CN102459890A - 前部设置有发电机的风力涡轮机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有发电机的风力涡轮机，其使发电机的直径上的设计限制最小，并允许转动体和发电机被稳定地固定至塔架。风力涡轮机包括转动体；该转动体包括在其中心的毂，向毂的后部突出的旋转轴和多个位于毂周围的转动体叶片；发电机，其包括设置在转动体后面的塔架的外上部的壳体并在其圆柱体的内表面具有定子和可旋转地连接在壳体中以和转动体一起旋转的转子；和支撑托架，其被固定至塔架的上端部，其中，壳体被固定至支撑托架的前表面，以将转动体和发电机整体地固定至塔架。旋转轴的弯曲强度增大，角速度在发电机的定子和转子彼此相对应的位置处最大，并且整个系统的重量被减小。

Description

前部设置有发电机的风力涡轮机

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机。更特别地，本发明涉及一种在其前部具有发电机的风力涡轮机，以使转动体的旋转能量可以在不被传递至加速器的情况下被直接传递至发电机。

背景技术

本领域的技术人员公知的风力涡轮机采用通过风旋转的转动体的动力发电。通常，塔架被安装在地面上指定的高度。此外，通过风旋转的转动体、增大转动体的旋转速度的加速器和被连接至加速器以产生动力的发电机被顺序地连接至塔架的顶端部分。

但是，如果加速器具有上面的构造，那么风力涡轮机的结构可能变得复杂，这样，制造成本和修理和维护成本可能增加。此外，风力涡轮机的重量可能增加，所以塔架的结构强度必须加强。

为了解决上述的问题，本发明的申请人建议一种无加速器的风力涡轮机，其在2006年3月24日提交，并且现在被注册为韩国专利注册号695012。如图5中所示，塔架100安装在地面上指定的高度，并且具有多个固定在毂201周围的转动体叶片202的转动体200安装在塔架100的上部。可旋转地连接至塔架100的旋转轴300由转动体200后面的轴承301支撑，发电机400连接至旋转轴300的后端。

此外，发电机400包括圆柱形壳体401、可旋转地连接至壳体401中的旋转轴300的旋转板402、连接至旋转板402的外周部的转子403和连接至壳体401的内周表面以通过与转子403的相互作用产生电磁感应的定子404。

但是，由于旋转轴300穿过塔架100的上端，因此旋转轴300的长度可能超过塔架100的直径，这样，风力涡轮机的重量可能增大。此外，旋转轴300可能下垂或扭曲。

发明内容

技术问题

本发明旨在解决现有技术中发生的上述问题，本发明的一个目的在于提供一种风力涡轮机，其中转动体和发电机被连接至支撑托架的前面，所以在发电机的直径上没有设计限制，并且转动体和发电机可以被稳定地固定至塔架。

本发明的另一个目的在于提供一种即使支撑旋转轴的轴承具有小的直径也能够将旋转轴牢固地连接至壳体的风力涡轮机。

本发明的另一个目的在于提供一种能够提高旋转轴的弯曲强度同时防止转动体旋转时旋转轴向后移动的风力涡轮机。

本发明的另一个目的在于提供一种转动体可直接固定至从支撑托架突出的固定轴的风力涡轮机。

本发明的另一个目的在于提供一种能够使转动体平滑地旋转同时防止雨水或灰尘通过壳体和旋转轴之间的间隙渗入壳体的风力涡轮机。

本发明的另一个目的在于提供一种能够使旋转轴的扭曲强度最大，同时允许工人容易沿支撑托架、发电机和毂之间的路径移动的风力涡轮机。

技术方案

为了完现上面述的目的，本发明提供了一种风力涡轮机，其包括转动体；该转动体包括在其中心的毂、向毂的后部突出的旋转轴、以及设置于毂的周围的多个转动体叶片；发电机，该发电机包括设置在该转动体后面的塔架的外上部的壳体，设置在壳体的圆柱体的内表面的定子，以及可旋转地连接在壳体中以与转动体一起旋转的转子；和支撑托架，该支撑托架固定至塔架的上端部，其中，该壳体被固定至该支撑托架的前表面，以将转动体和发电机整体地固定至塔架。

