CN108869171A - 一种垂直轴风力机 - Google Patents
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Abstract
一种垂直轴风力机，属于风力发电领域，解决现有的阻力型垂直轴风力机风能利用率较低而有的升力型垂直轴风力机又难以自启动的问题。本发明的垂直轴风力机，是在一种包含驱动机的垂直轴风力机的上支撑件和下支撑件之间、驱动机靠近主旋转轴的内侧、均布安装与驱动机数量相同的导流叶片，由导流叶片构成以主旋转轴轴线为中心的具有导流作用的中心风力机，进而形成了由中心风力机和驱动机组成的一种新型的垂直轴风力机。本发明的垂直轴风力机，利用其驱动机既能自转又能公转的原理和利用中心风力机导流叶片的阻风及导流作用使驱动机风能利用率得到了进一步的改善，加之中心风力机对主旋转轴的驱动力矩，使得整机对风能的利用率有很大提高。
Description
技术领域
本发明属于风力发电领域。具体涉及一种垂直轴风力机。
背景技术
目前常见的风力机多数为水平轴风力机，尽管其技术已相当成熟，但仍存在不足之处；垂直轴风力机能弥补水平轴风力机的某些不足，但阻力型垂直轴风力机风能利用率较低，有的升力型垂直轴风力机又难以自启动。
发明内容
本发明为一种垂直轴风力机，是在一种包含驱动机的垂直轴风力机的上支撑件和下支撑件之间、驱动机靠近主旋转轴的内侧、均布安装与驱动机数量相同的导流叶片，由导流叶片构成以主旋转轴轴线为中心的具有导流作用的中心风力机，进而形成了由中心风力机和驱动机组成的一种新型的垂直轴风力机，即本发明的一种垂直轴风力机。在称之为主旋转轴的垂直轴上水平安装有上支撑件和下支撑件与其刚性连接，上支撑件为以主旋转轴为中心径向均布的平板，其数量为两个或两个以上；下支撑件为圆盘形，在其下部装有和驱动机同轴的驱动轮以及与驱动轮啮合转动的传动轮，在其下方还有装在固定机座上的与传动轮啮合但固定不动的中心固定轮，且传动轮位于中心固定轮和驱动轮中间，三者在同一水平面内啮合；中心固定轮、传动轮和驱动轮及其下面的外罩构成传动装置。在上支撑件和下支撑件之间，在主旋转轴周围均布安装两个或两个以上阻力型垂直轴风力机，称之为驱动机。在下支撑件周边径向均布安装两个或两个以上的下支撑件附件，且下支撑件附件的截面设计为流线型。在一定风力作用下，驱动机既可绕自身轴线旋转做自转，又能驱动传动装置绕主旋转轴轴线做公转，实现驱动主旋转轴的转动；与此同时，中心风力机的导流叶片对整机产生了驱动力矩，并将一部分气流导向驱动机，使驱动机对风的利用率得到了进一步的改善，并和驱动机共同实现驱动主旋转轴的转动。由于二者的共同作用，主旋转轴能得到较大的驱动力矩，所以风力机可以在较低的风速下启动。随着风力机的启动，公转速度会使吹向驱动机的相对风速加大，其自转的扭矩和速度便会随之加大，而自转的扭矩和速度的加大又会使驱动机公转的扭矩和速度加大……从而整个风力机转速将会逐渐加大，使整个风力机具有较大功率。当风力机工作时，下支撑件附件会产生升力，以缓解风力机的铅垂载荷。本发明的垂直轴风力机，利用其驱动机既能自转又能公转的原理和利用中心风力机导流叶片的阻风及导流作用使驱动机风能利用率得到了进一步的改善，加之中心风力机对主旋转轴的驱动力矩，使得整机对风能的利用率有很大提高。从而既解决了难以自启动的问题，又使风能利用率得到了提高。
