CN108167131B - 垂直轴风力发电结构及风力发电塔 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种垂直轴风力发电结构及风力发电塔，涉及风力发电技术领域。垂直轴风力发电结构包括：圆筒形的固定套；套设于固定套外周且与固定套转动配合的转套，叶片设于转套的外侧；设置于固定套一侧的安装架；连接于安装架上且与发电机的输入轴传动连接的传动轮；以及连接于传动轮和转套之间且用于使传动轮在转套的带动下转动的传动带。风力发电塔包括基座和连接于基座上的上述的垂直轴风力发电结构。本发明的垂直轴风力发电结构的动力传动采用传动带代替齿轮传动，使得叶片和发电机之间实现柔性传动连接，避免叶片的受力直接传导到发电机。本发明的风力发电塔采用上述垂直轴风力发电结构，从而可以建设的更高，从而能够利用高空中的风能。
Description
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，具体的涉及一种垂直轴风力发电结构及风力发电塔。
背景技术
现有垂直轴风力发电机的旋转叶片与发电机之间大多采用齿轮传动。遇到强风天气时，叶片受力过大，转动速度过快，由于旋转叶片与齿轮传动结构之间的连接刚性，容易导致传动轴、传动齿轮产生轻微的变形错位，导致齿轮传动部分的齿轮和轴承的异常磨损，影响垂直轴风力发电机的使用寿命。现有的风力发电塔为避免垂直轴风力发电机在遇到强风天气时损坏，一般建筑的高度较低，难以利用高空中的风能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种垂直轴风力发电结构，以解决现有技术中垂直轴风力发电机遇强风天气，齿轮和轴承易磨损的技术问题。
本发明的另一个目的在于提供一种风力发电塔，以解决现有技术中风力发电塔高度较低，难以利用高空中风能的技术问题。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：
一种垂直轴风力发电结构，包括叶片和发电机，其还包括：
圆筒形的固定套；
套设于所述固定套外周且与所述固定套转动配合的转套，所述叶片设置于所述转套的外侧；
设置于所述固定套一侧的安装架；
连接于所述安装架上且与所述发电机的输入轴传动连接的传动轮；以及
连接于所述传动轮和所述转套之间且用于使所述传动轮在所述转套的带动下转动的传动带。
进一步的，还包括与所述安装架连接且用于张紧所述传动带的导轮。
进一步的，所述导轮具有两个，所述传动轮和两个所述导轮位于所述转套的外侧，且所述传动轮位于两个所述导轮之间；所述导轮和所述转套与所述传动带的内侧滚动配合，所述传动轮与所述传动带的外侧滚动配合。
进一步的，所述传动带为链条，所述传动轮为链轮，所述转套的外周设有与所述链条啮合的链齿。
进一步的，所述传动带为传动皮带，所述传动轮为皮带轮，所述转套的圆周上设有用于容纳所述传动皮带的传动槽。
进一步的，所述传动轮依次通过锥齿轮组和减速器连接所述发电机；所述锥齿轮组连接于所述安装架上，所述减速器和所述发电机位于所述固定套内并与所述固定套连接。
进一步的，所述锥齿轮组包括连接所述传动轮的第一锥齿轮和与所述第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮；所述第一锥齿轮的转轴和所述第二锥齿轮的转轴垂直，所述第二锥齿轮的转轴连接所述减速器。
进一步的，所述固定套与所述转套之间设有用于在所述固定套和所述转套之间形成滚动摩擦的圆柱形滚动体；所述固定套外侧设有环形的第一滚道槽，所述转套的内侧设有环形的第二滚道槽；所述第一滚道槽与所述第二滚道槽相对设置，所述滚动体设置于所述第一滚道槽和所述第二滚道槽中。
一种风力发电塔，其包括基座和如权利要求-所述的垂直轴风力发电结构，所述垂直轴风力发电结构连接于所述基座上。
进一步的，所述基座呈柱状且内部为空腔；所述垂直轴风力发电结构具有两个以上，两个以上所述垂直轴风力发电结构沿所述基座的轴向排列；所述固定套套设于所述基座上，所述发电机位于所述基座的空腔中。