按照本发明的示例性的实施例，壳体的前表面和后表面形成有旋转轴被插入其中的穿孔，轴承设置在穿孔中，以支撑旋转轴，连接孔在转子的中心形成，以使旋转轴被插入该连接孔。

按照本发明的示例性的实施例，旋转轴具有从其被连接至毂的前侧向其后侧逐渐增大的直径。

按照本发明的示例性的实施例，旋转轴具有圆柱形的形状并向毂的后部延伸，该圆柱形的形状具有打开的后表面，在转子的中心形成有圆柱形的连接孔，以使旋转轴被插入圆柱形的连接孔，以及固定轴，其向支撑托架的前部突出，以使固定轴穿过壳体和旋转轴与毂连接。

按照本发明的示例性的实施例，旋转轴具有圆柱形的形状并向毂的后部延伸，该圆柱形的形状具有打开的后表面，在壳体的前表面形成有轴插入孔并向壳体的内部延伸，以使旋转轴被插入至轴插入孔，轴承安装在轴插入孔中以支撑旋转轴，以及连接管，设置在转子的中心；其中，连接管具有与旋转轴的直径相对应的直径，并被整体地固定至旋转轴的一端。

按照本发明的示例性的实施例，旋转轴具有圆柱形的形状并向毂的后部突出，该圆柱形的形状具有打开的后表面，在转子的中心形成有连接孔，该连接孔具有与旋转轴的直径相对应的直径，以使旋转轴的端部被插入该连接孔，支撑管从支撑托架的前表面突出，以使支撑管与支撑托架的内部空间连通，并被固定地插入至壳体，轴承设置在支撑管的外端，以使旋转轴与支撑管可旋转地连接。

有利的效果

按照本发明，发电机的振动可以最小化。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施例的纵向剖视图；

图2是示出本发明的第二实施例的纵向剖视图；

图3是示出本发明的第三实施例的纵向剖视图；

图4是示出本发明的第四实施例的纵向剖视图；

图5是示出按照现有技术的风力涡轮机的纵向剖视图。

具体实施方式

本发明的实施方式

在下文中，将参照附图对本发明的示例性的实施例进行详细的描述。

图1是示出本发明的第一实施例的纵向剖视图。如图1中所示，按照本发明，附加的加速器未设置在转动体20和发电机30之间，所以转动体20的旋转力被直接传递至发电机30。特别地，发电机30与塔架10的上部间隔，并被支撑托架40固定，所以在发电机30的直径上没有设计限制。此外，转动体20和发电机30被连接至支撑托架40的前表面。

塔架10是用于支撑地面上的风力涡轮机的多个部件的结构，并且由具有强度的金属杆制成。塔架10以这样的方法被竖直地安装至地面，即转动体20可以被设置在风速和风量可能很高的较高位置。

转动体20通过风旋转，以使转子33旋转。毂21与转子33同心地设置在转动体20的中心，旋转轴向毂21的后部突出。多个转动体叶片连接至毂21的外周表面。当转动体叶片通过风旋转时，毂21也被旋转，这样，连接至毂21的旋转轴被旋转。

发电机30随转动体20的旋转而被旋转，由此产生电能。发电机30设置在转动体20后部的塔架10的外上部，并包括连接至圆柱体的内表面的壳体和可旋转地连接至壳体的内部空间中的转动体20的转子33。

发电机30的定子32以这样的方法被固定至壳体的内表面，即电能可以通过定子32和转子33之间的电磁感应容易地产生。优选地，多个轴承312安装在壳体中，以支撑旋转轴。

支撑托架40被构造为将发电机30和转动体20整体地固定至塔架10的上端部，同时将发电机30和转动体20的载荷稳定地传递至塔架10。支撑托架40具有固定至塔架10的上端部的平面底表面，并且支撑托架40的前表面与地面垂直地对齐，以使发电机30可以被固定至其上。后部载荷支撑部41设置在支撑托架40的后部。后部载荷支撑部41朝向发电机30的后表面倾斜，以使发电机和转动体20的载荷可以被有效地分配，并且发电机30和转动体20可以被牢固地固定至支撑托架40。

