CN103541864A - 小型垂直轴风力发电机 - Google Patents

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Abstract

一种小型垂直轴风力发电机。它是将外转子发电机定子直接安装在立柱上，组成风力发电机的不转动部分，叶轮下轮毂通过压力轴承安装在立柱下方，叶轮上轮毂通过滚珠轴承安装在立柱顶端，叶轮可绕立柱独立转动，压力轴承承载着叶轮全部重量，叶轮下轮毂通过离合器与发电机转子连接，发电机转子不承重，低风速时叶轮旋转，离合器分离，发电机转子不转，当风速达到设定值时离合器结合，发电机转子随叶轮一起转动，开始发电。这种小型垂直轴风力发电机叶轮旋转平稳不震动，安全可靠，起动风速低，发电效率高。

Description

小型垂直轴风力发电机
技术领域
本发明涉及一种风力发电机，尤其是一种小型垂直轴风力发电机。
背景技术
小型垂直轴风力发电机是离网型风力发电设备，广泛使用于：路灯、偏远无电地区户用等小型需要电的场合，提供10kw以下的电能，通常是将发电机垂直安装在立柱的顶端，水平旋转的叶轮固定在发电机转子轴上，叶轮在发电机的上方和发电机的转子轴连成一体，在风的作用下叶轮带动发电机转子转动发出电能。但传统的小型垂直轴风力发电机，转子主轴是整个叶轮的唯一支点，叶轮重量全部由转子轴承担，叶轮主轴上部悬空没有支点，旋转时极易摆动，在高速旋转时震动强烈，发电机工作条件恶劣，重力和震动使发电机难以正常工作，因此起动风速高、发电效率低、发电机主轴容易损坏，致使现有的小型垂直轴风力发电机效率低、安会可靠性差，难以进入实用。
发明内容
本发明的目的在于避免上述现有技术的不足，而提供一种结构简单、安全可靠、震动小、起动风速低、发电效率高的小型垂直轴风力发电机。本发明解决其问题所采用的技术方案是：小型垂直轴风力发电机，其特征在于，外转子发电机装在立柱的上法兰上面，定子和立柱连成一体，组成小型垂直轴风力发电机的不转动部分，叶轮下轮毂通过压力轴承安装在靠底部的立柱上，这个压力轴承承载着叶轮的全部重量，压力轴承可以是磁悬浮轴承也可以是通用轴承，叶轮的上轮毂用滚珠轴承装在发电机定子轴上，滚珠轴承和发电机定子轴之间留有一定的配合间隙，可以上下滑动，滚珠轴承只起到上叶轮中心定位作用，不承受叶轮重量，连接杆将上、下轮毂连接成一个整体，围绕立柱叶轮独立旋转，由于叶轮有上下两个支点，旋转平稳无震动，叶轮通过离合器和发电机转子轴相连，发电机转子不承受叶轮的重量，低风速起动时离合器处于分离状态，当达到设定转速时离合器结合，发电机转子转动开始发电，一方面由于旋转起来的叶轮动能大，另一方面发电机转子又不承重，起动容易，扭矩小，所以在相同风速下比现有技术的小型垂直轴风力发电机起动容易、转动平稳，发电效率得到大大提高；刹车装置用外转子发电机时安装在上轮毂和发电机定子轴之间；用内转子发电机时装在下轮毂和立柱之间，刹车装置可以是离心刹车也可以是机械刹车或电刹车
由于本发明叶轮和发电机转子为两个独立的旋转体，叶轮和发电机之间采用离合器连接，叶轮下轮毂的压力轴承承受了叶轮的全部重量，发电机不承重，上轮毂又起到叶轮上部的中心定位作用，所以叶轮旋转平稳不震动，安全可靠，起动风速低，发电效率高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1为本发明第一个实施例的主剖视图。
图2为本发明第二个实施例的主剖视图。
图3为本发明第三个实施例的主剖视图
其中：1上轮毂、2离合器、3发电机转子、4发电机、5上法兰、6立柱、7下轮毂、8压力轴承、9刹车、10下法兰、11叶轮、12连接杆、13滚珠轴承、14发电机转子延长轴、15发电机定子延长轴
具体实施方式
参照图1，小型垂直轴风力发电机采用内转子发电机，包括立柱6上法兰5和下法兰10，发电机4安装在上法兰5上组成小型垂直轴风力发电机的不转动部分，叶轮11的下轮毂通过压力轴承8安装在立柱的下部，连接杆12将上轮毂1下轮毂7连接成一个整体，上轮毂1通过滚珠轴承13安装在发电机转子延长轴14上，通过离合器2与发电机转子3连接，组成小型垂直轴风力发电机的转动部分，在风力的作用下叶轮11开始转动，当转速达到额定值后离合器2结合，发电机转子3随叶轮11一起转动，发电机4开始发电，刹车9安装在立柱6和下轮毂7上，当叶轮11转速超过设定值时，刹车9刹车功能起动，降低转速以保证安全。
参照图2，小型垂直轴风力发电机采用外转子发电机，包括立柱6上法兰5和下法兰10，发电机4安装在上法兰5上组成小型垂直轴风力发电机的不转动部分，叶轮11的下轮毂通过压力轴承8安装在立柱的下部，连接杆12将上轮毂1下轮毂7连接成一体，上轮毂1通过滚珠轴承13安装在发电机定子延长轴15上，通过离合器2与发电机转子3连接，组成小型垂直轴风力发电机的转动部分，在风力的作用下叶轮11开始转动，当转速达到额定值后离合器2结合，发电机转子3？随叶轮11一起转动，发电机4开始发电，刹车9安装在发电机定子延长轴15和上轮毂1上，当叶轮11转速超过设定值时，刹车9刹车功能起动，降低转速以保证安全。
参照图3，小型垂直轴风力发电机采用外转子发电机，包括立柱6上法兰5和下法兰10，发电机4安装在下轮毂下面的立柱6上，组成小型垂直轴风力发电机的不转动部分，叶轮11的下轮毂通过压力轴承8安装在立柱的下部，连接杆12将上轮毂1下轮毂7连接成一体，上轮毂1通过滚珠轴承13安装在立柱6顶端，离合器2安装在下轮毂7下面与发电机转子3连接，组成小型垂直轴风力发电机的转动部分，在风力的作用下叶轮11开始转动，当转速达到额定值后离合器2结合，发电机转子3随叶轮11一起转动，发电机4开始发电，刹车9安装在立柱6和下轮毂7上，当叶轮11转速超过设定值时，刹车9刹车功能起动，降低转速以保证安全。

