CN105545603A - 垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置，包括主立杆、下法兰、发电机、上法兰、风叶下龙骨、风叶旋转轴、支撑防跌构件、中法兰、变速器、磁悬浮静止件、磁悬浮旋转件、第一和第二永磁体；支撑防跌构件固定在主立杆的上端；发电机固定安装在主立杆的上端且与变速器传动连接；磁悬浮静止件固定安装在支撑防跌构件上；磁悬浮旋转件与上法兰固定连接组合后与变速器传动连接；风叶旋转轴与上法兰固定连接；第一、第二永磁体分别固定安装在磁悬浮静止件和磁悬浮旋转件上。本发明结构简单、成本较低、安装方便，使用时能够有效提高发电机运行的稳定性、延长发电机的使用寿命且能有效保障在大风等极端天气时风机不易跌落。

Description

垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置
技术领域
本发明涉及风力发电系统辅助设施，具体涉及一种适用于垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置。
背景技术
垂直轴风力发电机目前得到了广泛的应用。常见的垂直轴的风力发电机，通常将发电机通过连接法兰固定安装在立杆的上端；将风叶旋转轴直接固定安装在发电机的顶部上，其存在的问题有：一是发电机受力较大，影响发电机的运行稳定性和使用寿命；二是在台风等极端天气情况下，易发生发电机顶部被撕裂损坏，严重情况下甚至使得风机跌落造成伤人事故，具有较大的安全隐患。
发明内容
本发明的目的是：针对现有技术中存在的问题，提供一种结构简单、成本较低、安装方便，使用时能够有效提高发电机运行的稳定性、延长发电机的使用寿命且能有效保障在大风等极端天气时风机不易跌落的垂直轴风力发电系统的磁悬浮安全装置。
本发明的技术方案是：本发明的垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置，包括主立杆、下法兰、发电机、上法兰、风叶下龙骨和风叶旋转轴；其结构特点是：还包括支撑防跌构件、中法兰、变速器、磁悬浮静止件、磁悬浮旋转件、第一永磁体和第二永磁体；
上述的支撑防跌构件包括连接安装件、横担、防跌杆和托架；横担设置3根以上；各横担均由其一端与连接安装件固定连接；防跌杆由竖杆和短横杆垂直相接组成；防跌杆在每个横担的外端分别各固定安装1根；托架在每根防跌杆的竖杆上分别各固定安装1个；
支撑防跌构件由其连接安装件与主立杆的上端固定连接；发电机通过下法兰固定安装在主立杆的上端；发电机通过中法兰与位于发电机上部的变速器传动连接；
磁悬浮静止件固定安装在支撑防跌构件的托架上且位于变速器的上方；磁悬浮旋转件与上法兰固定连接组合后与变速器传动连接；风叶旋转轴由上到下穿过风叶下龙骨后与上法兰固定连接；
第一永磁体固定安装在磁悬浮静止件上；第二永磁体固定安装在磁悬浮旋转件上；且使得第一永磁体和第二永磁体隔空上下相对，并且相邻面的磁极性相同；
支撑防跌构件的各防跌杆位于发电机、变速器、磁悬浮静止件和磁悬浮旋转件的外周；且各防跌杆的短横杆均向内且位于磁悬浮旋转件和风叶下龙骨之间。
进一步的方案是：上述的支撑防跌构件的连接安装件为钢质中空的扁圆柱体件；横担为槽钢；横担上设有安装连接用的螺栓孔；各横担水平设置；
进一步的方案是：上述的支撑防跌构件的托架为钢质L形一体件；各托架在每根防跌杆的竖杆上安装的高度相同。
进一步的方案是：上述的支撑防跌构件的防跌杆的材质为中空的钢管。