本发明的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的垂直轴风力发电结构的动力传动采用传动带代替齿轮传动，使得叶片和发电机之间实现柔性传动，不存在齿轮磨损的问题，也避免了叶片的受力直接传导到发电机。本发明的风力发电塔采用上述垂直轴风力发电结构，从而可以建设的更高，从而能够利用高空中的风能。
附图说明
图1为本发明的垂直轴风力发电结构的主视图；
图2为图1的俯视图；
图3为图2中A-A处的断面视图。
图中：1-固定套、2-转套、3-叶片、4-发电机、5-传动轮、6-传动带、7-安装架、8-导轮、9-减速器、10-第一锥齿轮、11-第二锥齿轮、12-滚动体。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现对本发明提供的垂直轴风力发电结构及风力发电塔进行说明。
如图1至图3所示，一种垂直轴风力发电结构，包括叶片3和发电机4，其还包括：
圆筒形的固定套1；
套设于所述固定套1外周且与所述固定套1转动配合的转套2，所述叶片3设置于所述转套2的外侧；
设置于所述固定套1一侧的安装架7；
连接于所述安装架7上且与所述发电机4的输入轴传动连接的传动轮5；以及
连接于所述传动轮5和所述转套2之间且用于使所述传动轮5在所述转套2的带动下转动的传动带6。
本发明提供的垂直轴风力发电结构，与现有技术相比，本发明的垂直轴风力发电结构的动力传动采用传动带6代替齿轮传动，使得叶片3和发电机4之间实现柔性传动，不存在齿轮磨损的问题，也避免了叶片3的受力直接传导到发电机4。
具体的，固定套1呈环形结构，外侧面呈圆柱面；转套2呈环形结构，转套2的内径大于固定套1的外径。转套2套设在固定套1外，形成转动配合，更具体的，转套2和固定套1之间可以呈滑动摩擦配合，也可以在转套2和固定套1之间均匀的设置圆柱形的滚动体12，形成滚动摩擦配合。发电机4可以固定在固定套1外，也可以固定在固定套1的内部空间中，更具体的，可以在固定套1内侧焊接固定架将发电机4固定。转套2的外侧安装叶片3，叶片3的具体结构可以参照现有的垂直轴风力发电机4的叶片3结构，可以采用升力型叶片3，也可以采用阻力型叶片3。传动轮5位于固定套1和转套2的外侧，通过安装架7安装在固定套1上。传动轮5和转套2的上端部位于同一平面，然后利用环形的传动带6围绕在传动轮5和转套2的上端部上形成传动连接。本发明的垂直轴风力发电结构通过传动带6传递动力，使得转套2与发电机4形成柔性连接，同时转套2的直径大于传动轮5的直径，具有一定的减速效果，可以取代传统垂直轴发电结构的减速器。转套2通过传动带6与传动轮5连接，因此转套2的尺寸可以更灵活，可以将转套3和固定套1制作成较大的尺寸，用以固定叶片3，承载能力强。
进一步的，如图1至图3所示，作为本发明提供的垂直轴风力发电结构的一种具体实施方式，还包括与所述安装架7连接且用于张紧所述传动带6的导轮8。通过导轮8可以使传动带6紧绕在传动轮5和转套2上，减小大风天气中传动带6的晃动，防止传动带6从传动轮5和转套2上脱出。
进一步的，如图1至图3所示，作为本发明提供的垂直轴风力发电结构的一种具体实施方式，所述导轮8具有两个，所述传动轮5和两个所述导轮8位于所述转套2的外侧，且所述传动轮5位于两个所述导轮8之间；所述导轮8和所述转套2与所述传动带6的内侧滚动配合，所述传动轮5与所述传动带6的外侧滚动配合。两个所述导轮8位于传动轮5的两侧，将传动轮5两侧的传动带6压紧在传动轮5上，保证传动带6与传动轮5的接触面积。外部风力吹动时，主要对传动带6的外侧施加力，两个所述导轮8和转套2位于所述传动带6的内侧，使得传动带6在风里的吹动下更加贴紧导轮8和转套2；两个所述导轮8位于传动轮5两侧，与导轮8配合的传动带6挡在传动轮5的两侧，也一定程度上避免了外部风力对传动带6与传动轮5的配合产生影响。具体的，两个导轮8和传动轮5位置处的传动带6呈M形，两个导轮8和传动轮5位于传动带6的三个转折处。
