CN107061149B - 一种大型垂轴式风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种大型垂轴式风力发电机，其特征在于：包括支撑底架、中心轴、叶片、风罩、引风墙和发电机组；本发明中采用独立的中心内轴和中心外轴结构分别风罩和叶片相连，以及在风罩上设置引风墙，通过驱动电机调节风罩的角度，实现风罩上的进风口与风向垂直；设置的引风墙将垂直吹向于挡风罩的风引向进风口；保证了整个引风罩直径所在面即为收风面，提高风能的利用效率；本发明中采用多个发电机与中心外轴配合，保证了发电效率的同时提高了风能的转化率。

Description

一种大型垂轴式风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种大型垂轴式风力发电机。
背景技术
现今的风力发电机，按轴向分有水平轴和垂直轴风力发电机两种类型；水平轴风力发电机工作面积大，但收风面积小，风能利用率较低，成本较高，安装困难,维护不方便。垂直轴风力发电机不要方向尾翼，成本较低，安装较易，适合于作微小型的风力发电机；
如中国专利201520545508.X所述的一种垂轴式半开半闭万向风力发电装置，其特征在于：包括发电机、变速箱以及由扇叶、旋转轴构成的竖向扇叶轴，旋转轴的下端与变速箱连接，变速箱的输出轴与发电机连接，所述扇叶的外围还设有与旋转轴同轴的挡风板壳，挡风板壳的下端设有滚轮转盘，滚轮转盘由支架支撑。
要提高风力发电机的效率，就必须增大风力发电机的有效收风面，水平轴风力发电机的工作面积大，但收风面积小，致使风力发电机效率低，发电成本高；上述专利为中、小型的垂轴式发电机，采用的是半场口的结构，气流在吹过扇叶时，这样的结构设计会减少风能的利用，风罩为固定式无法引导气流走向，导致风能利用率低。
目前的大型垂轴式风力发电机的应用的阻力主要是由于垂轴式风力发电机比同直径的水平式风力发电机有效面积小，风能利用率低的问题；因此增加垂轴式风力发电机的有效面积与水平轴风力发电机的有效面积相同，由于垂直轴风力发电机不要方向尾翼，成本较低，安装较易，风能的利用效率能超过同直径的水平轴风力发电机，且更加容易推广使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种大型垂轴式风力发电机，能解决一般的水平轴式风力发电机工作面积大，收风面小造成发电效率低、发电成本高的问题以及解决垂轴式风力发电机采用固定式的风罩，有效面积小，发电效率低的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种大型垂轴式风力发电机，其创新点在于：包括支撑底架、中心轴、叶片、风罩、引风墙和发电机组；
所述中心轴垂直于支撑底架的中心处设置，所述中心轴包括中心内轴和中心外轴；所述中心内轴的长度大于中心外轴的长度；中心外轴内设置有容纳中心内轴的通孔，中心内轴嵌套在中心外轴的通孔内同轴设置；所述中心外轴上沿圆周方向上竖直设置有若干叶片架；所述中心内轴的底端延伸出中心外轴的底端；
所述叶片具有若干个且沿竖直方向安装在叶片架上，所述叶片为平面结构或凹面结构；叶片通过叶片架带动中心外轴旋转；叶片的底端靠近中心外轴处设置有发电机组；
所述风罩环绕在叶片的外部，风罩的两端边缘通过若干水平连杆与轴承配合分别连接在中心内轴的两端，风罩可绕着中心内轴旋转，风罩包括进风口、出风口以及一对挡风板；所述一对挡风板将进风口与出风口隔开；
所述引风墙包括第一引风板和第二引风板；所述第一引风板与第二引风板的一端分别连接同一挡风板的两端边缘上，所述第一引风板沿着风罩的挡风板切线方向向外侧延伸；第一引风板与第二引风板的另一端相连形成三角结构；所述引风墙跟随风罩一起旋转；