进一步的方案是：上述的磁悬浮静止件的材质为铝合金；磁悬浮静止件由位于下方的安装连接盘和位于上方的永磁体安装盘一体组成；磁悬浮静止件的中轴线上设有上下向贯通的传动连接通过孔；磁悬浮静止件的永磁体安装盘的外周设有从上端面向下凹入的圆环形的永磁体安装槽；上述的第一永磁体固定安装在磁悬浮静止件的永磁体安装盘的永磁体安装槽内。
进一步的方案还有：上述的磁悬浮旋转件的材质为铝合金；磁悬浮旋转件由从上到下一体连接的圆台部、本体部和永磁体安装盘一体组成；磁悬浮旋转件的中轴线上设有上下向贯通的传动连接通过孔；磁悬浮旋转件的永磁体安装盘的外周设有从下向上凹入的永磁体安装槽；上述的第二永磁体固定安装在磁悬浮旋转件的永磁体安装盘的的永磁体安装槽内。
本发明具有积极的效果：(1)本发明的垂直轴风力发电系统的磁悬浮安全装置，其通过加装支撑防跌构件、磁悬浮静止件、磁悬浮旋转件、设置在磁悬浮静止件上的第一永磁体以及设置在磁悬浮旋转件上的第二永磁体；使得系统的重力支撑点由传统的发电机的顶部移至支撑防跌构件的横担的外沿并传递到主立杆的顶部，变速器和发电机基本不承受压力，从而提高了变速器和发电机的运行可靠性和使用寿命；安装在磁悬浮静止件上的第一永磁体和安装在磁悬浮旋转件上的第二永磁体产生的同性相斥的磁浮力与系统的中心轴共同支撑风叶组件的运转，从而较之于传统的仅靠中心轴支撑风叶组件运转，大幅提高了系统的可靠性和稳定性；同时，磁悬浮旋转件还起到飞轮的作用，使风机运转更稳定；当极端气象条件下风机发生损坏倾斜时，磁悬浮旋转件的上部四周被支撑防跌构件的各防跌杆的短横杆阻碍，磁悬浮旋转件的下部则被磁悬浮静止件顶住，因此使得风机难以跌落伤人。(2)本发明的垂直轴风力发电系统的磁悬浮安全装置，其通过加装变速器，将较低的风叶转速提高后带动发电机，从而可大大降低发电机体积和重量，节约装机成本。(3)本发明的垂直轴风力发电系统的磁悬浮安全装置，结构简单、成本较低、安装方便，经济实用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中的支撑防跌构件的一种结构的俯视图；
图3为图1中的支撑防跌构件的另一种结构的俯视图。
上述附图中的附图标记如下：
主立杆1，
支撑防跌构件2，连接安装件2-1，横担2-2，螺栓孔2-2-1，防跌杆2-3，竖杆2-3-1，短横杆2-3-2，托架2-4，
下法兰3，发电机4，中法兰5，变速器6，
磁悬浮静止件7，磁悬浮旋转件8，
第一永磁体9，第二永磁体10，
上法兰11，风叶下龙骨12，风叶旋转轴13，锁紧螺母14。
具体实施方式
(实施例1)
见图1，本实施例的垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置，其主要由主立杆1、支撑防跌构件2、下法兰3、发电机4、中法兰5、变速器6、磁悬浮静止件7、磁悬浮旋转件8、第一永磁体9、第二永磁体10、上法兰11、风叶下龙骨12、风叶旋转轴13和锁紧螺母14组成。
参见图2和图3，支撑防跌构件2主要由连接安装件2-1、横担2-2、防跌杆2-3和托架2-5组成。
连接安装件2-1为钢质中空的扁圆柱体件，连接安装件2-1用于与风力发电系统的主立杆1的上端安装连接；横担2-2本实施例中优选采用槽钢；横担2-2设置3根以上，本实施例中，横担2-2优选设置4根，该4根横担2-2在连接安装件2-1的四周对称设置，各横担2-2均由其一端与连接安装件2-1焊接；横担2-2上设有安装连接用的螺栓孔2-2-1；各横担2-2水平设置。
防跌杆2-3由竖杆2-3-1和短横杆2-3-2垂直相接组成；短横杆2-3-2设置在竖杆2-3-1的上方；防跌杆2-3的数量与横担2-2的数量相同，防跌杆2-3在每根横担2-2的外端分别各固定安设置1根，防跌杆2-3由其竖杆2-3-1的下端与对横担2-2的外端固定连接；且使得防跌杆2-3的短横杆2-3-2向内伸出；本实施例中，防跌杆2-3的材质优选采用中空的钢管。