按照上面的构造，即使壳体具有大的尺寸，壳体也可以不与塔架10干涉，所以在壳体和转动体33的直径上没有设计限制。因此，壳体和转动体33可以大的直径设计，所以在定子32面对转子33的区域处的角速度增大，由此改进电能生产效率。

旋转轴由具有强度的金属杆制成，并且穿孔311在前表面和后表面中形成，以使旋转轴可以被插入穿孔311。轴承312被安装在穿孔311中，以支撑旋转轴，并且管状连接孔331在转子33的中心处形成，以使旋转轴可以插入至管状连接孔331。

因此，旋转轴的前侧和后侧同时支撑在壳体上，以使旋转轴旋转时不会产生振动，并且可以防止旋转轴弯曲。此外，由于轴承312的直径可以减小，因此风力涡轮机的修理和维护可以被简化。

旋转轴的直径从被连接至毂21的前侧向后侧逐渐地增大。因此，当转动体20被强风推向发电机30时，旋转轴的移动距离可以被限制，这样，发电机30的转子33可以平滑地旋转，由此有助于电能的生产。

图2是示出本发明的第二实施例的纵向剖视图。按照本发明的第二实施例，旋转轴具有圆柱形的形状并向毂21的后部突出，该圆柱形的形状具有打开的后表面。连接孔331在转子33的中心形成，这样，旋转轴可以被插入至连接孔。固定轴42向支撑托架40的前部突出，这样固定轴42可以穿过壳体和旋转轴可旋转地连接到毂21中。

固定轴42与旋转轴和连接孔331间隔，以在旋转轴和转子33旋转时防止固定轴42和旋转轴之间的摩擦。至少一个轴承312设置在毂21中，以可旋转地支撑固定轴42。因此，转动体20的载荷可以通过固定轴42被传递至支撑托架40，同时绕过发电机30。

因此，转动体20的载荷和发电机的载荷被单独地传递至支撑托架40，这样，支撑托架40的载荷支撑功能可以被最大化。此外，将转矩传递至发电机30的轴承312的直径可以被减小，这样，毂21的重量可以被减小。

图3是示出本发明的第三实施例的纵向剖视图。按照本发明的第三实施例，旋转轴具有圆柱形的形状并向毂21的后部突出，该圆柱形的形状具有打开的后表面。轴插入孔313在壳体的前表面形成并向壳体的内部延伸，这样，旋转轴可以被插入至轴插入孔313。轴承312被安装在轴插入孔313中，以支撑旋转轴。连接管332设置在转子33的中心，连接管332具有与旋转轴的直径相对应的直径，并被整体地固定至旋转轴的一端。

由于轴承312被安装在旋转轴和壳体的轴插入孔313之间，因此，雨水、雪和灰尘可能不会渗入发电机30，这样，可以防止由于潮湿和杂质引起的电短路。此外，可以防止发电机30的内部部件被腐蚀。

图4是示出本发明的第四实施例的纵向剖视图。

按照本发明的第四实施例，旋转轴具有圆柱形的形状并向毂21的后部突出，该圆柱形的形状具有打开的后表面。连接孔331在转子33的中心形成。连接孔331具有与旋转轴的直径相对应的直径，并且旋转轴被插入连接孔331。支撑管43从支撑托架40的前表面突出。支撑管43与支撑托架40的内部空间连通，并被固定地插入至壳体。轴承312设置在支撑管43的外端，这样，旋转轴可以与支撑管43可旋转地连接。

因此，毂21的内部空间借助于发电机30与支撑托架40的内部空间连通，所以工人可以在其借助于升降机进入支撑托架40的内部空间之后容易地到达毂21。因此，风力涡轮机的修理和维修可以较容易。

