CN107448361B - 一种多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔，包括中轴，所述中轴上套装有若干组分段设置的叶片组，每个叶片组可单独绕着中轴转动或停止。采用本技术方案，每个叶片组可实现单独转动，一般情况，随着高度增加，风力越大，可实现顶部叶片转速快，底部风速小，转速慢，顶部发电多，底部发电少，增大单位时间内的发电量，另外如果某一个叶片组需要检修，可以单独停止该组叶片，无需将整个塔体的所有叶片停止，其余叶片转动，依然可以在某一个叶片组维修中继续工作发电，提高设备利用率。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种大型风力发电塔设备，具体是指一种多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔，属于微风发电塔系统。
背景技术
中国专利公开了申请号为201620525298.2，名称为磁悬浮式垂直轴风力发电塔的发明专利，该专利的中心转轴虽然是段结构，并在相邻两段相连接的地方设置转轴同步机构，从而实现所有转轴的同步转动，转动过程中当遇到一组叶片发生故障时，需要将整个设备停止转动，进行维修，不能实现独立发电和独立维修，传统设备中心转轴是从顶端到底端为一根转轴，结构笨重，风能消耗严重，只有在大风的情况下才能发电，而且不能实现微风发电，也难以实现分层独立控制的性能，质量重，成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔，发电塔的中轴采用中空结构，并且中轴从塔体顶部一直到塔体底部，起到了支撑作用，减小了风力发电塔的横向的跨度，另外降低了生产成本，中轴外部套装有连带叶片转动的套筒，套筒采用分体扣合方式，结构简单，安装方便，分层后的套筒部分底部利用磁悬浮作用，利用磁力克服自身重力，减少摩擦，提高转动能力。
本发明的技术解决方案是，提供如下一种多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔，包括中轴，所述中轴上套装有若干组分层设置的叶片组，每个叶片组可单独绕着中轴转动或停止。采用本技术方案，每层叶片组可实现单独转动，一般情况，随着高度增加，风力越大，可实现顶部叶片转速快，底部风速小，转速慢，顶部发电多，底部发电少，增大单位时间内的发电量，另外如果某一层叶片组需要检修，可以单独停止该层叶片，无需将整个塔体的所有叶片停止，其余叶片转动，依然可以在某一层叶片组维修中继续工作发电，提高设备利用率。
作为优选，所述叶片组通过可绕着中轴转动的旋转体连接，每一层叶片组转动可单独发电。采用本技术方案，可以实现每层或每段叶片组的单独工作发电。
作为优选，所述旋转体为圆环状的套筒。采用本技术方案，结构简单，使用方便，旋转体连接强度高。
作为优选，所述旋转体为分体结构，并通过螺栓、螺钉、或/和卡扣中的一种或几种将分体结构的旋转体锁紧。采用本技术方案，可以更加方便的安装和拆卸叶片组。
作为优选，所述旋转体底部接有发电机组。对比文件将所有叶片的动力集中到一根转轴上，并带动统一设置在底部的发电机组进行发电，发电机组集中设置，容易出现故障，并且排障繁琐，本技术方案将发电机组分层设置，分化发电机组安装，结构简单，容易排障。
作为优选，所述旋转体底部还设随转磁环，所述随转磁环底部设有第一固定磁环，所述第一固定磁环与随转磁环之间的对立面的磁性相同。采用本技术方案，利用磁力作用，克服部分叶片的重力，使得叶片旋转过程中更加省力，同样风力作用下，转速更快，发电量更大。
作为优选，所述上下相邻两个叶片组之间设有隔断平台，所述隔断平台将每一个叶片组独立设置在一个隔断平台上，形成一个多层状结构的发电塔。采用本技术方案，根据分层后叶片组的高度设置操作平台，一方面将塔体分层，方便检修，另一方面增加的塔体的稳定性。
作为优选，所述隔断平台周边设有框架体，所述平台顶部设有连接框架体与中轴的连接杆，所述中轴为中空结构。采用本技术方案，利用中轴作为中部支撑，提高了塔体的整体强度，在保证强度的同时，可以适当降低框架体或顶部连杆的数量或材料的标号，降低成本。