托架2-4为钢质L形一体件；托架2-4的数量与防跌杆2-3的数量相同；托架2-4在每根防跌杆2-3的竖杆2-3-1的中上部采用螺栓连接或焊接的方式分别各固定安装1个；且各托架2-4的高度相同。
支撑防跌构件2由其连接安装件2-1与主立杆1的上端固定连接；发电机4通过下法兰3固定安装在主立杆1的上端；发电机4通过中法兰5与位于发电机4上部的变速器6传动连接。
磁悬浮静止件7的材质为铝合金或其他不导磁材料，本实施例中优选采用铝合金；磁悬浮静止件7由位于下方的安装连接盘和位于上方的永磁体安装盘一体组成；磁悬浮静止件7的中轴线上设有上下向贯通的传动连接通过孔；磁悬浮静止件7的永磁体安装盘的外周设有从上端面向下凹入的圆环形的永磁体安装槽。
磁悬浮静止件7由其安装连接盘的下端面与支撑防跌构件2的各托架2-5固定连接从而将磁悬浮静止件7固定设置在变速器6的上方。
磁悬浮旋转件8的材质为铝合金或其他不导磁材料，本实施例中优选采用铝合金；磁悬浮旋转件8由从上到下一体连接的圆台部、本体部和永磁体安装盘一体组成；磁悬浮旋转件8的中轴线上设有上下向贯通的传动连接通过孔；磁悬浮旋转件8的永磁体安装盘的外周设有从下向上凹入的永磁体安装槽。
第一永磁体9固定安装在磁悬浮静止件7的永磁体安装盘的永磁体安装槽内；第二永磁体10固定安装在磁悬浮旋转件8的永磁体安装盘的永磁体安装槽内；且使得第一永磁体9和第二永磁体10隔空上下相对，并且相邻面的磁极性相同。
磁悬浮旋转件8由其圆台部与上法兰11固定连接组合后与变速器6传动连接；风叶旋转轴13由上到下穿过风叶下龙骨12后与上法兰11固定连接；风叶旋转轴13和风叶下龙骨12间用锁紧螺母14紧固。
支撑防跌构件2的各防跌杆2-3位于发电机4、变速器6、磁悬浮静止件7和磁悬浮旋转件8的外周；且各防跌杆2-3的短横杆2-3-2均向内且位于磁悬浮旋转件8和风叶下龙骨12之间。
本实施例的垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置，其在工作时，风叶旋转轴13、风叶下龙骨12、磁悬浮旋转件8、变速器6以及发电机4同轴(中心轴)转动；系统的重力支撑点由传统的发电机4的顶部移至支撑防跌构件2的横担2-2的外沿并传递到主立杆1的顶部，变速器6和发电机4基本不承受压力，从而提高了变速器6和发电机4的运行可靠性和使用寿命。
安装在磁悬浮静止件7上的第一永磁体9和安装在磁悬浮旋转件8上的第二永磁体10产生的同性相斥的磁浮力与系统的中心轴共同支撑风叶组件的运转，从而较之于传统的仅靠中心轴支撑风叶组件运转，大幅提高了系统的可靠性和稳定性。磁悬浮旋转件8同时还起到飞轮的作用，使风机运转更稳定，当极端气象条件下风机发生损坏倾斜时，磁悬浮旋转件8的上部四周被支撑防跌构件2的各防跌杆2-3的短横杆2-3-2阻碍，磁悬浮旋转件8的下部则被磁悬浮静止件7顶住，因此使得风机难以跌落伤人。
而且，由于加装了变速器6，能够将较低的风叶转速提高后带动发电机4，大大降低了发电机4的体积和重量，节约系统的安装成本。
以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置，包括主立杆(1)、下法兰(3)、发电机(4)、上法兰(11)、风叶下龙骨(12)和风叶旋转轴(13)；其特征在于：还包括支撑防跌构件(2)、中法兰(5)、变速器(6)、磁悬浮静止件(7)、磁悬浮旋转件(8)、第一永磁体(9)和第二永磁体(10)；