所述发电机组安装在支撑底架上且靠近中心轴处位于叶片底端的缺口内，发电机组具有若干发电机；所述发电机通过离合器与中心外轴的底端相连。
进一步的，所述进风口以及出风口与中心轴所形成的夹角为90度，进风口与出风口相邻的角度为90度。
进一步的，所述风罩的底端沿圆周方向设置有若干滑轮，支撑底架上设置有配合风罩底端滑轮的滑轨。
进一步的，所述中心外轴的底端设置有第一锥齿轮，所述支撑底架上设置有与第一锥齿轮配合的若干个第二锥齿轮；所述第二锥齿轮与发电机相对应且通过离合器连接；所述第一锥齿轮与第二锥齿轮均设置在一润滑油箱中。
进一步的，所述同一叶片为沿竖直方向的分段式结构，包括若干叶片段；所述相邻的叶片段之间设置有间隙。
进一步的，所述引风墙通过加强连杆穿过相邻叶片段之间的间隙与中心外轴用轴承连接。
进一步的，所述叶片至少四组，叶片等角度沿圆周方向均匀设置在中心外轴上。
进一步的，所述中心内轴的底端部分设置有一由驱动电机驱动齿轮；所述驱动电机安装在支撑底架上，驱动电机通过减速器驱动齿轮带动整个风罩和引风墙旋转；驱动电机与齿轮外设置有防护罩。
本发明的优点在于：
1）本发明中采用独立的中心内轴和中心外轴结构分别与风罩和叶片相连，以及在风罩上设置引风墙，通过驱动电机调节风罩的角度，实现风罩上的进风口与风向始终保持垂直；设置的引风墙将垂直吹向挡风罩的风引向进风口；保证了整个风罩直径所在面即为收风面，提高风能的利用效率。
2）本发明中通过在风罩的底端沿圆周方向设置有滑轮，以及支撑底架上设置有配合风罩底端滑轮的滑轨；保证了整个风罩的支撑强度，提高了整个垂轴式风力发电机的稳定性。
3)本发明中同一叶片为沿竖直方向的分段式结构，相邻的叶片段之间设置有间隙；引风墙可通过加强连杆穿过相邻叶片段之间的间隙与中心外轴用轴承连接；提高了引风墙和风罩的稳定性。
4）本发明中采用多个发电机与中心外轴配合，保证了发电效率的同时提高了风能的转化率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的一种大型垂轴式风力发电机的剖视图。
图2为本发明的一种大型垂轴式风力发电机的俯视图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1图2所示的一种大型垂轴式风力发电机，包括支撑底架1、中心轴2、叶片3、风罩4、引风墙5和发电机组6。
中心轴2垂直于支撑底架1的中心处设置，所述中心轴2包括中心内轴21和中心外轴22；所述中心内轴21的长度大于中心外轴22的长度；中心外轴22内设置有容纳中心内轴21的通孔，中心内轴21嵌套在中心外轴22的通孔内同轴设置；所述中心外轴22上沿圆周方向上竖直设置有若干叶片架；所述中心内轴21的底端延伸出中心外轴22的底端。
叶片3具有若干个且沿竖直方向安装在叶片架上，所述叶片3为平面结构或凹面结构；叶片3通过叶片架带动中心外轴22旋转；叶片3的底端靠近中心外轴22处设置有发电机组6。
风罩4环绕在叶片3的外部，风罩4的两端边缘通过若干水平连杆与轴承配合分别连接在中心内轴21的两端，风罩可绕着中心内轴21旋转，风罩包括进风口41、出风口42以及一对挡风板43；所述一对挡风板43将进风口41与出风口42隔开。
引风墙5包括第一引风板51和第二引风板52；所述第一引风板51与第二引风板52的一端分别连接同一挡风板43的两端边缘上，所述第一引风板51沿着风罩4的挡风板43切线方向向外侧延伸；第一引风板51与第二引风板52的另一端相连形成三角结构；该三角结构的夹角为45度；所述引风墙5跟随风罩4一起旋转。
发电机组6安装在支撑底架1上且靠近中心轴处位于叶片3底端的缺口内，发电机组6具有若干发电机；所述发电机通过离合器与中心外轴22的底端相连。
进风口41以及出风口42与中心轴所形成的夹角为90度，进风口与41出风口42相邻的角度为90度。