本发明提供的一种垂直轴风力机，是在一种包含驱动机的垂直轴风力机的上支撑件和下支撑件之间、驱动机靠近主旋转轴的内侧、均布安装与驱动机数量相同的导流叶片，由导流叶片构成以主旋转轴轴线为中心的具有导流作用的中心风力机，进而形成了由中心风力机和驱动机组成的一种新型的垂直轴风力机，即本发明的一种垂直轴风力机。其特征在于：其包括主旋转轴、上支撑件、驱动机、下支撑件、下支撑件附件、传动装置、固定机座和导流叶片。主旋转轴与上支撑件和下支撑件刚性连接，上支撑件为一平板；下支撑件为圆盘形；在下支撑件周边安装两个或两个以上的下支撑件附件，均布在主旋转轴的周围，且下支撑件附件的截面设计为流线型；驱动机安装在上支撑件与下支撑件之间，均布在主旋转轴周围，驱动机旋转轴下部穿过下支撑件。传动装置包括中心固定轮、传动轮、驱动轮和外罩。中心固定轮安装在固定机座上固定不动；传动轮安装在下支撑件上；驱动轮安装在驱动机的旋转轴下端；传动轮位于中心固定轮和驱动轮中间，三者在同一水平面内啮合；驱动轮和驱动机一起转动，带动传动轮转动，并且和传动轮一起绕中心固定轮转动，使驱动机在自转的同时又做公转，与导流叶片、上支撑件、下支撑件及下支撑件附件和主旋转轴一起绕主旋转轴轴线旋转。外罩安装在中心固定轮下面，以防止杂物进入传动装置。
本发明的传动装置可根据产品实际需要选择齿轮传动或皮带轮传动、齿形链传动等其它传动方式，即中心固定轮与驱动轮之间的传动可以不受传动方式限制，仍能使驱动轮自转的同时做与其自转旋向相反的公转，以驱动主旋转轴的转动；齿轮传动中，齿轮的数量可根据实际需要确定。
本发明垂直轴风力机中的中心风力机导流叶片的形状可根据实际需要确定。
本发明垂直轴风力机中的驱动机既可为阻力型风力机，又可为升力型风力机。
本发明垂直轴风力机中的驱动机叶片的形状和数量可根据实际需要确定。
本发明垂直轴风力机中所有零件的材料及尺寸均根据产品的技术要求确定。
附图说明
图1为该风力机组成示意图；
图中，主旋转轴1，上支撑件2，驱动机3，下支撑件4，下支撑件附件5，传动装置6，固定机座7，导流叶片8。
图2为齿轮传动方式的传动装置示意图；
图中，中心固定轮601，传动轮602，驱动轮603，外罩604。
具体实施方式
如图1所示，本发明的垂直轴风力机包括主旋转轴1、上支撑件2、驱动机3、下支撑件4、下支撑件附件5、传动装置6、固定机座7和导流叶片8。主旋转轴1与上支撑件2和下支撑件4刚性连接，在下支撑件4周边均布安装两个或两个以上的下支撑件附件5，且下支撑件附件5的截面设计为流线型；驱动机3安装在上支撑件2与下支撑件4之间，均布在主旋转轴1周围，驱动机3旋转轴下部穿过下支撑件4。在上支撑件2和下支撑件4之间，在驱动机3靠近主旋转轴1的内侧，在主旋转轴1周围均布安装与驱动机3数量相同的导流叶片8，形成一种阻力型风力机，称之为中心风力机。如图2所示，传动装置6包括中心固定轮601、传动轮602、驱动轮603和外罩604。中心固定轮601安装在固定机座7上固定不动；传动轮602安装在下支撑件4上；驱动轮603安装在驱动机3的旋转轴下端；传动轮602位于中心固定轮601和驱动轮603中间，三者在同一水平面内啮合；驱动轮603和驱动机3一起转动，带动传动轮602转动，并且和传动轮602一起绕中心固定轮601转动，使驱动机3在自转的同时又绕主旋转轴1轴线做公转。外罩604安装在中心固定轮601下面，以防止杂物进入传动装置6。
本发明的工作原理如下：
在图1和图2中，在一定风力作用下，驱动机3会绕自身轴线做逆时针旋转，驱动轮603在驱动机3带动下也做逆时针旋转，与驱动轮603啮合的传动轮602会绕自身轴线做顺时针旋转，由于与传动轮602啮合的中心固定轮601固定不动，所以驱动轮603和传动轮602在自转的同时会绕中心固定轮601做顺时针旋转即公转。由于驱动轮603安装在驱动机3轴端，驱动机3安装在上支撑件2与下支撑件4之间，上支撑件2和下支撑件4又与主旋转轴1刚性连接，所以驱动机3的公转实现了驱动主旋转轴1的转动，与此同时，中心风力机的导流叶片8对整机产生了驱动力矩，并将一部分气流导向驱动机3，使驱动机3对风的利用率得到了进一步的改善，并和驱动机3共同实现驱动主旋转轴1的转动。随着风力机的启动，由于二者的共同作用，主旋转轴1能得到较大的驱动力矩，所以风力机可以在较低的风速下启动。随着风力机的启动，公转速度会使吹向驱动机3的相对风速加大，其自转的扭矩和速度便会随之加大，而自转的扭矩和速度的加大又会使风力机公转的扭矩和速度加大……从而整个风力机转速将会逐渐加大，使整个风力机具有较大功率。当风力机工作时，上支撑件2及下支撑件附件5会产生升力，以缓解风力机的铅垂载荷。本发明的垂直轴风力机，利用其驱动机3既能自转又能公转的原理、利用导流叶片8的阻风及导流作用使驱动机3风能利用率得到了进一步的改善，加之本身对主旋转轴1的驱动力矩，使得整机对风能的利用率有很大提高。
