接转盘、立杆、发电机、变速箱，其还包括顶杆，顶杆包括伸缩顶杆和连接顶杆，伸缩顶杆和连接顶杆活动连接，在叶杆内活动套装有伸缩顶杆，伸缩顶杆在叶杆内往复伸缩运动；在叶杆联接转盘内设有可旋转的偏心槽盘，连接顶杆另一端与风叶的背风面活动连接，风叶的另一面为迎风面，伸缩顶杆另一端活动固定在偏心槽盘的偏心轮槽内，顶杆沿偏心轮槽旋转，在偏心槽盘底部设有风舵。优点在于：结构简单、制造和维护方便、风能利用率高、安全可靠性高。

Description

远程垂直传动风力发电机

技术领域：

本发明涉及一种垂直轴风力发电机，尤其涉及一种远程垂直传动风力发电机。

背景技术：

随着能源的日益紧张和匮乏，多年来人们一直在尝试开发新的可利用能源。而风力发电由于无污染，对大气与环境不会带来任何副作用，对节约资源、环境保护有着重要意义。

目前，世界上正在运行的风力发电机中绝大部分是水平轴风力发电机，尽管应用普遍，但在结构上还存在一些问题。首先，水平轴风力发电机的桨叶轮作用在支撑塔的顶端，使支撑塔成为悬臂梁结构，所有桨叶的叶片都是悬臂梁，以这种结构来制造大功率风机时，塔高一般为60米到90米，为保持如此高的支撑塔的稳定性则要求塔身结构非常粗壮并具有高强度的地面的混凝土基础，才能实现在塔顶承受全部的水平负荷。以50至70米的悬臂梁桨叶为例，其重量非常大，工艺要求复杂，这些都大大地增加了制造、运输、安装的成本。同时由于桨叶的旋转半径非常大，使桨尖部的线速度过高而产生阻力，风能不得不为克服这个阻力做功，使得本来就不高的风能利用率再打折扣。另外，风可能从四面八方吹过来，因此水平轴风机最小的占地面积是以塔基的中心为中心，以桨叶长度为半径的一个圆，如此大的土地上的所有空间全部被它占用，但可以用来吸收风能的面积却只是三个桨叶的面积。因此为安装风力发电机征用的土地成本过高，而风能利用率却过低，从可持续发展的角度看，这是对资源的一种浪费。

在现有技术中也曾披露过多种垂直轴风力发电机，垂直轴风力发电机的技术关键是调整桨叶在顺风和逆风时的阻力，从而吸收风能。垂直风力发电机的风叶是垂直安装平行旋转的，在迎风面和顺风面风叶可接收风推力，可是在背风面和逆风返回面，风叶受到反阻力，如果推力与阻力相抵消后，产生在风轮上的真正动力不是很大；大型垂直风力发电机各部件体积加大加长，会产生风叶对叶杆的重压，和整机对立杆的重压，因而容易造成故障，维护困难。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种结构简单、制造和维护方便、风能利用率高、安全可靠性高的远程垂直传动风力发电机。

本发明由如下技术方案实施：一种远程垂直传动风力发电机，其包括立杆三角底座、风叶、叶杆、叶杆联接转盘、立杆、发电机、变速箱，其中在所述立杆三角底座上部垂直安装有所述立杆，在所述立杆内套装有可旋转的远程垂直传动轴，所述远程垂直传动轴一端通过所述变速箱与所述发电机的主轴连接，在所述立杆顶端设有可旋转所述叶杆联接转盘，所述远程垂直传动轴另一端与所述叶杆联接转盘的中心固定连接，将各个叶杆汇集在连接转盘的平行旋转动力，通过远程垂直传动轴传送到变速箱提高转速，带动发电机发电，在所述叶杆联接转盘上沿水平方向固定设有所述叶杆，在所述叶杆顶端垂直活动设有所述风叶；其还包括顶杆，所述顶杆包括伸缩顶杆和连接顶杆，所述伸缩顶杆和所述连接顶杆活动连接，在所述叶杆内活动套装有所述伸缩顶杆，所述伸缩顶杆在所述叶杆内往复伸缩运动；在所述叶杆联接转盘内设有可旋转的偏心槽盘，所述连接顶杆另一端与所述风叶的背风面活动连接，所述风叶的另一面为迎风面，所述伸缩顶杆另一端活动固定在所述偏心槽盘的偏心轮槽内，所述顶杆沿所述偏心轮槽旋转，在所述偏心槽盘底部设有风舵。

所述偏心槽盘的形状为不规则圆形，在所述偏心槽盘的盘面上设有立杆套，所述偏心槽盘的边缘为与所述偏心槽盘形状吻合的所述偏心轮槽；不规则圆形的所述偏心槽盘为三个圆心A、B、C在一条水平直线的圆弧和直线组成，其中AB长度与BC长度的比例为AB∶BC＝3∶1～3∶2.8，在所述水平直线上取一个点D，其中AD为圆心A圆的半径，其中AD大于立杆套孔的半径，BD为圆心B半径，C圆半径＝BD-BC，A圆与C圆重迭处，两圆最高圆凸点用直线相连，从而组成所述偏心槽盘；圆心A点是所述立杆套孔的中心点，所述立杆穿过所述立杆套孔，通过所述立杆套与所述偏心槽盘轴连接，所述偏心槽盘通过所述立杆套孔在所述立杆上旋转，异形偏心槽盘在风舵的控制下，B圆面一直处在迎风方向，使的整个风轮顺时针旋转。

其还包括倾斜风叶支撑立杆、倾斜风叶、上拉固杆、下拉固杆；在每根所述叶杆上垂直固定有所述倾斜风叶支撑立杆，在任意相邻的所述风叶之间设有倾斜风叶，在任意相邻的两根所述倾斜风叶支撑立杆的顶端和底端分别设有所述上拉固杆和所述下拉固杆；所述倾斜风叶一端固定在所述上拉固杆与所述倾斜风叶支撑立杆的相交处，所述倾斜风叶另一端固定在所述下拉固杆与所述倾斜风叶支撑立杆的相交处，所述倾斜风叶与所述下拉固杆之间的夹角为钝角。

在所述立杆上固定有可旋转的加强转盘，在所述加强转盘上固定有加强杆，在所述加强杆与对应的所述叶杆之间设有三角支架进行拉固，在对应的所述叶杆和加强杆的顶端与地面垂直固定设有风叶固定架；在每个所述风叶固定架上均匀排列有至少两个或两个以上的风叶连接短支杆，在所述风叶连接短支杆顶端设有轴套，在所述轴套内套装有轴杆，在任意两个相邻的所述轴套之间的所述轴杆上固定有所述风叶，所述风叶与所述风叶固定架平行设置，每个所述风叶均通过所述轴杆联动，所述轴杆与所述连接顶杆活动连接；在所述任意相邻的两根所述风叶固定架的顶端和底端分别设有固定架上拉固杆和固定架下拉固杆；双叶杆的使用，克服了大型叶片对叶杆的重压弯曲，和风叶左右摆动的弊病。

在任意相邻的两根所述风叶固定架之间设有所述倾斜风叶，所述倾斜风叶一端固定在所述固定架上拉固杆与所述风叶固定架相交处，所述倾斜风叶另一端固定在所述固定架下拉固杆与所述风叶固定架相交处，所述倾斜风叶与所述固定架下拉固杆之间的夹角为钝角。

其还包括有支撑架，所述支撑架包括可旋转支撑底座，与所述加强杆数量相对应的支撑杆；其中，所述支撑底座固定在所述立杆三角底座上部，套装在所述立杆上，每根所述支撑杆一端活动固定在所述支撑底座上，所述支撑杆另一端活动固定在相对应的所述加强杆与所述大型风叶固定架的连接部，在每根所述支撑杆上设有调节所述支撑杆的长度和支撑力度的紧索具。