Claims (5)

1.一种小型垂直轴风力发电机，其特征在于，外转子发电机安装在立柱的上法兰上，定子和立柱连成一体，组成小型垂直轴风力发电机的不转动部分，叶轮下轮毂通过压力轴承安装在靠底部的立柱上，这个压力轴承承载着叶轮的全部重量，叶轮的上轮毂用滚珠轴承安装发电机定子轴上，滚珠轴承只起上轮毂中心定位作用，连接杆将上下轮毂连接成一个整体，围绕立柱叶轮可独立旋转，叶轮用离合器和发电机转子轴连接，低风速起动时离合器处于分离状态，当达到设定转速时离合器结合，：发电机转子转动，开始发电。
2.一种小型垂直轴风力发电机，其特征在于，内转子发电机装在立柱的上法兰上，组成小型垂直轴风力发电机的不转动部分，叶轮下轮毂通过压力轴承安装在靠底部的立柱上，这个压力轴承承载着叶轮的全部重量，叶轮的上轮毂用滚珠轴承安装在发电机转子轴上，滚珠轴承只起上轮毂中心定位作用，连接杆将上下轮毂连接成一个整体，围绕立柱叶轮独立旋转，叶轮用离合器和发电机转子轴连接，低风速起动时离合器处于分离状态，当达到设定转速时离合器结合，发电机转子转动，开始发电。
3.一种小型垂直轴风力发电机，其特征在于，外转子发电机直接装在靠底部的立柱上，定子和立柱连成一体，组成小型垂直轴风力发电机的不转动部分，叶轮下轮毂通过压力轴承安装在靠发电机上部的立柱上，这个压力轴承承载着叶轮的全部重量，叶轮的上轮毂用滚珠轴承安装在立柱顶端，滚珠轴承只起上轮毂中心定位作用，连接杆将上下轮毂连接成一个整体，围绕立柱叶轮独立旋转，叶轮通过离合器和发电机转子连接，低风速起动时离合器处于分离状态，当达到设定转速时离合器结合，发电机转子转动，开始发电。
4.根据权利要求1、2、3、所述的一种小型垂直轴风力发电机，其特征在于，下轮毂和立柱连接所用的压力轴承可以是磁悬浮轴承也可以是通用轴承。
5.根据权利要求1、2、3、所述的一种小型垂直轴风力发电机，其特征在于，用外转子发电机的小型垂直轴风力发电机，刹车机构安装在上轮毂和发电机定子延长轴之间，用内转子发电机的小型垂直轴风力发电机，刹车安装在下轮毂和立柱之间，刹车可以是离心刹车，也可以是机械刹车或电刹车。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107013412A (zh) * 2017-04-28 2017-08-04 浙江理工大学 一种带动叶片的小型垂直轴风力发电机及其发电方法
CN108022492A (zh) * 2017-12-29 2018-05-11 天津丰澳教育科技有限公司 一种新型物理教学用发电仪器
CN111852756A (zh) * 2019-04-29 2020-10-30 太阳&风能源股份有限公司 提高发电效率的风力发电装置

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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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