CN114109714A - 一种落地竖式风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种落地竖式风力发电机，包括发减速机、发电机、逆变器、配电柜和扇叶，扇叶的输出轴与减速机的输入端连接，减速机的输出端和发电机的输入端连接，发电机通过逆变器及配电柜将电力输出，扇叶为竖直安装，所述减速机、发电机、逆变器和配电柜安装在混凝土基础下方，扇叶包括主扇叶和启动扇叶，启动扇叶设于主扇叶的上方，并与主扇叶同轴心连接，主扇叶和启动扇叶呈45°‑90°。本发明的落地竖式风力发电机的扇叶竖直安装，可以全风向发电，吸收360°任何风向的风能，扇叶的输出轴与减速机的输入端连接，传动零距离，整体装置重心向下，通过支承轮和回转支承对扇叶进行承重，中心轴的轴承上设置拉线于混泥土基础多点固定，稳定性较好。

Description

一种落地竖式风力发电机
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，尤其是一种落地竖式风力发电机。
背景技术
现有国内外大型风力发电机主要是三叶横向旋转式发电机，该机的优点扫风面积大，如正对风向叶面可全时受风。技术较为成熟，配套产业链较完善。但该机也存在以下缺点：
(1)需要风力大：需6-7级风才可正常做功，原因是这种扇叶横风转，叶面横向受风，这种叶面和风向形成对向180°，从静态表面上看全叶面受风，且扫风面积和尖速比大，叶片的旋转完全依靠扇叶的变量角度，强行使风力改变方向而推动扇叶做功。扇叶的转动方向和风向刚好形成90°，扇叶吸收大部分能量被和风向迎面而对的扇叶所吸收而无法做功，只有在风力较大时才能少量做功，也就是通常大家看到的大型风机在风力较大6-7级时，还在慢慢攸攸的转这种景象的原因。在低风速无法做功，这种结构形式的风机只适合于小微型，主要原因是这种三叶悬臂式结构，无论任何材料性能都有它的极限，扇叶超过一定的长度，经济性大打折扣，甚至不具有经济性；
(2)需对风向：三叶横向式风机如风向对叶片扫风面角度偏离，扇叶将不会转动，无法做功；
(3)启动困难：因扇叶旋转方向和风力方向不一致，及叶面为光滑斜面，风力较小，无法启动；
(4)设备在塔筒上端：扇叶和减速箱及发电机和刹车系统都设置在塔筒顶端，重心偏高，对塔筒、基础提出了更高的要求，扇叶吊装安装更高的要求，同时也带来了安全风险；
(5)保养维护：因主要设备在塔筒上端，平时的保养维护都得需人工高空作业，这样使运营成本上升；
(6)投入产出效率低：三叶横向式风机由于无论是风力捕获方式或设备结构都是属于能量转换低，设备投资高的一种大型风力设备。
中国专利CN202170846U公开了一种立式风力发电机的滑道式风叶系统，其中一个技术方案包括复合式机轴、两个机轴风叶连接法兰盘、三个单体风叶、三个风叶滑轮、风叶环形滑道和两个三角形风叶固定架，两个机轴风叶连接法兰盘安装在复合式机轴上，机轴风叶连接法兰盘之间连接有三个单体风叶，三个单体风叶环形围绕在复合式机轴的周围，相邻两个单体风叶之间呈120°角排布，三个单体风叶的上端通过一个三角形风叶固定架固定连接，三个单体风叶的下端通过另一个三角形风叶固定架固定连接，每个单体风叶的下端均安装有一个风叶滑轮，风叶环形滑道固定安装在立式风力发电机的框架横梁上，风叶滑轮在风叶环形滑道上滑动。该技术方案风叶滑轮支撑风叶的重量，减少了单体风叶对机轴的悬挂力矩，使风叶不会因风叶过长产生变形或下垂，风叶的大小不再受限制，风叶可以做的很大，使风叶受风面积大，风力利用率高，产生最大的推力与最大的旋转力矩，推动风叶在水平面内旋转。风叶在水平面内滑道上旋转，平衡特性好，转速高，稳定性好。但是该技术方案的风叶中部由复合式机轴承重，对复合式机轴的要求较高，并且当风叶较大时，启动性较差。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足之处，提供一种落地竖式风力发电机，可以对360°任何风向吸收风能，全风向发力，且在较小风力下就可以启动发电。