所述风叶的所述迎风面为平面，所述背风面为弧面。

所述风舵包括舵杆和尾片，所述尾片竖直固定在所述风舵一端，所述风舵另一端固定在所述偏心槽盘的底部。

本发明的优点：结构简单、制造和维护方便、风能利用率高、安全可靠性高。

附图说明：

图1为实施例1的整体结构示意图。

图2为立杆的结构示意图。

图3为叶杆联接转盘的正视结构示意图。

图4为叶杆联接转盘的俯视结构示意图。

图5为偏心槽盘的俯视图。

图6为图5的G-G剖面示意图。

图7为风舵结构示意图。

图8为实施例2的整体结构示意图。

图9为实施例2的倾斜风叶结构示意图。

图10为实施例3的整体结构示意图。

图11为实施例3的倾斜风叶结构示意图。

立杆三角底座1、风叶2、叶杆3、叶杆联接转盘4、立杆5、发电机6、变速箱7、远程垂直传动轴8、顶杆9、伸缩顶杆10、连接顶杆11、偏心槽盘12、偏心轮槽13、背风面14、迎风面15、风舵16、舵杆17、尾片18、倾斜风叶19、倾斜风叶支撑立杆20、上拉固杆21、下拉固杆22、加强转盘23、加强杆24、三角支杆25、风叶固定架26、风叶连接短支杆27、轴杆28、固定架上拉固杆29、固定架下拉固杆30、支撑架31、支撑底座32、支撑杆33、紧索具34、轴套35、立杆套孔36、立杆套37。

具体实施方式：

实施例1：如图1、图2、图3和图4所示，一种远程垂直传动风力发电机，其包括立杆三角底座1、风叶2、叶杆3、叶杆联接转盘4、立杆5、发电机6、变速箱7，其中在立杆三角底座1上部垂直安装有立杆5，在立杆5内套装有可旋转的远程垂直传动轴8，远程垂直传动轴8一端通过变速箱7与发电机6的主轴连接，在立杆5顶端设有可旋转叶杆联接转盘4，远程垂直传动轴8另一端与叶杆联接转盘4的中心固定连接，将各个叶杆3汇集在叶杆联接转盘4的平行旋转动力，通过远程垂直传动轴8传送到变速箱7提高转速，带动发电机6发电；在叶杆联接转盘4上沿水平方向固定设有叶杆3，在叶杆3顶端垂直活动设有风叶2；其还包括顶杆9，顶杆9包括伸缩顶杆10和连接顶杆11，伸缩顶杆10和连接顶杆11活动连接，在叶杆3内活动套装有伸缩顶杆10，伸缩顶杆10在叶杆3内往复伸缩运动；在叶杆联接转盘4内设有可旋转的偏心槽盘12，连接顶杆11另一端与风叶2的背风面14活动连接，风叶2的另一面为迎风面15，迎风面15为平面，背风面14为弧面；伸缩顶杆10另一端活动固定在偏心槽盘12的偏心轮槽13内，如图5、图6所示，偏心槽盘12的形状为不规则圆形，在偏心槽盘12的盘面上设有立杆套孔36，在立杆套孔36上设有立杆套37，偏心槽盘12的边缘为与偏心槽盘12形状吻合的偏心轮槽13；不规则圆形的偏心槽盘12为三个圆心A、B、C在一条水平直线EF的圆弧和直线组成，其中AB长度与BC长度的比例为AB∶BC＝3∶1～3∶2.8，在水平直线EF上取一个点D，其中AD为圆心A圆的半径，其中AD大于立杆套孔36的半径，BD为圆心B半径，C圆半径＝BD-BC，A圆与C圆重迭处，两圆最高圆凸点用直线相连，从而组成偏心槽盘12；圆心A点是立杆套孔36的中心点，立杆5穿过立杆套孔36，通过立杆套37与偏心槽盘12轴连接，偏心槽盘12通过立杆套孔36在立杆5上旋转，偏心槽盘12在风舵16的控制下，B圆面一直处在迎风方向，使的整个风轮顺时针旋转；顶杆9沿偏心轮槽13旋转；在偏心槽盘12底部设有风舵16，如图7所示，风舵16包括舵杆17和尾片18，尾片18竖直固定在舵杆17一端，舵杆17另一端固定在偏心槽盘12的底部。