工业实用性

按照本发明的风力涡轮机，在发电机的直径上没有设计限制，并且转动体和发电机可以稳定到固定至塔架，所以角速度在与发电机的转子和定子相对应的位置处可以最大，并且涡轮机系统的重量可以被减小。由于发电机可以被牢固地固定至塔架的上部端部，因此发电机的振动可以最小。

此外，按照本发明，穿孔在壳体中形成，并且旋转轴被插入穿孔。因此，即使支撑旋转轴的轴承具有小的直径，旋转轴也可以被牢固地与壳体连接。因此，轴承的装配和拆卸工作可以被简化，并且转动体的操作过程中的振动可以被减小。

此外，按照本发明，旋转轴的弯曲强度可以与旋转轴的长度的减小相对应地增大，并且旋转轴具有从其前侧向后侧逐渐增大的直径，所以转动体旋转时可以防止旋转轴向后移动。因此，旋转轴在强风下可以不弯曲或损坏，并且发电机可以稳定地产生电能。

此外，按照本发明，转子被直接地固定至从支撑托架突出的固定轴，所以可以减小将转矩传递至发电机的轴承的直径。因此，毂的重量可以被减小，并且转动体的载荷可以被直接传递至支撑托架，同时绕过发电机，这样，支撑力可以最大。

此外，按照本发明，轴插入孔在壳体中形成，并且连接管设置在转子处。因此，雨水和灰尘可以不通过壳体和旋转轴之间的间隙渗入壳体，并且转动体可以平滑地旋转。结果，可以防止发电机的内部部件被雨水腐蚀，并且可以防止由于灰尘引起的发电机的效率降低和故障。

此外，按照本发明，圆柱形的支撑管位于支撑托架处，这样，圆柱形的支撑管可以与旋转轴连接。因此，工人可以容易地沿支撑托架、发电机和毂中的路径移动，所以风力涡轮机的修理和维护可以更容易。

Claims (6)

1.一种风力涡轮机，包括：

转动体，该转动体包括在其中心的毂、向毂的后部突出的旋转轴和多个设置在毂周围的转动体叶片；

发电机，该发电机包括设置在转动体后面的塔架的外上部的壳体，以及在其圆柱体的内表面设置的定子，和可旋转地连接在壳体中以和转动体一起旋转的转子；以及

支撑托架，固定至塔架的上端部，其中，壳体固定至支撑托架的前表面，以将转动体和发电机整体地固定至塔架。

2.如权利要求1所述的风力涡轮机，其中，壳体的前表面和后表面形成有旋转轴插入其中的穿孔，轴承设置在穿孔中，以支撑旋转轴，以及连接孔在转子的中心形成，以使旋转轴被插入连接孔。

3.如权利要求2所述的风力涡轮机，其中，旋转轴具有从其被连接至毂的前侧向其后侧逐渐增大的直径。

4.如权利要求1所述的风力涡轮机，其中，旋转轴具有圆柱形的形状并向毂的后部延伸，该圆柱形的形状具有打开的后表面，在转子的中心形成有圆柱形的连接孔，以使旋转轴被插入圆柱形的连接孔，以及固定轴向支撑托架的前部突出，以使固定轴穿过壳体和旋转轴与毂连接。

5.如权利要求1所述的风力涡轮机，其中，旋转轴具有圆柱形的形状并向毂的后部延伸，该圆柱形的形状具有打开的后表面，在壳体的前表面形成有轴插入孔并向壳体的内部延伸，以使旋转轴被插入轴插入孔，轴承被安装在轴插入孔中，以支撑旋转轴，转子的中心设置有连接管，其中，连接管的直径与旋转轴的直径相对应，并被整体地固定至旋转轴的一端。

6.如权利要求1所述的风力涡轮机，其中，旋转轴具有圆柱形的形状并向毂的后部突出，该圆柱形的形状具有打开的后表面，在转子的中心形成有连接孔，并且连接孔的直径与旋转轴的直径相对应，以使旋转轴的端部被插入连接孔，支撑管从支撑托架的前表面突出，以使支撑管与支撑托架的内部空间连能，并被固定地插入壳体，轴承设置在支撑管的外端，以使旋转轴与支撑管可旋转地连接。

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