CN103726991B - 行星式增速风轮立轴风力发电机 - Google Patents

行星式增速风轮立轴风力发电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了行星式增速风轮立轴风力发电机，包括底座，所述底座上固定连接有立轴，所述立轴上枢接有垂直轴风轮，垂直轴风轮的轴向端部安装有磁悬浮装置，所述垂直轴风轮的至少一个轴向端部固定连接有水平连杆，垂直轴风轮每一轴向端部的水平连杆为两根以上，所述水平连杆在所述垂直轴风轮上周向均匀布设，水平连杆的末端安装有风力发电机，摒弃了传统技术中的齿轮箱式增速器结构，其增速效果明显，结构简单合理紧凑，安装方便、实施成本低，即使在风速较小或者地表没什么大风的地区，只要垂直轴风轮转动，水平连杆末端的风力发电机的转速很容易达到设计要求，使得风力发电机在很大的风速跨度内实现正常发电。

Description

行星式增速风轮立轴风力发电机
技术领域
本发明涉及发电机，具体来说是行星式增速风轮立轴风力发电机。
背景技术
目前电力不足已成为我国经济发展的一个突出问题，在保护不可再生能源、减少对环境污染的情况下，大力发展风力发电是人类获取能量的较好办法。当前，在我国风力发电机组中，风力发电机转速参数设计较高（一般达到1450转/分以上），当风速较小时，特别是在地表没有什么大风的地区，风力发电机不能正常发电，使得风力发电机存在闲置时间，增加了发电成本，而现有技术中为了达到风力发电机较高的转速，传统的做法是在风轮与发电机之间都增设齿轮箱式增速器，这种结构十分复杂，整体尺寸大，重量增加，制造成本高，安装调试困难，且发电稳定性较差，安全性降低。因此，现有的风力发电机还有待进一步改进和优化。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种行星式增速风轮立轴风力发电机，其具有结构简单合理、增速效果好、发电效率高的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
行星式增速风轮立轴风力发电机，包括底座，所述底座上固定连接有立轴，所述立轴上枢接有垂直轴风轮，垂直轴风轮的轴向端部安装有磁悬浮装置，所述垂直轴风轮的至少一个轴向端部固定连接有水平连杆，垂直轴风轮每一轴向端部的水平连杆为两根以上，所述水平连杆在所述垂直轴风轮上周向均匀布设，水平连杆的末端安装有风力发电机。
所述风力发电机可以为水平轴风力发电机，也可以是垂直轴风力发电机。
作为上述技术方案的改进，所述垂直轴风轮的上、下两轴向端部都设置有水平连杆，上、下水平连杆相互平行，上、下水平连杆相对的末端之间设置一个垂直轴风力发电机，包括一个垂直轴风轮和设置在垂直轴风轮I轴向端部的发电机。
作为上述技术方案的另一种改进，所述垂直轴风轮的上、下两轴向端部都设置有水平连杆，上、下水平连杆相互平行，所述上、下水平连杆相对的末端之间设置有两个垂直轴风力发电机，包括两个垂直轴风轮I和设置在该两个垂直轴风轮I之间的一个发电机，所述两个垂直轴风轮I的轮向相反，两个垂直轴风轮I分别与上、下水平连杆枢接。
优选的，所述垂直轴风轮I的轴向端部设置有磁悬浮装置I。
本发明的有益效果是：采用上述结构的本发明，通过在垂直轴风轮的轴向端部固定连接水平连杆，在水平连杆的末端安装风力发电机，使得风力发电机类似于行星般绕垂直轴风轮公转，相对于传统技术中在垂直轴风轮位置设置风力发电机的结构，水平连杆末端的风力发电机的线速度大大的提高了，摒弃了传统技术中的齿轮箱式增速器结构，其增速效果明显，结构简单合理紧凑，安装方便、实施成本低，即使在风速较小或者地表没什么大风的地区，只要垂直轴风轮转动，水平连杆末端的风力发电机的转速很容易达到设计要求，使得风力发电机在很大的风速跨度内实现正常发电，并且，在两根以上的水平连杆上都设置有风力发电机，提高了整个风力机的发电功率，降低了发电成本。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例2的结构示意图；
图3是本发明实施例3的结构示意图；
图4是本发明实施例4的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
参照图1~图4，本发明的行星式增速风轮立轴风力发电机，包括底座1，所述底座1上设置有立轴2，底座1与立轴2固定连接，所述立轴2上安装有垂直轴风轮3，垂直轴风轮3与立轴2枢接，垂直轴风轮3在风向改变时无需对风，结构设计简化，风轮对风时的陀螺力小，特别是垂直轴风轮具有较大的启动力矩；在风带动垂直轴风轮3转动时，为减小垂直轴风轮3转动时的轴承摩擦，降低垂直轴风轮3的启动风速，所述垂直轴风轮3的轴向端部设置有磁悬浮装置6，磁悬浮装置6的设置有利于提高垂直轴风轮3的耐久性，因无磨损，避免了风能转换成热能。