进一步的，如图1至图3所示，作为本发明提供的垂直轴风力发电结构的一种具体实施方式，所述传动带6为链条，所述传动轮5为链轮，所述转套2的外周设有与所述链条啮合的链齿。传动带6采用链条既保证了一定的柔性，同时使用寿命更长，传动效率较高。具体的，转套2外侧面的上端沿圆周均匀的设有设有链齿，传动轮5为链轮安装在安装架7上，安装架7上也可以安装导轮8，导轮8外缘可以为链轮也可以为外缘为凹槽的滚轮。
进一步的，如图1至图3所示，作为本发明提供的垂直轴风力发电结构的一种具体实施方式，所述传动带6为传动皮带，所述传动轮5为皮带轮，所述转套2的圆周上设有用于容纳所述传动皮带的传动槽。在遇到强风天气时，叶轮和转套2转动过快，传动带6采用传动皮带，可以通过传动皮带与传动轮5或者传动槽一定程度的打滑，避免减速器9和发电机4的转速过快，造成损坏。具体的，围绕转套2外侧面的上端设置有环形的传动槽，传动轮5为皮带轮安装在安装架7上，安装架7上也可以安装导轮8，导轮8外缘可以为外缘为凹槽的滚轮。
进一步的，如图1至图3所示，作为本发明提供的垂直轴风力发电结构的一种具体实施方式，所述传动轮5依次通过锥齿轮组和减速器9连接所述发电机4；所述锥齿轮组连接于所述安装架7上，所述减速器9和所述发电机4位于所述固定套1内并与所述固定套1连接。将减速器9和发电机4安装在固定套1之内，避免减速器9和发电机4受外部风力的影响。具体的，所述固定套1呈圆筒形，所述减速器9和发电机4可以直接安装于固定套1的内侧壁上，也可以通过在固定套1的内侧壁上安装支架，然后将减速器9和发电机4安装在支架上。
进一步的，如图1至图3所示，作为本发明提供的垂直轴风力发电结构的一种具体实施方式，所述锥齿轮组包括连接所述传动轮5的第一锥齿轮10和与所述第一锥齿轮10啮合的第二锥齿轮11；所述第一锥齿轮10的转轴和所述第二锥齿轮11的转轴垂直，所述第二锥齿轮11的转轴连接所述减速器9。通过第一锥齿轮10的转轴和所述第二锥齿轮11的转轴垂直，将传动轮5的水平面内的旋转转换为竖直面内的旋转，然后通过转轴传递给减速器9，不需要齿轮传动，避免了齿轮磨损，也一定程度上降低了成本。具体的，第一锥齿轮10的转轴通过轴承竖直安装在安装架7上，第一锥齿轮10的转轴下端连接传动轮5的转轴。第二锥齿轮11的转轴通过轴承水平安装在安装架7上，第二锥齿轮11的转轴一端直接与减速器9的输入轴连接。
进一步的，如图1至图3所示，作为本发明提供的垂直轴风力发电结构的一种具体实施方式，所述固定套1与所述转套2之间设有用于在所述固定套1和所述转套2之间形成滚动摩擦的圆柱形滚动体12；所述固定套1外侧设有环形的第一滚道槽，所述转套2的内侧设有环形的第二滚道槽；所述第一滚道槽与所述第二滚道槽相对设置，所述滚动体12设置于所述第一滚道槽和所述第二滚道槽中。固定套1与所述转套2之间通过滚动体12形成滚动摩擦，减小了转套2的转动阻力，提高了效率。固定套1的外侧圆柱面上绕圆周设置有环形的第一滚道槽，转套2内侧面的上端设置有环形的第二滚道槽。第一滚道槽和第二滚道槽在同一高度，相对设置；滚动体12的一侧嵌入第一滚道槽，另一侧嵌入第二滚道槽，同时滚动体12能在第一滚道槽和第二滚道槽中滚动。
一种风力发电塔，其包括基座和上述的垂直轴风力发电结构，所述垂直轴风力发电结构连接于所述基座上。基座可以采用框架结构的高塔，或是圆锥形的高塔，垂直轴风力发电结构安装在基座的顶部。
进一步的，作为本发明提供的风力发电塔的一种具体实施方式，所述基座呈柱状且内部为空腔；所述垂直轴风力发电结构具有两个以上，两个以上所述垂直轴风力发电结构沿所述基座的轴向排列；所述固定套1套设于所述基座上，所述发电机4位于所述基座的空腔中。基座竖直设置在地面上，基座从上到下安装有多个以上所述的垂直轴风力发电结构，每个垂直轴风力发电结构通过固定套1套在基座上与基座固定连接，转套2的旋转轴线与所述基座的轴线重合。发电机4和变速器安装在基座的空腔中，更进一步的避免了减速器9和发电机4受外部风力的影响。
