CN113819003B - 风力发电机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种风力发电机，涉及于风力发电技术领域，风力发电机包括有承重平台、风力涡轮机和发电组件；风力涡轮机包括有风力涡轮机底座和叶片，叶片呈片状；风力涡轮机底座可转动地设置于承重平台上，叶片固定设置于风力涡轮机底座上；发电组件设置于承重平台上并与风力涡轮机底座相连接，发电组件能够在风力涡轮机底座转动时产生电能。风力涡轮机底座可转动地设置于承重平台上，以使得风力涡轮机的重量由承重平台承担，从而使承重平台能够稳定支撑风力涡轮机；而且承重平台与风力涡轮机底座接触面积较大，提高了承重平台支撑风力涡轮机的稳定性，即使风力发电机处于风的风速和风向不定的环境下，也不易发生晃动。

Description

风力发电机

技术领域

本申请涉及于风力发电技术领域，特别涉及一种风力发电机。

背景技术

风力发电机是将风的动能转变为机械能，再由发电机将机械能转变为电能的可再生能源动力装置；随着科技的发展，垂直轴风力发电机以其设计方法先进，风能利用率高，启动风速低，基本不产生噪音等优点，已经逐渐重新被人们认识和重视，具有广泛的市场应用前景。

垂直轴风力发电机是由片状的叶片、垂直轴、发电机和用于固定垂直轴的结构等组成，通常而言，发电机安装在竖直设置的垂直轴上，垂直轴通过连接杆分别与叶片的顶部和底部相连接，以固定叶片的位置；为了提高垂直轴风力发电机的发电功率，通常需要增大发电机的体积，和增大叶片的面积，同时需要增长垂直轴的长度，然而，在自然环境中，风的流向和流速是不定，流向和流速不定的风吹在叶片和垂直轴上，使得长度较长的垂直轴因受力的大小和方向不定而产生晃动，影响垂直轴风力发电机的正常工作，降低了垂直轴风力发电机的安全性。

发明内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种风力发电机，其能够稳定支撑发电组件和风力涡轮机底座，并且能够提高风力发电机的安全性。

根据申请的风力发电机，包括：承重平台；风力涡轮机，所述风力涡轮机包括有风力涡轮机底座、叶片和发电组件，所述叶片呈片状；所述风力涡轮机底座可转动地设置于所述承重平台上，所述叶片固定设置于所述风力涡轮机底座上；所述发电组件设置于所述承重平台上并与所述风力涡轮机底座相连接，所述发电组件能够在所述风力涡轮机底座转动时产生电能。

根据本申请实施例的风力发电机，至少具有如下有益效果：叶片能够利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力而运动，由于叶片设置在风力涡轮机底座上，使得叶片能够带动风力涡轮机底座在承重平台上转动，风力涡轮机底座与发电组件相连接，发电组件能够在风力涡轮机底座转动时产生电能；通过采用承重平台和风力涡轮机底座替代垂直轴和连接杆，风力涡轮机底座可转动地设置于承重平台上，以使得风力涡轮机的重量由承重平台承担，从而使承重平台能够稳定支撑风力涡轮机；而且承重平台与风力涡轮机底座接触面积较大，提高了承重平台支撑风力涡轮机的稳定性，因此，即使风力发电机处于风的风速和风向不定的环境下，也不易发生晃动，提高了风力发电机安全性。

根据本申请的一些实施例，所述承重平台设置有一容纳空腔，所述风力涡轮机底座设置于所述容纳空腔内且可转动安装于所述容纳空腔的底壁上。

根据本申请的一些实施例，风力发电机还包括限位机构，所述限位机构设置于所述承重平台上，所述限位机构部分设置在所述风力涡轮机底座的上方并与所述风力涡轮机底座可转动连接，所述限位机构能够限定所述风力涡轮机底座的位置。

根据本申请的一些实施例，所述承重平台上设置有转动结构，所述转动结构与所述风力涡轮机底座转动连接。

根据本申请的一些实施例，相邻两个所述叶片相互靠近的一侧相连接，以形成一支撑结构。

根据本申请的一些实施例，所述叶片设置有多个，多个所述叶片环绕所述风力涡轮机底座的转动轴线环形分布。

根据本申请的一些实施例，所述风力涡轮机底座设置有用于放置所述发电组件的放置空腔，所述放置空腔的内壁上固定连接有内齿轮；所述风力涡轮机底座通过所述内齿轮与所述发电组件啮合连接，所述内齿轮的转动轴线与所述风力涡轮机底座的转动轴线为同一轴线。