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种落地竖式风力发电机，包括发减速机、发电机、逆变器、配电柜和扇叶，所述扇叶的输出轴与减速机的输入端连接，所述减速机的输出端和发电机的输入端连接，所述发电机通过逆变器及配电柜将电力输出，所述扇叶为竖直安装，所述减速机、发电机、逆变器和配电柜安装在混凝土基础下方，所述扇叶包括主扇叶和启动扇叶，所述启动扇叶设于主扇叶的上方，并与主扇叶同轴心连接，所述主扇叶和启动扇叶呈45°-90°。
作为本发明技术方案的一种可选方案，所述主扇叶的输出轴与回转支承连接，所述回转支承与减速机的输入端连接。
作为本发明技术方案的一种可选方案，所述主扇叶的底部设有支承轮，混凝土基础上方设有轨道，当所述主扇叶转动时，所述支承轮在轨道上滑动。
作为本发明技术方案的一种可选方案，所述主扇叶为一片式结构。
作为本发明技术方案的一种可选方案，所述主扇叶为拼接式结构。
作为本发明技术方案的一种可选方案，所述主扇叶和启动扇叶均为两组，两组所述主扇叶和两组所述启动扇叶均呈90°，所述主扇叶与启动扇叶呈45°。
作为本发明技术方案的一种可选方案，所述扇叶和启动扇叶均为一组，所述主扇叶与启动扇叶呈90°。
作为本发明技术方案的一种可选方案，所述主扇叶和启动扇叶均呈S型或C型。
作为本发明技术方案的一种可选方案，所述启动扇叶中心的上端连接中心轴，所述中心轴上设有轴承，所述轴承上连接有若干拉线，所述拉线的另一端与混凝土基础连接。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的落地竖式风力发电机的扇叶竖直安装，可以全风向发电，吸收360°任何风向的风能，全风向发电；
(2)本发明的落地竖式风力发电机包括启动扇叶和主扇叶可以全风力发电，并且1、2级风即可发电，启动扇叶和主扇叶为S型或C型，启动性好；
(3)本发明的落地竖式风力发电机的顶端设有拉线，结构降本，大幅度降低结构强度，保证扇叶正常运转，节省成本；
(4)本发明的落地竖式风力发电机的减速机、发电机等为落地式安装成本降低，制造运输安装维护成本低，发电出勤出力高、投资少，产出大；
(5)本发明的落地竖式风力发电机的结构简单、扇叶全吸能、愤性大、面积重量比大、扇叶重量功率比大、传动机构少，扇叶的输出轴与减速机的输入端连接，传动零距离，并且整体装置重心向下，通过支承轮和回转支承对扇叶进行承重，稳定性较好；
(6)本发明的落地竖式风力发电机无需无塔筒和齿圈，当扇叶为拼接式时，无大件运输、无大件便道、无特大型吊机、无特大型基础、无需抗侧向力重力基础、安装简单、安装施工时间短、结构简单、维修保养方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一落地竖式风力发电机的结构示意图
图2为图1中A的局部放大图；
图3为本发明实施例二落地竖式风力发电机的单片主扇叶的结构示意图；
图4为本发明实施例三落地竖式风力发电机的结构示意图。
附图标记：
1-减速机；2-发电机；3-逆变器；4-配电柜；5-扇叶；51-主扇叶；511-连接销轴；512-销孔；52-启动扇叶；6-支承轮；7-轨道；8-回转支承；9-中心轴；10-轴承；11-拉线；12-混凝土基础。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
在实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”等应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中介媒体相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一
