CN102720638B - 一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组，属于大型风力发电技术领域。技术方案是：包括垂直双叶片（1）、环形水槽（10）、梯形环状水轮（14）、风车大型齿轮（3）、十字形齿齿轮（4）、传动轴齿轮和盘式风力发电机（11）。本发明垂直双叶片能够产生一个上升的力，使风车水轮漂浮在水面上，减小了水阻，将垂直双叶片底部连接在横梁两端，横梁中间架在梯形水轮上面呈腾空结构。通过安装100米以上周长的宽齿距风车特大齿轮，同多个十字形齿齿轮啮合，带动盘式风力发电机运转发电，构成水浮风车结构，本发明解决了现有的水浮大型垂直叶片重量重,水阻大,大高度的独立叶片结构支撑不合理,容易被风吹坏和难以齿接配合的问题。

Description

一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组
技术领域
本发明涉及一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组，属于大型风力发电技术领域。
背景技术
目前，垂直叶片大都使用在垂直轴风力发电机上，形成了垂直轴风车技术，由于垂直轴风车的中心轴和支杆长度支撑力受工艺上的限制很难做成兆瓦级大型垂直轴风电机组，特别是难以完成垂直轴风车的旋转直径在50米以上的风车制造工艺，不能制造出大型风力发电机组。而现有的水浮大型垂直叶片重量重,水阻大,叶片单一,大高度的独立叶片结构支撑不合理,容易被风吹坏和水浮风车转动时产生的晃动使齿轮工艺技术难度大，啮合难以完成，以及风能利用率低等问题。
发明内容
本发明目的是提供一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组，叶片能够产生一个上升的力，使风车水轮漂浮在水面上，减小了水阻，水浮风车齿接大型风力发电机组，将垂直双叶片底部连接在横梁两端，横梁中间架在梯形环状水轮上面呈腾空结构。风车推动安装在梯形空心圆环状水轮上面宽齿距大型齿轮转动，齿轮周长在100米以上，咬合十字形齿齿轮，十字形齿齿轮下方装有传动轴，传动轴的下方同发电机结构在一起，带动发电机发电，构成大型风力发电机组，解决现有的水浮大型垂直叶片重量重,水阻大,叶片单一,大高度的独立叶片结构支撑不合理,容易被风吹坏和水浮风车大型齿轮在晃动中难以齿接,以及垂直轴风力发电机的风车旋转直径不能做大的工艺技术难题，本发明解决了上述背景技术难题。
本发明的技术方案是：
一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组，包括垂直双叶片、环形水槽、梯形环状水轮、风车齿轮、十字形齿齿轮、同传动轴结构在一起的盘式风电机，数组垂直双叶片设置在梯形环状水轮上，梯形环状水轮设置在环形水槽内，梯形环状水轮与风车齿轮固接，风车齿轮与多台十字形齿齿轮啮合，并通过传动轴连接多台盘式风电机；在风力的推动下，数组安装在梯形环状水轮上面的垂直双叶片推动梯形环状水轮在外方内圆的环形水槽中运转，梯形环状水轮上安装风车齿轮，梯形环状水轮上的风车齿轮啮合多台十字形齿齿轮，通过传动轴带动多台盘式风电机发电。
所述的垂直双叶片是一种升力形叶片，叶片截面呈吊钩形状，盘式风电机安装在垂直双叶片的旁边，不是通过垂直双叶片的中心轴带动，而是靠垂直双叶片下面的风车齿轮带动运转发电。数组垂直双叶片相互平行垂直安装，通过增加垂直双叶片数量和面积提高了风的利用效率，降低了同比功能的叶片50%的高度，使叶片的结构强度大大增加；叶片材料为轻型材料，叶片重量是树脂材料质量的1/2，但用材范围也包括树脂、木材等非金属材质；数组垂直双叶片分别装在梯形环状水轮的上面，在水轮左右两侧对等距离安装，垂直双叶片宽度同梯形环状水轮底部的宽度相当，垂直双叶片底部连接在横梁两端，横梁中间架在梯形环状水轮上面呈腾空结构。