根据本申请的一些实施例，所述叶片由多个片体依次连接形成，位于最底部的所述片体与所述风力涡轮机底座相连接。

根据本申请的一些实施例，风力发电机还包括有刹车装置，所述刹车装置设置于所述承重平台上，所述刹车装置能够减小所述风力涡轮机底座的转速。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例的风力发电机的结构示意图；

图2为本申请实施例的风力发电机的剖视图。

附图标号：

承重平台100；转动结构110；容纳空腔120；风力涡轮机200；风力涡轮机底座210；放置空腔211；内齿轮212；叶片220；片体221；发电组件230；支撑结构240；刹车装置300；限位机构400；第一转轮410；第二转轮420；第三转轮430。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右、前、后等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参考图1至图2描述根据本申请实施例的风力发电机。

如图1至图2所示，根据本申请实施例的风力发电机包括有承重平台100、风力涡轮机200和发电组件230；风力涡轮机200包括有风力涡轮机底座210和叶片220，叶片220呈片状；风力涡轮机底座210可转动地设置于承重平台100上，叶片220固定设置于风力涡轮机底座210上；发电组件230设置于承重平台100上并与风力涡轮机底座210相连接，发电组件230能够在风力涡轮机底座210转动时产生电能。

叶片220能够利用空气流过叶片220产生的阻力作为驱动力而运动，由于叶片220设置在风力涡轮机底座210上，使得叶片220能够带动风力涡轮机底座210在承重平台100上转动，风力涡轮机底座210与发电组件230相连接，发电组件230能够在风力涡轮机底座210转动时产生电能；通过采用承重平台100和风力涡轮机底座210替代垂直轴和连接杆，风力涡轮机底座210可转动地设置于承重平台100上，以使得风力涡轮机200的重量由承重平台100承担，从而使承重平台100能够稳定支撑风力涡轮机200；而且承重平台100与风力涡轮机底座210接触面积较大，提高了承重平台100支撑风力涡轮机200的稳定性，因此，即使风力发电机处于风的风速和风向不定的环境下，也不易发生晃动，提高了风力发电机安全性。

具体地，承重平台100就是建立在地面的一个平台结构，承重平台100也可以是地面。

参照图1和图2，在本申请的一些实施例中，承重平台100设置有一容纳空腔120，风力涡轮机底座210设置于容纳空腔120内，且可转动安装于承重平台100上。

风力涡轮机底座210可转动地设置于承重平台100上，而风力涡轮机底座210的顶部与叶片220相连接，使得承重平台100能够支撑风力涡轮机底座210和叶片220，而发电组件230也设置于承重平台100上，通过采用承重平台100和风力涡轮机底座210替代垂直轴和连接杆，叶片220设置在承重平台100上，叶片220的重量能够沿竖直方向卸载于承重平台100，风力涡轮机底座210设置于承重平台100上，承重平台100能够稳定支撑风力涡轮机底座210和发电组件230，而且由于承重平台100与风力涡轮机底座210和发电组件230的接触面积较大，能够提高了承重平台100支撑发电组件230和风力涡轮机底座210的稳定性，并且能够提高叶片220连接的稳定性，因此，即使风力发电机处于风的风速和风向不定的环境下，也不易发生晃动，提高了风力发电机安全性；而风力涡轮机底座210和发电组件230均设置在容纳空腔120内，使得承重平台100能够保护风力涡轮机底座210和发电组件230。

其中，根据具体地情况，为了建造大型的风力发电机，增加风力发电机的发电效率，承重平台100的直径可以大于400米，而高度则大于200米，因此可以承受重量和面积更大的叶片220和发电组件230，使得风力发电机的发电功率能够达到万兆瓦，甚至更大功率，单个风力发电机功率可以接近于一个大型火力发电站的功率。

具体地，而为了施工方便，承重平台100的部分埋设于地面内，使得承重平台100四周的部分与地面相接触，以提高承重平台100的稳定性，同时能够降低施工难度。

参照图1和图2，在本申请的一些实施例中，风力发电机还包括限位机构400，限位机构400设置于承重平台100上，限位机构400部分设置在风力涡轮机底座210的上方，并与风力涡轮机底座210可转动连接，限位机构400能够限定风力涡轮机底座210的位置。