作为优选，所述旋转体上下两个端面安装有衬套，上部的衬套外部设有上连接套，下部的衬套外部设有下连接套，所述叶片通过螺钉或螺栓连接在上、下连接套上。
作为优选，所述下连接套向下设有凸起部，所凸起部底部设有套装在中轴上的上磁铁座，所述上磁铁座上设有用于安装磁铁的环形台阶面，所述台阶面上安装有随转磁环，所述下连接套的凸起部外部套装有旋转动力盘，所述旋转动力盘上设有与发电机转轴连接的从动轮，所述从动轮与旋转动力盘接触，旋转动力盘随转叶片转动，并带动从动轮转动，所述发电机不少于一个，所述隔断平台上设有中轴安装孔，所述中轴安装孔内设有下磁铁座，所述下磁体座内设有用于安装第一固定磁环的环形槽，所述环形槽内安装有第一固定磁环，所述发电机底部设有发电机支架，所述平台外圈设有第二固定磁环，所述叶片外侧边缘设有磁性与第二固定磁环磁性相同的磁体。
采用本技术方案的有益效果：发电塔的中轴采用中空结构，并且中轴从塔体顶部一直到塔体底部，起到了支撑作用，另外降低了生产成本，中轴外部套装有连带叶片转动的套筒，套筒采用分体扣合方式，结构简单，安装方便，分层后的套筒部分底部利用磁悬浮作用，利用磁力克服自身重力，减少摩擦，提高转动能力。
附图说明
图1为多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔的结构示意图（仅画出一层叶片旋转体单元）。
图2为单个叶片旋转体单元的结构示意图。
图3为图2中A处局部放大图。
图4为图2中B处局部放大图。
图5为旋转体与叶片之间结构示意图。
图中所示：1、中轴，2、叶片组，3、旋转体，4、发电机组，5、随转磁环，6、第一固定磁环，6.1、环形槽，7、隔断平台，8、框架体，9、衬套，10、上连接套，11、下连接套，11.1、凸起部，12、上磁体铁座，12.1、台阶面，13、旋转动力盘，14、发电机，16、下磁铁座，17、发电机支架，18、第二固定磁环，19、磁体，20、连杆，21、机房层，22、办公层，23、配电箱。
具体实施方式
为便于说明，下面结合附图，对发明的多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔做详细说明。
如图1至图5中所示，一种多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔，包括中轴1，所述中轴1上套装有若干组分层设置的叶片组2，每个叶片组2可单独绕着中轴1转动或停止；所述叶片组2通过可绕着中轴1转动的旋转体3连接；所述旋转体3为圆环状的套筒，当然，也可也是所述旋转体3为分体结构，并通过螺栓、螺钉、或/和卡扣中的一种或几种将分体结构的旋转体3锁紧；所述旋转体3底部接有发电机组4，每一层叶片组2转动可单独发电；所述旋转体3底部还设随转磁环5，所述随转磁环5底部设有第一固定磁环6，所述第一固定磁环6与随转磁环5之间的对立面的磁性相同，磁体有N极和S极，此处的磁性相同是，第一固定磁环6与随转磁环5之间的对立面要么都是S极，要么都是N极，利用同极相斥的原理，所述上下相邻两个叶片组2之间设有隔断平台7，所述隔断平台7将每一个叶片组2独立设置在独立的隔断平台7上，形成一个多层状结构的发电塔，所述隔断平台周边设有框架体8，所述框架体8顶部设有连接框架体8与中轴1的连接杆，所述中轴1为中空结构，所述塔体底部设有机房层21和办公层22，所述机房层21内设有配电箱23。