所述的环形水槽为外方内圆的环形水槽，梯形环状水轮设置在环形水槽的内圆位置，多台盘式风电机设置在环形水槽的外方位置。环形水槽外方的直边与环形水槽内圆边的距离，大于梯形环状水轮底部的宽度。
所述的梯形环状水轮，是一个截面为空心环状全封闭的水浮物体，在梯形环状水轮上部、左右两边装有垂直双叶片，不安装发电机也没有中心轴和同中心轴连接的支杆；梯形环状水轮底部装有轴承轮，环形水槽上面设有与之匹配的轨道，当垂直双叶片晃动时，环形水槽上面的轨道接触滚动。
所述的风车齿轮是周长在100米以上的齿圈，同时固接在梯形环状水轮上部的外圆上，其外齿焊接或铸造等长度的大型齿轮宽齿。理论上说：风车齿轮可做成无限大的齿圈，和带动数台盘式风电机实现兆瓦级发电。
  所述的十字形齿齿轮，齿间距离与风车齿轮的齿间距离相同，十字形齿齿轮结构是由4个1/4相等的圆组合在一个圆柱上，铸造而成，故称之为十字形齿齿轮。
  盘式风电机与传动轴齿轮连接，风电机上的十字形齿齿轮转速比是根据风车齿轮的周长和转速确定的。
  所述的数台盘式风电机，为双面线圈双面磁石的高效能盘式风电机，安装在外方内圆的环形水槽的四个角内。
本发明的积极效果是：本发明根据空气动力学原理制成的垂直双叶片，并将垂直双叶片分别固接在梯形环状水轮上，通过安装100米以上周长的宽齿距风车齿轮，同多个十字形齿齿轮啮合，带动盘式风电机运转发电，构成水浮风车结构，在晃动时通过宽大的齿距仍能正确的保持带动十字形齿齿轮传动，风车齿轮和十字型齿轮通过焊接而成，不需机械加工，节约了建造成本和解决了难以制作百米以上周长风车大型齿轮的难题。更重要的是：本发明解决了由于风车无中心轴连接、在水浮风车晃动中难以齿接、不能有效配合的问题，确保了齿接结构带动了数台盘式风电机形成组合式大型发电机组发电。
附图说明
附图1是本发明实施例侧视示意图；
附图2是本发明实施例俯视示意图；
图中：1.垂直双叶片；2.环形水槽内的水；3.风车大型齿轮；4.十字形齿齿轮；5.大型齿轮宽齿；6十字形齿齿轮传动轴；8.风电机齿轮；9.风车定位轮；10.环形水槽；11.盘式风电机；12.轨道；13.双叶片连杆；14.梯形环状水轮。
具体实施方式
 下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
 一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组，包括垂直双叶片1、环形水槽10、梯形环状水轮14、风车齿轮3、十字形齿齿轮4、传动轴齿轮和盘式风电机11，数组垂直双叶片设置在梯形环状水轮上，梯形环状水轮设置在环形水槽内，梯形环状水轮与风车齿轮连接，风车齿轮与多台十字形齿齿轮啮合，并通过传动轴齿轮连接多台盘式风电机；在风力的推动下，数组安装在梯形环状水轮上面的垂直双叶片推动梯形环状水轮在外方内圆的环形水槽中运转，梯形环状水轮上安装风车齿轮，梯形环状水轮上的风车齿轮啮合多台十字形齿齿轮，通过传动轴齿轮带动多台盘式风电机发电。
 本发明是通过梯形环形水轮14上左右装配两个垂直双叶片1浮在水面上进行转动，不是以靠垂直轴叶片通过支杆连接中心轴带动风电机运转，而是通过固接在梯形环形水轮上的风车齿轮3同相邻的十字形齿齿轮4进行啮合，带动传动轴上的风电机一起转动，带动装有数台风电机组合成兆瓦级大型风力发电机组发电。
