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

行星式増速风轮立轴风力发电机
技术领域
[0001] 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
[0002] 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
[0003] 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。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005] 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。
[0006] 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。
[0007] 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I和设置在垂直轴风轮I轴向端部的发电机。
[0008] 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。
[0009] 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。
[0010] 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
[0011] 图1是本发明实施例1的结构示意图;
[0012] 图2是本发明实施例2的结构示意图;
[0013] 图3是本发明实施例3的结构示意图;
[0014] 图4是本发明实施例4的结构示意图。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0016] 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。
[0017] 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=23i nr,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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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151和设置在垂直轴风轮151轴向端部的发电机 52,其中垂直轴风轮151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。
[0021] 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151和设置在该两个 垂直轴风轮151之间的一个发电机52,两个垂直轴风轮151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151的轮向相反,这就使得发电机52中的磁力线切割速度加倍, 大大的提尚了发电效率。
[0022] 上述的垂直轴风轮151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151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。
[0023] 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。
[0024] 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I: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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