上述各具体实施方式中未作具体说明的技术特征，可以与其他具体实施方式中的技术特征相同。
上述各具体实施方式的说明中所提及的“上方”、“下方”等相对位置概念，应当理解为本发明的具体实施方式在常规状态下的位置关系，其仅仅用于对具体实施方式进行清楚的说明，并不能理解为对本发明的限制。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种垂直轴风力发电结构，包括叶片(3)和发电机(4)，其特征在于，还包括：
圆筒形的固定套(1)；
套设于所述固定套(1)外周且与所述固定套(1)转动配合的转套(2)，所述叶片(3)设置于所述转套(2)的外侧；
设置于所述固定套(1)一侧的安装架(7)；
连接于所述安装架(7)上且与所述发电机(4)的输入轴传动连接的传动轮(5)；以及
连接于所述传动轮(5)和所述转套(2)之间且用于使所述传动轮(5)在所述转套(2)的带动下转动的传动带(6)。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电结构，其特征在于：还包括与所述安装架(7)连接且用于张紧所述传动带(6)的导轮(8)。
3.根据权利要求2所述的垂直轴风力发电结构，其特征在于：所述导轮(8)具有两个，所述传动轮(5)和两个所述导轮(8)位于所述转套(2)的外侧，且所述传动轮(5)位于两个所述导轮(8)之间；所述导轮(8)和所述转套(2)与所述传动带(6)的内侧滚动配合，所述传动轮(5)与所述传动带(6)的外侧滚动配合。
4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电结构，其特征在于：所述传动带(6)为链条，所述传动轮(5)为链轮，所述转套(2)的外周设有与所述链条啮合的链齿。
5.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电结构，其特征在于：所述传动带(6)为传动皮带，所述传动轮(5)为皮带轮，所述转套(2)的圆周上设有用于容纳所述传动皮带的传动槽。
6.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电结构，其特征在于：所述传动轮(5)依次通过锥齿轮组和减速器(9)连接所述发电机(4)；所述锥齿轮组连接于所述安装架(7)上，所述减速器(9)和所述发电机(4)位于所述固定套(1)内并与所述固定套(1)连接。
7.根据权利要求6所述的垂直轴风力发电结构，其特征在于：所述锥齿轮组包括连接所述传动轮(5)的第一锥齿轮(10)和与所述第一锥齿轮(10)啮合的第二锥齿轮(11)；所述第一锥齿轮(10)的转轴和所述第二锥齿轮(11)的转轴垂直，所述第二锥齿轮(11)的转轴连接所述减速器(9)。
8.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电结构，其特征在于：所述固定套(1)与所述转套(2)之间设有用于在所述固定套(1)和所述转套(2)之间形成滚动摩擦的圆柱形滚动体(12)；所述固定套(1)外侧设有环形的第一滚道槽，所述转套(2)的内侧设有环形的第二滚道槽；所述第一滚道槽与所述第二滚道槽相对设置，所述滚动体(12)设置于所述第一滚道槽和所述第二滚道槽中。
9.一种风力发电塔，其特征在于：包括基座和如权利要求1-7任一项所述的垂直轴风力发电结构，所述垂直轴风力发电结构连接于所述基座上。
10.根据权利要求9所述的风力发电塔，其特征在于：所述基座呈柱状且内部为空腔；所述垂直轴风力发电结构具有两个以上，两个以上所述垂直轴风力发电结构沿所述基座的轴向排列；所述固定套(1)套设于所述基座上，所述发电机(4)位于所述基座的空腔中。
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