 垂直双叶片和梯形环状水轮为水浮风车结构，在环形水槽内以上小下大进行摆布放置，梯形环状水轮为空心结构，垂直双叶片和空心结构的梯形环状水轮结合在一起，没有中心轴，并不装有其它运转部件和发电机部件，通过大面积轻重量而浮在水面，通过垂直双叶片的上升力在快速运转时产生一个升力，增加了浮力，梯形环状水轮安装在一个制定好的双边等距离的外方内圆的环形水槽内。
 垂直双叶片为特制的机翼形轻型结构， 7米以上的高度，重量仅为50kg，材质为轻型铝合金或碳纤维，两个垂直双叶片分别固定在梯形环状水轮上，垂直摆放如同飞机两个翅膀，转动时犹如气垫船一样的漂浮效果，浮在水面上，垂直双叶片底部和梯形环状水轮高于外方内圆的环形水槽顶部，通过重量轻提高转速和风能利用率。
 风车齿轮是由数个大型齿轮宽齿5组成，固接在梯形环状水轮的上端直径同梯形环状水轮的底部的宽度相等，风车齿轮可以焊接或铸造。
 梯形环状水轮底部两边装有支杆，支杆头部有轴承，同环形水槽两边滑道触接。
 十字形齿齿轮同风车齿轮的齿间距相等，十字型齿轮下端装有传动轴，传动轴穿过两个以上的轴承盒，轴承盒固定在环形水槽上，传动轴下部同风电机固定在一起。
 数台盘式风电机组，每台盘式风电机结构都为双面线盘双面磁石，中间有线路板，其中间轴的定子通过固定架，固定在环形水槽的边缘上。

Claims (4)

1.一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组，其特征在于：包括垂直双叶片,数组垂直双叶片通过横梁设置在梯形环状水轮两边, 垂直双叶片（1）、环形水槽（10）、梯形环状水轮（14）、风车齿轮（3）、十字形齿齿轮（4）、传动轴齿轮和盘式风电机（11），数组垂直双叶片设置在梯形环状水轮上，梯形环状水轮设置在环形水槽内，梯形环状水轮与风车齿轮连接，风车齿轮与多个十字形齿齿轮啮合，并通过传动轴连接多台盘式风电机；在风力的推动下，数组安装在梯形环状水轮上面的垂直双叶片推动梯形环状水轮在外方内圆的环形水槽中运转，梯形环状水轮上安装风车齿轮，梯形环状水轮上的风车齿轮啮合多个十字形齿齿轮，通过多个传动轴带动多台盘式风电机发电；所述的垂直双叶片是一种升力形叶片，叶片截面呈吊钩形状，盘式风电机安装在垂直双叶片的旁边，不是通过垂直双叶片的中心轴带动，而是靠垂直双叶片下面的风车齿轮带动运转发电；数组垂直双叶片相互平行垂直安装，通过增加垂直双叶片数量和面积提高了风的利用效率；叶片材料为轻型材料；数组垂直双叶片分别装在梯形环状水轮的上面，在水轮左右两侧对等距离安装，垂直双叶片宽度同梯形环状水轮底部的宽度相当，垂直双叶片底部结构在横梁两端，横梁中间架在梯形环状水轮上面呈腾空结构。
2.根据权利要求1所述之一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组，其特征在于所述的梯形环状水轮，是一个截面为空心环状全封闭的水浮物体，在梯形环状水轮上部、左右两边装有垂直双叶片，不安装发电机也没有中心轴和同中心轴连接的支杆；梯形环状水轮底部装有轴承轮，环形水槽上面设有与之匹配的轨道，当垂直双叶片晃动时，环形水槽上面的轨道接触滚动。
3.根据权利要求1或2所述之一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组，其特征在于所述的风车齿轮是周长在100米以上的齿圈，同时固接在梯形环状水轮上部的外圆上，其外齿焊接或铸造等长度的大型齿轮宽齿。
4.根据权利要求1或2所述之一种垂直叶片水浮风车齿接大型风力发电机组，其特征在于所述的十字形齿齿轮，齿间距离与风车齿轮的齿间距离相同，十字形齿齿轮结构是由4个1/4相等的圆组合在一个圆柱上，铸造而成，故称之为十字形齿齿轮。
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