限位机构400包括有第一转轮410，第一转轮410设置于承重平台100上，且设置于风力涡轮机底座210的顶部，第一转轮410的弧面与风力涡轮机底座210的顶部相抵接，以限制风力涡轮机底座210的位置，从而避免风力涡轮机底座210在转动过程中向上移动；风力涡轮机底座210转动时，会带动第一转轮410转动，从而降低第一转轮410和风力涡轮机底座210之间的摩擦力，提高发电效率。

具体地，限位机构400还包括有第二转轮420和第三转轮430，第二转轮420设置于风力涡轮机底座210的底部，第三转轮430设置于风力涡轮机底座210的侧面，第二转轮420和第三转轮430的弧面均与风力涡轮机底座210相抵接，第一转轮410、第二转轮420和第三转轮430形成一卡口结构，将风力涡轮机底座210夹在其中，从而进一步限定风力涡轮机底座210，以避免风力涡轮机底座210朝向侧部、顶部和底部移动，提高风力涡轮机底座210转动时的稳定性。

参照图2，在本申请的一些实施例中，承重平台100上设置有转动结构110，转动结构110与风力涡轮机底座210转动连接。

具体地，转动结构110为轴承，风力涡轮机底座210放置并安装于轴承上，以减少风力涡轮机底座210和承重平台100之间的摩擦，提高发电效率；轴承可以为滚子轴承，也可以根据具体的需要采用其他类型轴承。

当然，转动结构110也可以磁悬浮机构，通过磁悬浮结构能够使得风力涡轮机底座210与承重平台100之间间隔一定的距离，使得风力涡轮机底座210与承重平台100之间没有摩擦力，从而提高发电效率。

轴承的中心轴线与内齿轮212的转动轴线为同一轴线，使得风力涡轮机底座210在轴承上转动时，内齿轮212仅可以转动，并不在水平或竖直的方向移动，以提高内齿轮212转动的稳定性。

参照图1，在本申请的一些实施例中，叶片220设置有多个，通过设置多个叶片220，多个叶片220环绕风力涡轮机底座210的转动轴线环形分布，能够提高风力发电机的发电效率；具体地，叶片220设置有三个，相邻两个叶片220之间均间隔120°。

参照图1和图2，在本申请的一些实施例中，相邻两个叶片220相互靠近的一侧相连接，以形成一支撑结构240。

多个叶片220远离风力涡轮机底座210的一侧边相互靠近，且相邻两个叶片220相互靠近的一侧相连接，以在中间位置围成了一个支撑结构240，如同卷起的书本的书脊和书页之间的结构；其中，支撑结构240为凸台结构，凸台结构沿靠近风力涡轮机底座210的方向直径逐渐增加；凸台结构的内部具有上下端都开口的封闭空腔，封闭空腔与放置空腔相连通。

通过该支撑结构240，使得多个叶片220组合一起，形成的连接机构为自支撑结构，从而使得多个叶片220相互之间可以有着支撑，可以提高叶片220支撑于风力涡轮机底座210上的稳定性，且能够提高叶片220的刚度，而且这样也可以彻底避免现有技术中以悬臂梁或近似悬臂梁的安装方式引发的问题，即使叶片220的长度、高度和宽度都很大，叶片220的强度和刚度都因自支撑结构而有所保证，而且，本申请的风力发电机的叶片220并不需要采用碳纤维或其他昂贵的材料，也能够保证叶片220的刚度和强度，叶片220可以选用钢铁、铝合金等结构材料，以节省制造叶片220的成本，具有更高的经济效益，而且这使得叶片220材料的选择范围扩大了很多。

参照图1和图2，在本申请的一些实施例中，风力涡轮机底座210设置有用于放置发电组件230的放置空腔211，放置空腔211的内壁上固定连接有内齿轮212；风力涡轮机底座210通过内齿轮212与发电组件230啮合连接，内齿轮212的转动轴线与风力涡轮机底座210的转动轴线为同一轴线。

风力涡轮机底座210上设置有一放置空腔211，发电组件230设置于承重平台100上且放置于放置空腔211内，在放置空腔211的内壁上固定连接有内齿轮212，发电组件230与内齿轮212相啮合；放置空腔211与容纳空腔120相连通。

具体地，风吹到叶片220上时能够推动叶片220转动，从而带动风力涡轮机底座210转动，发电组件230为发电机，发电机设置有多个，多个发电机环绕的风力涡轮机底座210转动轴线设置，内齿轮212固定连接在放置空腔211的内壁上，且与每一发电机的主轴啮合连接，内齿轮212转动以使发电机产生电能；其中，内齿轮212的转动轴线与风力涡轮机底座210的转动轴线为同一轴线，使得风力涡轮机底座210能够平稳带动内齿轮212转动，同时能够避免了内齿轮212在水平方向或竖直方向发生移动。