所述旋转体3上下两个端面安装有衬套9，上部的衬套9外部设有上连接套10，下部的衬套9外部设有下连接套11，所述叶片通过螺钉或螺栓连接在上、下连接套11上；所述下连接套11向下设有凸起部11.1，所凸起部11.1底部设有套装在中轴1上的上磁铁座12，所述上磁铁座12上设有用于安装磁铁的环形台阶面12.1，所述台阶面12.1上安装有随转磁环5，所述下连接套11的凸起部11.1外部套装有旋转动力盘13，所述旋转动力盘13底部设有与发电机14转轴连接的从动轮15，所述从动轮15与旋转动力盘13的底部接触，旋转动力盘13随转叶片转动，利用摩擦力带动从动轮15转动，所述发电机14不少于一个，所述隔断平台7上设有中轴1安装孔，所述中轴1安装孔内设有下磁铁座16，所述下磁体座内设有用于安装第一固定磁环6的环形槽6.1，所述环形槽6.1内安装有第一固定磁环6，所述发电机14底部设有发电机支架17，所述隔断平台7外圈设有第二固定磁环18，所述叶片外侧边缘设有磁性与第二固定磁环18磁性相同的磁体19；第一固定磁环6与随转磁环5之间间隙为5mm，所述叶片与上、下连接套11之间设有连杆20，所述连杆20底部旋转动力盘13之间的间隙不小于5mm。
另外，所述的旋转动力盘13上还可以设置传动齿，所述从动轮上设有与传动齿相配合的齿，利用齿轮啮合带动发电机转轴转动，从而实现发电机的发电。
在上述实施例中，对本发明的最佳实施方式做了描述，很显然，在本发明的发明构思下，仍可做出很多变化，在此，应该说明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。
Claims (4)
1.一种多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔，其特征是：包括中轴（1），所述中轴（1）上套装有若干组分段设置的叶片组（2），每个叶片组（2）可单独绕着中轴（1）转动或停止；
所述叶片组（2）通过可绕着中轴（1）转动的旋转体（3）连接；
所述旋转体（3）为分体结构，并通过螺栓、螺钉、或/和卡扣中的一种或几种将分体结构的旋转体（3）锁紧；
所述旋转体（3）底部还设随转磁环（5），所述随转磁环（5）底部设有第一固定磁环（6），所述第一固定磁环（6）与随转磁环（5）之间的对立面的磁性相同；
上下相邻两个叶片组（2）之间设有隔断平台（7），所述隔断平台（7）将每一个叶片组（2）独立设置在独立的隔断平台（7）上，形成一个多层状结构的发电塔；
所述旋转体（3）上下两个端面安装有衬套（9），上部的衬套（9）外部设有上连接套（10），下部的衬套（9）外部设有下连接套（11），所述叶片通过螺钉或螺栓连接在上、下连接套（11）上；
所述下连接套 （11）向下设有凸起部（11.1），所凸起部（11.1）底部设有套装在中轴（1）上的上磁铁座（12），所述上磁铁座（12）上设有用于安装磁铁的环形台阶面（12.1），所述台阶面（12.1）上安装有随转磁环（5），所述下连接套（11）的凸起部（11.1）外部套装有旋转动力盘（13），所述旋转动力盘（13）上设有与发电机（14）转轴连接的从动轮（15），所述从动轮（15）与旋转动力盘（13）接触，旋转动力盘（13）随转叶片转动，并带动从动轮（15）转动，所述发电机（14）不少于一个，所述隔断平台（7）上设有中轴（1）安装孔，所述中轴（1）安装孔内设有下磁铁座（16），所述下磁铁座内设有用于安装第一固定磁环（6）的环形槽（6.1），所述环形槽（6.1）内安装有第一固定磁环（6），所述发电机（14）底部设有发电机支架（17），所述隔断平台（7）外圈设有第二固定磁环（18），所述叶片外侧边缘设有磁性与第二固定磁环（18）磁性相同的磁体（19）。
2.根据权利要求1所述的多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔，其特征是：所述旋转体（3）为圆环状的套筒。
3.根据权利要求1所述的多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔，其特征是：所述旋转体（3）底部接有发电机组（4），每一层叶片组（2）转动可单独发电。
4.根据权利要求1所述的多层垂直轴式磁悬浮风力发电塔，其特征是：所述隔断平台（7）周边设有框架体（8），所述框架体（8）顶部设有连接框架体（8）与中轴（1）的连接杆，所述中轴（1）为中空结构。
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