实施例2：如图8、图9所示，一种整体结构如实施例1的一种远程垂直传动风力发电机，其还包括倾斜风叶19，倾斜风叶支撑立杆20、上拉固杆21、下拉固杆22；在每根叶杆3上垂直固定有倾斜风叶支撑立杆20，在任意相邻的两根倾斜风叶支撑立杆20的顶端和底端分别设有上拉固杆21和下拉固杆22，在任意相邻的两根倾斜风叶支撑立杆20之间设有倾斜风叶19，倾斜风叶19一端固定在上拉固杆21上，倾斜风叶19另一端固定在下拉固杆22上，且倾斜风叶19与上拉固杆21相交处，与下拉固杆22相交处分别距倾斜风叶支撑立杆20的竖向中心线距离相等，倾斜风叶19与下拉固杆22之间的夹角H为钝角。

实施例3：如图10、图11所示，一种整体结构如实施例1的一种远程垂直传动风力发电机，在立杆5上固定有可旋转的加强转盘23，在加强转盘23上固定有加强杆24，在加强杆24与对应的叶杆3之间设有三角支杆25进行拉固，在对应的叶杆3和加强杆24的顶端与地面垂直固定设有风叶固定架26；在每个风叶固定架26上均匀排列有至少两个或两个以上的风叶连接短支杆27，在风叶连接短支杆27顶端设有轴套35，在轴套35内套装有轴杆28，在任意两个相邻的轴套35之间的轴杆28上固定有风叶2，风叶2与风叶固定架26平行设置，每个风叶2均通过轴杆28联动，轴杆28与连接顶杆11活动连接；在任意相邻的两根风叶固定架26的顶端和底端分别设有固定架上拉固杆29和固定架下拉固杆30。加强杆24的使用，克服了大型叶片对叶杆3的重压弯曲，和风叶2左右摆动的弊病。

在任意相邻的两根风叶固定架26之间设有倾斜风叶19，倾斜风叶19一端固定在固定架上拉固杆29上，倾斜风叶19另一端固定在固定架下拉固杆30上，且倾斜风叶19与固定架上拉固杆29相交处，与固定架下拉固杆30相交处分别距风叶固定架26的竖向中心线距离相等，倾斜风叶19与固定架下拉固杆30之间的夹角I为钝角。

其还包括有支撑架31，支撑架31包括可旋转支撑底座32、与加强杆24数量相对应的支撑杆33；其中，支撑底座32固定在立杆三角底座1上部，套装在立杆5上，每根支撑杆33一端活动固定在支撑底座32上，支撑杆33另一端活动固定在相对应的加强杆24与风叶固定架26的连接部，在每根支撑杆33上设有调整支撑杆33的长度和支撑力度的紧索具34，紧索具34使用的是“青岛鑫泰索具锻造有限公司”生产的LB系列模锻棘轮式紧索具。

Claims

1.一种远程垂直传动风力发电机，其包括立杆三角底座、风叶、叶杆、叶杆联接转盘、立杆、发电机、变速箱，其中在所述立杆三角底座上部垂直安装有所述立杆，在所述立杆内套装有可旋转的远程垂直传动轴，所述远程垂直传动轴一端通过所述变速箱与所述发电机的主轴连接，在所述立杆顶端设有可旋转所述叶杆联接转盘，所述远程垂直传动轴另一端与所述叶杆联接转盘的中心固定连接，在所述叶杆联接转盘上沿水平方向固定设有所述叶杆，在所述叶杆顶端垂直活动设有所述风叶；其特征在于，其还包括顶杆，所述顶杆包括伸缩顶杆和连接顶杆，所述伸缩顶杆和所述连接顶杆活动连接，在所述叶杆内活动套装有所述伸缩顶杆；在所述叶杆联接转盘内设有可旋转的偏心槽盘，所述连接顶杆另一端与所述风叶的背风面活动连接，所述风叶的另一面为迎风面，所述伸缩顶杆另一端活动固定在所述偏心槽盘的偏心轮槽内，在所述偏心槽盘底部设有风舵。