本发明的传动装置6可根据产品实际需要选择齿轮传动或皮带轮传动、齿形链传动等其它传动方式，即中心固定轮601与驱动轮603之间的传动可以不受传动方式限制，仍能使驱动轮603自转的同时做与其自转旋向相反的公转，以驱动主旋转轴1的转动；齿轮传动中，齿轮的数量可根据实际需要确定。
本发明垂直轴风力机中的中心风力机导流叶片8的形状可根据实际需要确定。
本发明垂直轴风力机中的驱动机3既可为阻力型风力机，又可为升力型风力机。
本发明垂直轴风力机中的驱动机3叶片的形状和数量可根据实际需要确定。
本发明垂直轴风力机中所有零件的材料及尺寸均根据产品的技术要求确定。
Claims (7)
1.一种垂直轴风力机，其包括主旋转轴、上支撑件、驱动机、下支撑件、下支撑件附件、传动装置、固定机座和导流叶片。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风力机，其特征在于所述驱动机与由导流叶片构成的中心风力机共同组成一种新的风力机。
3.根据权利要求1所述的垂直轴风力机，其特征在于所述导流叶片均布安装在主旋转轴周围、在上支撑件和下支撑件之间、驱动机靠近主旋转轴的内侧，数量与驱动机相同，形成一种具有导流作用的称之为中心风力机的阻力型风力机。
4.根据权利要求1所述的垂直轴风力机，其特征在于本发明垂直轴风力机中的传动装置，在齿轮传动中，齿轮的数量可根据实际需要确定。
5.根据权利要求1所述的垂直轴风力机，其特征在于本发明垂直轴风力机中的驱动机既可为阻力型风力机，又可为升力型风力机。
6.根据权利要求1所述的垂直轴风力机，其特征在于本发明垂直轴风力机中的中心风力机导流叶片的形状可根据实际需要确定。
7.根据权利要求1所述的垂直轴风力机，其特征在于本发明垂直轴风力机中所有零件的材料及尺寸均根据产品的技术要求确定。
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| CN201710350214.5A CN108869171A (zh) | 2017-05-16 | 2017-05-16 | 一种垂直轴风力机 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109882360A (zh) * | 2019-04-28 | 2019-06-14 | 易事特智能化系统集成有限公司 | 一种组合式风力发电机组 |
| CN112196728A (zh) * | 2020-09-22 | 2021-01-08 | 合肥安能智控技术有限公司 | 一种太阳能路灯环绕式风力采集发电组件 |
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2017
- 2017-05-16 CN CN201710350214.5A patent/CN108869171A/zh active Pending
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Legal Events
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20181123 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |