CN102619695A - 一种风轮发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种风轮发电机，它包括发电机组、承载支架和与承载支架活动连接的风轮，沿垂直方向至少设置有两组承载支架，可以设置多组，从而形成在垂直方向布置多个风轮的结构形式，低位的风轮利用低层的风能进行发电，高位的风轮能避开地表建筑及树木对风速的影响利用高层风能进行发电，使该发电机能将不同高度的风能都充分利用，最大限度的提高了整体风能利用效率。其中的承载支架包括同心圆环形的承载圈梁和以承载圈梁的圆点为中心呈放射状排列、并与承载圈梁相交的承载横梁。承载横梁和承载圈梁形成框架支撑结构，其自身重量较轻，耗材少，且对风能的消耗也小。

Description

一种风轮发电机
技术领域
本发明涉及一种用于油田抽油机、雷达基站、军事设施、边防驻军、民用等负荷供电的风轮发电机。
背景技术
因化石能源的日渐枯竭、环保压力的增大及可持续发展的迫切需要，新能源发电成为世界各国关注的焦点。其中，风能具有再生性能好、无二次污染等特点，使得风力发电备受关注。
风力发电机是风力发电系统中的关键设备，它将风能转化为机械能进而转化为电能。目前，风力发电机主要有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类。水平轴升力型风力发电设备存在风能利用效率低，维修不便，运行费用高等缺点。垂直轴风力发电设备存在设备自身重量消耗风能太大，不能充分利用高空层风能的弊端。这就是现有技术所存在的不足之处。
发明内容
本发明要解决的技术问题，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种风能利用率高的风轮发电机。
本方案是通过如下技术措施来实现的：该风轮发电机包括发电机组、承载支架和与承载支架活动连接的风轮，所述承载支架至少有两组，所述承载支架包括同心圆环形的承载圈梁和以承载圈梁的圆点为中心呈放射状排列、并与承载圈梁相交的承载横梁。
上述风轮包括风叶机构及与风叶机构的上下两端固定连接的圆环形转动支架，转动支架与承载圈梁活动连接，通过转动支架带动风叶机构沿承载圈梁转动。该活动连接结构可以通过如下方式实现：（1）与风叶机构上下两端的端点固定连接的转动支架侧面与承载圈梁活动连接；该承载圈梁为垂直承载圈梁，其下端面的宽度大于上端面的宽度，且上端面与下端面之间设置有若干垂直轴滑轮，该转动支架侧面与垂直轴滑轮配合，垂直承载圈梁和垂直轴滑轮一方面能保证整个风轮的转动，同时又可以对风轮进行径向的定位，保证风轮的作业稳定性；（2）风叶机构上下两端的两个端点之间还至少固定连接有一个圆环形转动支架；与该转动支架活动连接的承载圈梁为水平承载圈梁，其上设置有若干水平轴滑轮，该转动支架的下底面与水平轴滑轮配合，这种结构形式既能保证整个风轮的正常转动，又可以对风轮进行轴向的定位，以保证整个风轮的作业稳定性。
上述发电机组中的转子磁极安装于风叶机构下端点处的转动支架下端面，定子磁极安装于垂直承载圈梁下端面的上部、并与转子磁极位置对应，使定子磁极与转子磁极所在圆的外径相等且上下对应，转动支架带动转子磁极同步转动产生轴向磁场，定子切割转子磁场产生感应电动势进行发电。该发电机组中定子和转子为模块组合结构，绕组为同心绕组，每个模块可独立运行也可以多块组合运行。轴向磁场使发电机具有短磁路、模块化、安装方便、效率高的特点，并可在恶劣气候环境中安全运行。
上述承载横梁和承载圈梁的交叉处贯穿有辅助支撑柱，以加强风叶机构两端承载横梁和承载圈梁整体的强度和稳定性。
沿上述承载横梁的方向至少设置有两个风叶机构，风叶机构的具体数量可以根据发电需要灵活设置；且使风叶机构与辅助支撑柱间隔设置。
上述风叶机构上至少串联连接有两个风叶，以增加整个风叶机构的迎风面积，提高风能的利用率。
为了增加风叶与风的接触面积，上述风叶采用曲面形风叶。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，该风轮发电机中，沿垂直方向至少设置有两组承载支架，可以设置多组，从而形成在垂直方向布置多个风轮的结构形式，低位的风轮利用低层的风能进行发电，高位的风轮能避开地表建筑及树木对风速的影响利用高层风能进行发电，使该发电机能将不同高度的风能都充分利用，最大限度的提高了整体风能利用效率。其中的承载支架包括同心圆环形的承载圈梁和以承载圈梁的圆点为中心呈放射状排列、并与承载圈梁相交的承载横梁。承载横梁和承载圈梁形成框架支撑结构，其自身重量较轻，耗材少，且对风能的消耗也小。由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的结构示意图。
图2为图1中A点的局部放大图。
图3为图1中B点的局部放大图。
图4为图3中C-C剖视结构示意图。
图中，1为承载支架，2为承载横梁，3为承载圈梁，4为辅助支撑柱，5为风叶机构，6为风叶，7为风轮，8为转动支架，9为水平轴滑轮，10为水平承载圈梁，11为垂直轴滑轮，12为垂直承载圈梁，13为转子磁级，14为定子磁极，15为垂直承载圈梁的下端面，16为垂直承载圈梁的上端面。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
一种风轮发电机，如图1-图3所示，它包括发电机组、承载支架1和与承载支架1活动连接的风轮7，承载支架1至少有两组，分别位于风叶机构5的两端。如果沿垂直方向设置两组风叶机构5，可以采用两种结构形式：（1）需要三组承载支架1，即沿垂直方向相邻的两个风叶机构5的相邻端共用一个承载支架1，随着垂直方向风叶机构5的数量增加，承载支架1的数目依此类推；（2）需要四组承载支架1，即各层风叶机构5的两端均分别设置有承载支架1。所述承载支架1包括同心圆环形的承载圈梁3和以承载圈梁3的圆点为中心呈放射状排列、并与承载圈梁3相交的承载横梁2，承载横梁2和承载圈梁3的交叉处贯穿有辅助支撑柱4。
其中，风轮7包括风叶机构5及与风叶机构5的上下两端固定连接的圆环形转动支架8，转动支架8与承载圈梁3活动连接，通过转动支架8带动风叶机构5沿承载圈梁3转动。该活动连接结构通过如下方式实现：（1）如图4所示，与风叶机构5上下两端的端点固定连接的转动支架8侧面与承载圈梁3活动连接；该承载圈梁3为垂直承载圈梁12，其下端面15的宽度大于上端面16的宽度，且上端面16与下端面15之间设置有若干垂直轴滑轮11，该转动支架8侧面与垂直轴滑轮11配合，垂直承载圈梁12和垂直轴滑轮11一方面能保证整个风轮7的转动，同时又可以对风轮7进行径向的定位，保证风轮7的作业稳定性；（2）风叶机构5上下两端的两个端点之间还至少固定连接有一个圆环形转动支架8；与该转动支架8活动连接的承载圈梁3为水平承载圈梁10，其上均匀设置有若干水平轴滑轮9，该转动支架8的下底面与水平轴滑轮9配合，这种结构形式既能保证整个风轮7的正常转动，又可以对风轮7进行轴向的定位，以保证整个风轮7的作业稳定性。发电作业过程中，承载圈梁3固定不动，转动支架8与相应的垂直轴滑轮11和水平轴滑轮9配合，在风力的驱动下，转动支架8带动风叶机构5沿承载圈梁3旋转，通过这种滑动连接方式实现了整个风轮7在风力的作用下沿承载圈梁3转动进行发电。
发电机组中的转子磁极13安装于风叶机构5下端点处的转动支架8下端面，定子磁极14安装于垂直承载圈梁的下端面15的上部、并与转子磁极13位置对应，（即与风叶机构5下方两个端点固定连接的转动支架8的侧面与垂直轴滑轮11配合、下端面上固定连接有转子磁极13）保证定子磁极14与转子磁极13所在圆的外径相等且上下对应，转动支架8带动转子磁极13同步转动产生轴向磁场，定子切割该轴向磁场产生感应电动势进行发电。其中，定子和转子为模块组合结构，绕组为同心绕组，每个模块可独立运行也可以多块组合运行。
沿承载横梁2的方向上至少设置有两个风叶机构5，沿转动支架8的圆周方向至少均匀设置有三组风叶机构5，风叶机构5的具体数量可以根据发电需要灵活设置；且使风叶机构5与辅助支撑柱4间隔设置。其中，风叶机构5上至少串联连接有两个曲面形风叶6，以增加风叶机构5的迎风面积。
本发明中未经描述的技术特征可以通过现有技术实现，在此不再赘述。本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。 

Claims (10)

1.一种风轮发电机，它包括发电机组、承载支架和与承载支架活动连接的风轮，其特征是：所述承载支架至少有两组，所述承载支架包括同心圆环形的承载圈梁和以承载圈梁的圆点为中心呈放射状排列、并与承载圈梁相交的承载横梁。
2.根据权利要求1所述的风轮发电机，其特征是：所述风轮包括风叶机构及与风叶机构的上下两端固定连接的圆环形转动支架，转动支架与承载圈梁活动连接。
3.根据权利要求2所述的风轮发电机，其特征是：与所述风叶机构上下两端的端点固定连接的转动支架侧面与承载圈梁活动连接；该承载圈梁为垂直承载圈梁，其下端面的宽度大于上端面的宽度，且上端面与下端面之间设置有若干垂直轴滑轮。
4.根据权利要求2或3所述的风轮发电机，其特征是：所述风叶机构两端的两个端点之间还至少固定连接有一个圆环形转动支架；与该转动支架活动连接的承载圈梁为水平承载圈梁，其上设置有若干水平轴滑轮。
5.根据权利要求2或3所述的风轮发电机，其特征是：所述发电机组中的转子磁极安装于风叶机构下端点处的转动支架下端面。
6.根据权利要求5所述的风轮发电机，其特征是：所述发电机组中的定子磁极安装于垂直承载圈梁下端面的上部、并与转子磁极位置对应。
7.根据权利要求1、2或3所述的风轮发电机，其特征是：所述承载横梁和承载圈梁的交叉处贯穿有辅助支撑柱。
8.根据权利要求2或3所述的风轮发电机，其特征是：沿所述承载横梁的方向至少设置有两个风叶机构。
9.根据权利要求8所述的风轮发电机，其特征是：所述风叶机构上至少串联连接有两个风叶。
10.根据权利要求9所述的风轮发电机，其特征是：所述风叶为曲面形风叶。
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