CN103912457A - 适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构 - Google Patents

适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，包括用于同中心轴旋转连接的管状外套，还包括上轴承套，所述上轴承套安装在所述外套内的轴向中部，与所述外套内壁间隙配合，所述上轴承套和所述外套之间设有O型圈。本发明允许外套本身具有一定的弯曲和摆动，减小或避免了因外套弯曲给中心轴损害及对设备运行的妨碍，并可依靠O型圈的弹性形变吸纳和消减了外套弯曲和摆动导致的不平衡，有利于保证运行的稳定性和可靠性，实现自动垂直，主要用于垂直轴风力发电机。

Description

适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构
技术领域
本发明涉及一种适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，属于风力发电技术领域。
背景技术
现有垂直轴风力发电机旋转构件和固定构件之间采用刚性连接，将风轮固定安装在主轴或传动轴上，其风轮连杆或风轮与主轴或传动轴上都是采用固定连接或紧固连接，风轮连杆或风轮与主轴或传动轴之间不能做相对位移，因此当风轮连杆或风轮上下或左右振动时，势必要带动主轴或传动轴振动，引起主轴或传动轴的谐振，尤其当发展大型垂直轴风力发电机时，风轮的重量会非常大，其引起的振动也是很强大的，对风机的破坏力也是很大的。
一种新型的设计是在固定的中心轴（主轴）上套装一个管状的外套，风叶和发电机外转子等与外套固定连接在一起形成旋转构件，通过相应的轴承与中心轴旋转连接，由此在风叶的带动下，发电机外转子相对于与中心轴固定连接的定子转动，实现风力发电的目的，在这种技术路线下，需要解决好两个问题，一是旋转构件与中心轴之间的连接应具有一定的柔性，以允许在不稳定风力作用下叶片产生一定的不规则摆动，二是应具有自动垂直功能，避免对中心轴和相应轴承的损害。
发明内容
为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，以减少因外力导致的损害。
本发明实现上述目的的技术方案是：一种适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，包括用于同中心轴旋转连接的管状外套，其特征在于还包括上轴承套，所述上轴承套安装在所述外套内的轴向中部，与所述外套内壁间隙配合，所述上轴承套和所述外套之间设有O型圈。
由于采用了中心轴与外套之间旋转连接的方式，特别是将上轴承套设置在外套的中部，中心轴相对于外套而言是半轴，由此允许外套本身具有一定的弯曲和摆动，减小或避免了因外套弯曲给中心轴损害及对设备运行的妨碍，由于上轴承套与外套之间通过O型圈柔性连接，进一步增大了外套弯曲和摆动的容量，并依靠O型圈的弹性形变吸纳和消减了外套弯曲和摆动导致的不平衡，有利于保证运行的稳定性和可靠性，实现自动垂直。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明涉及的顶内套的结构示意图；
图3是本发明涉及的上轴承套的结构示意图。
具体实施方式
参见图1-3，本发明提供了一种适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，包括用于同中心轴（主轴）5旋转连接的呈管状的外套2和上轴承套3，所述上轴承套安装在所述外套内的轴向中部，与所述外套内壁间隙配合，所述上轴承套和所述外套之间设有O型圈，所述外套通过一定的连接件和连接方式与风叶及发电机转子（优选外转子发电机）连接成旋转构件，在风力推动下绕中心轴旋转，通过发电机发电。通过上述上轴承套的设置，可以将中心轴设计成半轴（从外套下端延伸外套中部），其上端通过安装在上轴承套上的上轴承4与外套旋转连接，由此不仅节省了中心轴的材料，降低加工工艺要求和安装要求，而且减小了中心轴对外套上部的影响，允许旋转构件一定程度的摆动而不损坏中心轴，不影响中心轴的垂直，避免了现有技术下结构刚性难以适应于野外恶劣环境的缺陷。
优选地，所述上轴承套的外侧面上设有与所述O型圈数量对应的一个或多个环形凹槽31，所述O型圈嵌装在其对应的所述环形凹槽上，其外侧与所述外套的内壁压力接触，由此O型圈不仅起到了上轴承套与外套之间的连接作用，而且还可以依靠其弹性消纳外套的摆动和振动。
优选地，所述各环形凹槽和所述各O型圈相同，并沿轴向等间距分布，由此不仅方便加工，而且还优化了力和力矩的分布。
优选地，所述O型圈的材质为三元乙丙橡胶。
优选地，所述环形凹槽和O型圈的数量均为3个，在轴向等间距分布的情况下，这种O型圈的设置在有效消纳振动对中心轴影响的同时，更有利于保证对振动力和摆动扭矩的承载能力。
使用时，通常，所述上轴承套内嵌装有上轴承，所述上轴承的外圈与所述上轴承套固定连接，所述上轴承的内圈与所述中心轴的上端固定连接，由此形成中心轴顶端同外套之间的旋转支撑。
优选地，所述外套的顶端管口上嵌装有顶内套，所述顶内套上设有用于风叶安装的螺孔14，由此不仅可以通过与上盖配合以实现对外套管口的密封，有利于防尘，而且还可以方便地进行相应件的安装。
优选地，所述顶内套由顶内套管11和顶内套板12构成，所述顶内套管的外侧面与所述外套的内壁连接，所述顶内套板嵌装在所述顶内套管的顶部管口上，与所述顶内套管固定连接，这样即有利于保证顶内套自本身的强度及与外套之间的连接强度，而且还有利于加工和安装。
优选地，所述用于安装风叶的螺孔为通孔，数量为3个，与风叶数量相对应，设置在所述顶内套板上，由此使相应件的安装更为方便、可靠。
所述顶内套板上还可以设有中央通孔13。
优选地，所述外套的下端设有外套法兰6，所述外套法兰与所述外套固定连接，由此可以通过外套法兰实现外套下端与相应件的连接。
优选地，所述外套法兰上设有用于连接发电机外转子的通孔，并通过螺栓与所述发电机外转子固定连接，所述发电机外转子与所述中心轴通过下轴承旋转连接，由此将外套同发电机外转子连接成一个各部分相互固定连接的旋转构件，通过风叶带动外套和外转子一起转动，同时也在外套下端实现了与中心轴之间的相对刚性的旋转支撑，该旋转支撑与所述上轴承形成的柔性支撑相互配合，实现了旋转构件与中心轴之间上下两个旋转支撑中下支撑的刚性和上支撑的柔性，由此即保证了连接强度和稳定性，又实现了柔性连接带来的优点，实现了自动垂直。