2.根据权利要求1所述的一种远程垂直传动风力发电机，其特征在于，所述偏心槽盘的形状为不规则圆形，在所述偏心槽盘的盘面上设有立杆套，所述偏心槽盘的边缘为与所述偏心槽盘形状吻合的所述偏心轮槽；不规则圆形的所述偏心槽盘为三个圆心A、B、C在一条水平直线的圆弧和直线组成，其中AB长度与BC长度的比例为AB：BC＝3∶1～3∶2.8，在所述水平直线上取一个点D，其中AD为圆心A圆的半径，其中AD大于立杆套孔的半径，BD为圆心B半径，C圆半径＝BD-BC，A圆与C圆重迭处，两圆最高圆凸点用直线相连，从而组成所述偏心槽盘；圆心A点是所述立杆套孔的中心点，所述立杆穿过所述立杆套孔，通过所述立杆套与所述偏心槽盘轴连接。

3.根据权利要求1所述的一种远程垂直传动风力发电机，其特征在于，其还包括倾斜风叶支撑立杆、倾斜风叶、上拉固杆、下拉固杆；在每根所述叶杆上垂直固定有所述倾斜风叶支撑立杆，在任意相邻的所述风叶之间设有倾斜风叶，在任意相邻的两根所述倾斜风叶支撑立杆的顶端和底端分别设有所述上拉固杆和所述下拉固杆；所述倾斜风叶一端固定在所述上拉固杆与所述倾斜风叶支撑立杆的相交处，所述倾斜风叶另一端固定在所述下拉固杆与所述倾斜风叶支撑立杆的相交处，所述倾斜风叶与所述下拉固杆之间的夹角为钝角。

4.根据权利要求1所述的一种远程垂直传动风力发电机，其特征在于，在所述立杆上固定有可旋转的加强转盘，在所述加强转盘上固定有加强杆，在所述加强杆与对应的所述叶杆之间设有三角支架，在对应的所述叶杆和加强杆的顶端固定设有风叶固定架；在每个所述风叶固定架上均匀排列有至少两个或两个以上的风叶连接短支杆，在所述风叶连接短支杆顶端设有轴套，在所述轴套内套装有轴杆，在任意两个相邻的所述轴套之间的所述轴杆上固定有所述风叶，所述风叶与所述风叶固定架平行设置，每个所述风叶均通过所述轴杆联动，所述轴杆与所述连接顶杆活动连接；在所述任意相邻的两根所述风叶固定架的顶端和底端分别设有固定架上拉固杆和固定架下拉固杆。

5.根据权利要求4所述的一种远程垂直传动风力发电机，其特征在于，在任意相邻的两根所述风叶固定架之间设有所述倾斜风叶，所述倾斜风叶一端固定在所述固定架上拉固杆与所述风叶固定架相交处，所述倾斜风叶另一端固定在所述固定架下拉固杆与所述风叶固定架相交处，所述倾斜风叶与所述固定架下拉固杆之间的夹角为钝角。

6.根据权利要求4所述的一种远程垂直传动风力发电机，其特征在于，其还包括有支撑架，所述支撑架包括可旋转支撑底座、与所述加强杆数量相对应的支撑杆；其中，所述支撑底座固定在所述立杆三角底座上部，套装在所述立杆上，每根所述支撑杆一端活动固定在所述支撑底座上，所述支撑杆另一端活动固定在相对应的所述加强杆与所述大型风叶固定架的连接部，在每根所述支撑杆上设有紧索具。

7.根据权利要求1所述的一种远程垂直传动风力发电机，其特征在于，所述风叶的所述迎风面为平面，所述背风面为弧面。

8.根据权利要求1所述的一种远程垂直传动风力发电机，其特征在于，所述风舵包括舵杆和尾片，所述尾片竖直固定在所述风舵一端，所述风舵另一端固定在所述偏心槽盘的底部。