根据具体的情况，为了提高风力发电机的发电效率，发电组件230和内齿轮212均可以设置有多个。

在本申请的另一些实施例中，风力涡轮机底座210靠近承重平台100的一端外表面设置有外齿轮，发电组件230设置于承重平台100上并位于容纳空腔120内，发电组件230通过外齿轮与风力涡轮机底座210相连接，风力涡轮机底座210转动以带动外齿轮转动，从而使得发电组件230产生电能。

参照图1和图2，在本申请的一些实施例中，叶片220由多个片体221依次连接形成，位于最底部的片体221与风力涡轮机底座210相连接。

在安装过程中，可以从底部至顶部依次安装片体221，以降低了安装大型叶片的难度；具体地，叶片220朝向远离风力涡轮机底座210的转动轴线的方向凹入且倾斜设置，使得叶片220为蜗壳形，叶片220的厚度从上至下逐渐增加，以使片体221的厚度也是从上至下逐渐增加。

参照图2，在本申请的一些实施例中，可以理解的是，为了能够使风力发电机在额定的转速下工作，或需要使风力涡轮机底座210继续转动，风力发动机包括有刹车装置300，刹车装置300设置于承重平台100上，刹车装置300能够减小风力涡轮机底座210的转速；当风力涡轮机底座210的转动速度超过额定转速时，刹车装置300能够降低风力涡轮机底座210的转速。

根据具体的情况，刹车装置300可以通过盘刹的方式对承重平台100进行转速控制，具体地，刹车装置300包括有液压驱动部和与液压驱动部相连接的制动盘，液压驱动部设置于承重平台100上，制动盘设置于靠近风力涡轮机底座210的一端；液压驱动部能够驱动制动盘朝向风力涡轮机底座210运动，以使制动盘与风力涡轮机底座210相抵接，从而使得制动盘与风力涡轮机底座210之间产生摩擦力，以减缓风力涡轮机底座210的转动速度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.风力发电机，其特征在于，包括：

承重平台；

风力涡轮机，所述风力涡轮机包括有风力涡轮机底座和叶片，所述叶片呈片状；所述风力涡轮机底座可转动地设置于所述承重平台上，所述叶片固定设置于所述风力涡轮机底座上；

发电组件，所述发电组件设置于所述承重平台上并与所述风力涡轮机底座相连接，所述发电组件能够在所述风力涡轮机底座转动时产生电能；

所述叶片设置有多个，多个所述叶片环绕所述风力涡轮机底座的转动轴线环形分布；

相邻两个所述叶片相互靠近的一侧相连接，以形成一支撑结构,如同卷起的书本的书脊和书页之间的结构；所述支撑结构为凸台结构，所述凸台结构沿靠近所述风力涡轮机底座的方向直径逐渐增加；

所述承重平台设置有一容纳空腔，所述风力涡轮机底座设置于所述容纳空腔内，且可转动安装于所述承重平台上；

所述风力发电机还包括限位机构，所述限位机构包括有第一转轮，所述第一转轮设置于所述承重平台上，且设置于所述风力涡轮机底座的顶部，所述第一转轮的弧面与所述风力涡轮机底座的顶部相抵接，所述第一转轮用于限定所述风力涡轮机底座的位置；

所述限位机构还包括有第二转轮和第三转轮，所述第二转轮设置于所述风力涡轮机底座的底部，所述第三转轮设置于所述风力涡轮机底座的侧面，所述第二转轮和所述第三转轮的弧面均与所述风力涡轮机底座相抵接，第一转轮第二转轮和第三转轮形成一卡口结构，将风力涡轮机底座夹在其中。

2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述承重平台上设置有转动结构，所述转动结构与所述风力涡轮机底座转动连接。

3.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述风力涡轮机底座设置有用于放置所述发电组件的放置空腔，所述放置空腔的内壁上固定连接有内齿轮；所述风力涡轮机底座通过所述内齿轮与所述发电组件啮合连接，所述内齿轮的转动轴线与所述风力涡轮机底座的转动轴线为同一轴线。

4.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述叶片由多个片体依次连接形成，位于最底部的所述片体与所述风力涡轮机底座相连接。

5.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述风力发电机还包括有刹车装置，所述刹车装置设置于所述承重平台上，所述刹车装置能够减小所述风力涡轮机底座的转速。