Claims (10)

1.一种适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，包括用于同中心轴旋转连接的管状外套，其特征在于还包括上轴承套，所述上轴承套安装在所述外套内的轴向中部，与所述外套内壁间隙配合，所述上轴承套和所述外套之间设有O型圈。
2.如权利要求1所述的适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，其特征在于所述上轴承套的外侧面上设有与所述O型圈数量对应的一个或多个环形凹槽，所述O型圈嵌装在其对应的所述环形凹槽上，其外侧与所述外套的内壁压力接触。
3.如权利要求2所述的适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，其特征在于所述各环形凹槽和所述各O型圈相同，并沿轴向等间距分布。
4.如权利要求3所述的适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，其特征在于所述O型圈的材质为三元乙丙橡胶。
5.如权利要求4所述的适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，其特征在于所述环形凹槽和O型圈的数量均为3个。
6.如权利要求1、2、3、4或5所述的适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，其特征在于所述外套的顶端管口上嵌装有顶内套，所述顶内套上设有用于风叶安装的螺孔。
7.如权利要求6所述的适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，其特征在于所述顶内套由顶内套管和顶内套板构成，所述顶内套管的外侧面与所述外套的内壁连接，所述顶内套板嵌装在所述顶内套管的顶部管口上，与所述顶内套管固定连接。
8.如权利要求7所述的适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，其特征在于所述用于安装风叶的螺孔为通孔，数量为3个，设置在所述顶内套板上。
9.如权利要求8所述的适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，其特征在于所述外套的下端设有外套法兰，所述外套法兰与所述外套固定连接。
10.如权利要求9所述的适应于垂直轴风力发电机的自动垂直结构，其特征在于所述外套法兰上设有用于连接发电机外转子的通孔，并通过螺栓与所述发电机外转子固定连接，所述发电机外转子与所述中心轴通过下轴承旋转连接。
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