所述的支撑防跌构件(2)包括连接安装件(2-1)、横担(2-2)、防跌杆(2-3)和托架(2-5)；横担(2-2)设置3根以上；各横担(2-2)均由其一端与连接安装件(2-1)固定连接；防跌杆(2-3)由竖杆(2-3-1)和短横杆(2-3-2)垂直相接组成；防跌杆(2-3)在每个横担(2-2)的外端分别各固定安装1根；托架(2-5)在每根防跌杆(2-3)的竖杆(2-3-1)上分别各固定安装1个；
支撑防跌构件(2)由其连接安装件(2-1)与主立杆(1)的上端固定连接；发电机(4)通过下法兰(3)固定安装在主立杆(1)的上端；发电机(4)通过中法兰(5)与位于发电机(4)上部的变速器(6)传动连接；
磁悬浮静止件(7)固定安装在支撑防跌构件(2)的托架(2-5)上且位于变速器(6)的上方；磁悬浮旋转件(8)与上法兰(11)固定连接组合后与变速器(6)传动连接；风叶旋转轴(13)由上到下穿过风叶下龙骨(12)后与上法兰(11)固定连接；
第一永磁体(9)固定安装在磁悬浮静止件(7)上；第二永磁体(10)固定安装在磁悬浮旋转件(8)上；且使得第一永磁体(9)和第二永磁体(10)隔空上下相对，并且相邻面的磁极性相同；
支撑防跌构件(2)的各防跌杆(2-3)位于发电机(4)、变速器(6)、磁悬浮静止件(7)和磁悬浮旋转件(8)的外周；且各防跌杆(2-3)的短横杆(2-3-2)均向内且位于磁悬浮旋转件(8)和风叶下龙骨(12)之间。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置，其特征在于：所述的支撑防跌构件(2)的连接安装件(2-1)为钢质中空的扁圆柱体件；横担(2-2)为槽钢；横担(2-2)上设有安装连接用的螺栓孔(2-2-1)；各横担(2-2)水平设置。
3.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置，其特征在于：所述的支撑防跌构件(2)的托架(2-5)为钢质L形一体件；各托架(2-5)在每根防跌杆(2-3)的竖杆(2-3-1)上安装的高度相同。
4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置，其特征在于：所述的支撑防跌构件(2)的防跌杆(2-3)的材质为中空的钢管。
5.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置，其特征在于：所述的磁悬浮静止件(7)的材质为铝合金；磁悬浮静止件(7)由位于下方的安装连接盘和位于上方的永磁体安装盘一体组成；磁悬浮静止件(7)的中轴线上设有上下向贯通的传动连接通过孔；磁悬浮静止件(7)的永磁体安装盘的外周设有从上端面向下凹入的圆环形的永磁体安装槽；所述的第一永磁体(9)固定安装在磁悬浮静止件(7)的永磁体安装盘的永磁体安装槽内。
6.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电系统的磁悬浮防跌落安全装置，其特征在于：所述的磁悬浮旋转件(8)的材质为铝合金；磁悬浮旋转件(8)由从上到下一体连接的圆台部、本体部和永磁体安装盘一体组成；磁悬浮旋转件(8)的中轴线上设有上下向贯通的传动连接通过孔；磁悬浮旋转件(8)的永磁体安装盘的外周设有从下向上凹入的永磁体安装槽；所述的第二永磁体(10)固定安装在磁悬浮旋转件(8)的永磁体安装盘的的永磁体安装槽内。
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