风罩4的底端沿圆周方向设置有若干滑轮44，支撑底架1上设置有配合风罩底端滑轮44的滑轨45。
中心外轴22的底端设置有第一锥齿轮221，所述支撑底架上设置有与第一锥齿轮221配合的若干个第二锥齿轮222；所述第二锥齿轮222与发电机相对应且通过离合器连接；所述第一锥齿轮221与第二锥齿轮222均设置在一润滑油箱中。
同一叶片3为沿竖直方向的分段式结构，包括若干叶片段；所述相邻的叶片段之间设置有间隙。
引风墙5通过加强连杆穿过相邻叶片段之间的间隙与中心外轴22用轴承连接。
叶片3具有六组，叶片3等角度沿圆周方向均匀设置在中心外轴上。
中心内轴22的底端部分设置有一由驱动电机驱动7的齿轮；所述驱动电机7安装在支撑底架1上，驱动电机7通过减速器驱动齿轮带动整个风罩4和引风墙5旋转；驱动电机7与齿轮外设置有防护罩。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种大型垂轴式风力发电机，其特征在于：包括支撑底架、中心轴、叶片、风罩、引风墙和发电机组；
所述中心轴垂直于支撑底架的中心处设置，所述中心轴包括中心内轴和中心外轴；所述中心内轴的长度大于中心外轴的长度；中心外轴内设置有容纳中心内轴的通孔，中心内轴嵌套在中心外轴的通孔内同轴设置；所述中心外轴上沿圆周方向上竖直设置有若干叶片架；所述中心内轴的底端延伸出中心外轴的底端；
所述叶片具有若干个且沿竖直方向安装在叶片架上，所述叶片为平面结构或凹面结构；叶片通过叶片架带动中心外轴旋转；叶片的底端靠近中心外轴处设置有发电机组；
所述风罩环绕在叶片的外部，风罩的两端边缘通过若干水平连杆与轴承配合分别连接在中心内轴的两端，风罩可绕着中心内轴旋转，风罩包括进风口、出风口以及一对挡风板；所述一对挡风板将进风口与出风口隔开；
所述引风墙包括第一引风板和第二引风板；所述第一引风板与第二引风板的一端分别连接同一挡风板的两端边缘上，所述第一引风板沿着风罩的挡风板切线方向向外侧延伸；第一引风板与第二引风板的另一端相连形成三角结构；所述引风墙跟随风罩一起旋转；
所述发电机组安装在支撑底架上且靠近中心轴处位于叶片底端的缺口内，发电机组具有若干发电机；所述发电机通过离合器与中心外轴的底端相连。
2.根据权利要求 1所述的一种大型垂轴式风力发电机，其特征在于：所述进风口以及出风口与中心轴所形成的夹角为90度，进风口与出风口相邻的角度为90度。
3.根据权利要求1所述的一种大型垂轴式风力发电机，其特征在于：所述风罩的底端沿圆周方向设置有若干滑轮，支撑底架上设置有配合风罩底端滑轮的滑轨。
4.根据权利要求1所述的一种大型垂轴式风力发电机，其特征在于：所述中心外轴的底端设置有第一锥齿轮，所述支撑底架上设置有与第一锥齿轮配合的若干个第二锥齿轮；所述第二锥齿轮与发电机相对应且通过离合器连接；所述第一锥齿轮与第二锥齿轮均设置在一润滑油箱中。
5.根据权利要求 1所述的一种大型垂轴式风力发电机，其特征在于：所述同一叶片为沿竖直方向的分段式结构，包括若干叶片段；相邻的叶片段之间设置有间隙。
6.根据权利要求 5所述的一种大型垂轴式风力发电机，其特征在于：所述引风墙通过加强连杆穿过相邻叶片段之间的间隙与中心外轴用轴承连接。
7.根据权利要求 1所述的一种大型垂轴式风力发电机，其特征在于：所述叶片至少四组，叶片等角度沿圆周方向均匀设置在中心外轴上。
8.根据权利要求 1所述的一种大型垂轴式风力发电机，其特征在于：所述中心内轴的底端部分设置有一由驱动电机驱动齿轮；所述驱动电机安装在支撑底架上，驱动电机通过减速器驱动齿轮从而带动整个风罩和引风墙旋转；驱动电机与齿轮外设置有防护罩。
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