所述垂直轴风轮3的至少一个轴向端部固定连接有水平连杆4，水平连杆4与垂直轴风轮3之间可一体成型或通过螺栓连接等方式固定，垂直轴风轮3带动水平连杆4一起转动，垂直轴风轮3每一轴向端部的水平连杆4为两根以上，水平连杆4在所述垂直轴风轮3上周向均匀布设，使得垂直轴风轮3受力平衡，保证转动时平稳运行，所述水平连杆4的末端安装有风力发电机5。根据线速度计算方程V=2πnr，其中π为圆周率，r为公转半径，n为转速，公转半径越长，则线速度越大，因此水平连杆4末端安装的风力发电机5的线速度相比垂直轴风轮3来说大大的增加了，也就是说风相对风力发电机5的风速大大的提高，使得只要垂直轴风轮3转动，水平连杆4末端的风力发电机5的转速很容易达到设计要求，使得风力发电机5在很大的风速跨度内都可以实现正常发电。
图1~图4绘示了水平连杆4为两根构成一字型结构时本发明的结构示意图，水平连杆4也可以设置为3根或者更多，根据需要和设备的整体强度等因子来设定。
作为本发明的实施例1，上述的风力发电机5可以是如图1所示的水平轴风力发电机；也可以是如图2~图4所示的垂直轴风力发电机，当风力发电机5为垂直轴风力发电机时，水平连杆4可以只设置在垂直轴风轮3的一个轴向端部如下轴向端部，构成本发明的实施例2，如图2所示。
作为本发明的实施例3，当风力发电机5为垂直轴风力发电机时，为确保垂直轴风力发电机运行更平稳，可在所述垂直轴风轮3的上、下两轴向端部都设置有水平连杆4，上水平连杆41与下水平连杆42相互平行，上水平连杆41与下水平连杆42相对的末端之间设置一个垂直轴风力发电机，包括一个垂直轴风轮I51和设置在垂直轴风轮I51轴向端部的发电机52，其中垂直轴风轮I51的一轴向端部与上水平连杆41或下水平连杆42枢接，发电机52的另一轴向端部与下水平连杆41或上水平连杆42固定连接，本结构由于垂直轴风力发电机的两轴向端部被上水平连杆41和下水平连杆42限定，可有效增加垂直轴风力发电机转动时的稳定性，避免出现晃动等。
作为本发明的实施例4，当风力发电机5为垂直轴风力发电机时，为确保垂直轴风力发电机运行更平稳，也可以采用如下结构：所述垂直轴风轮3的上、下两轴向端部都设置有水平连杆4，上水平连杆41与下水平连杆42相互平行，所述上水平连杆41与下水平连杆42相对的末端之间设置有两个垂直轴风力发电机，包括两个垂直轴风轮I51和设置在该两个垂直轴风轮I51之间的一个发电机52，两个垂直轴风轮I51与上水平连杆41和下水平连杆42枢接，所述两个垂直轴风轮I51的轮向相反，这就使得发电机52中的磁力线切割速度加倍，大大的提高了发电效率。
上述的垂直轴风轮I51可以是由平板和杯子做成的风轮，也可以是S型风车，还可以是厄式风轮等；为减小轴承摩擦力，所述垂直轴风轮I51的两轴向端部设置有磁悬浮装置I，磁悬浮装置I可有效避免轴承承受垂直轴风轮I的重量带来的垂向压力，大大减小了摩擦力，使得轴承减小磨损，提高发电机的使用寿命。
采用上述结构的本发明，通过在垂直轴风轮3的轴向端部固定连接水平连杆4，在水平连杆4的末端安装风力发电机5，使得风力发电机5类似于行星般绕垂直轴风轮3公转，相对于传统技术中在垂直轴风轮位置设置风力发电机的结构，水平连杆4末端的风力发电机5的线速度大大的提高了，摒弃了传统技术中的齿轮箱式增速器结构，其增速效果明显，结构简单合理紧凑，安装方便、实施成本低，即使在风速较小或者地表没什么大风的地区，只要垂直轴风轮转动，水平连杆4末端的风力发电机的转速很容易达到设计要求，使得风力发电机在很大的风速跨度内实现正常发电，并且，在两根以上的水平连杆4上都设置有风力发电机5，提高了整个风力机的发电功率，降低了发电成本。
以上所述，只是本发明的较佳实施方式而已，但本发明并不限于上述实施例，只要其以任何相同或相似手段达到本发明的技术效果，都应落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.行星式增速风轮立轴风力发电机，包括底座，所述底座上固定连接有立轴，所述立轴上枢接有垂直轴风轮，垂直轴风轮的轴向端部安装有磁悬浮装置，其特征在于：所述垂直轴风轮的至少一个轴向端部固定连接有水平连杆，垂直轴风轮每一轴向端部的水平连杆为两根以上，所述水平连杆在所述垂直轴风轮上周向均匀布设，水平连杆的末端安装有风力发电机。
2.根据权利要求1所述的行星式增速风轮立轴风力发电机，其特征在于：所述风力发电机为水平轴风力发电机。
3.根据权利要求1所述的行星式增速风轮立轴风力发电机，其特征在于：所述风力发电机为垂直轴风力发电机。
4.根据权利要求3所述的行星式增速风轮立轴风力发电机，其特征在于：所述垂直轴风轮的上、下两轴向端部都设置有水平连杆，上、下水平连杆相互平行，上、下水平连杆相对的末端之间设置一个垂直轴风力发电机，包括一个垂直轴风轮和设置在垂直轴风轮I轴向端部的发电机。
5.根据权利要求3所述的行星式增速风轮立轴风力发电机，其特征在于：所述垂直轴风轮的上、下两轴向端部都设置有水平连杆，上、下水平连杆相互平行，所述上、下水平连杆相对的末端之间设置有两个垂直轴风力发电机，包括两个垂直轴风轮I和设置在该两个垂直轴风轮I之间的一个发电机，所述两个垂直轴风轮I的轮向相反，两个垂直轴风轮I分别与上、下水平连杆枢接。
6.根据权利要求4或5所述的行星式增速风轮立轴风力发电机，其特征在于：所述垂直轴风轮I的轴向端部设置有磁悬浮装置I。
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