如图1-2所示，一种落地竖式风力发电机，包括发减速机1、发电机2、逆变器3、配电柜4和扇叶5，减速机1、发电机2、逆变器3和配电柜4安装在混凝土基础12下方，扇叶5为竖直安装，扇叶5的输出轴与减速机1的输入端连接，减速机1的输出端和发电机2的输入端连接，发电机2通过逆变器3及配电柜4将电力输出，扇叶5包括主扇叶51和启动扇叶52，主扇叶51的输出轴与回转支承8连接，回转支承8与减速机1的输入端连接，主扇叶51和启动扇叶52均为一组，主扇叶51呈一片式S型结构，启动扇叶52为C型结构，启动扇叶52设于主扇叶51的上方，主扇叶51和启动扇叶52呈90°，并与主扇叶51同轴心连接，主扇叶51的底部两端设有支承轮6，混凝土基础上方设有轨道7，当然也可以在主扇叶51的底部设置多组支承轮6，相应的轨道7也设置多组，当主扇叶51转动时，支承轮6在轨道7上滑动，启动扇叶52中心的上端连接中心轴9，中心轴9上设有轴承10，轴承10上连接有若干拉线11，拉线11的另一端与混凝土基础12连接。
实施例二
如图3，本实施例与实施例一的区别在于，主扇叶51为拼接式接结构，单片主扇叶51的中心及底部两端均设有连接销轴511和与连接销轴511相匹配的销孔512，最底端的主扇叶51的中心连接有输出轴，输出轴可以最底端的主扇叶一体式连接或者可拆卸连接，最底端的主扇叶51的底部两端与支承轮6连接。
实施例三
如图4，本实施例与实施例一的区别在于，主扇叶51和启动扇叶52均为S型，主扇叶51和启动扇叶52均为两组，两组主扇叶51和两组启动扇叶52均呈90°，主扇叶51与启动扇叶52呈45°。
本发明的落地竖式风力发电机的扇叶竖直安装，扇叶5包含主扇叶51和启动扇叶52，主扇叶51和启动扇叶52交叉设置，吸收360°任何风向的风能，在1、2级风即可发电，可以全风向、全风力发电，减速机1、发电机2、逆变器3和配电箱4设于混凝土基础12下方，维修保养比较方便，无需无塔筒和齿圈，安装成本降低，制造运输安装维护成本低，发电出勤出力高、投资少，产出大；启动扇叶52和主扇叶51为S型或C型，扇叶5全吸能、愤性大、面积重量比大、扇叶重量功率比大，且启动性好；主扇叶51的输出轴与减速机1的输入端连接，传动机构少，传动零距离，并且整体装置重心向下，通过支承轮6和回转支承8对扇叶5进行承重，稳定性较好。当主扇叶51为拼接式时，无大件运输、无大件便道、无特大型吊机、无特大型基础、无需抗侧向力重力基础、安装简单、安装施工时间短、结构简单、维修保养方便，中心轴9顶端的轴承10设有拉线11，结构降本，大幅度降低结构强度，保证扇叶5正常运转，节省成本。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础；当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种落地竖式风力发电机，包括发减速机、发电机、逆变器、配电柜和扇叶，所述扇叶的输出轴与减速机的输入端连接，所述减速机的输出端和发电机的输入端连接，所述发电机通过逆变器及配电柜将电力输出，其特征在于，所述扇叶为竖直安装，所述减速机、发电机、逆变器和配电柜安装在混凝土基础下方，所述扇叶包括主扇叶和启动扇叶，所述启动扇叶设于主扇叶的上方，并与主扇叶同轴心连接，所述主扇叶和启动扇叶呈45°-90°。
2.根据权利要求1所述的一种落地竖式风力发电机，其特征在于，所述主扇叶的输出轴与回转支承连接，所述回转支承与减速机的输入端连接。
3.根据权利要求2所述的一种落地竖式风力发电机，其特征在于，所述主扇叶的底部设有支承轮，混凝土基础上方设有轨道，当所述主扇叶转动时，所述支承轮在轨道上滑动。
4.根据权利要求1所述的一种落地竖式风力发电机，其特征在于，所述主扇叶为一片式结构。
5.根据权利要求1所述的一种落地竖式风力发电机，其特征在于，所述主扇叶为拼接式结构。
6.根据权利要求1所述的一种落地竖式风力发电机，其特征在于，所述主扇叶和启动扇叶均为两组，两组所述主扇叶和两组所述启动扇叶均呈90°，所述主扇叶与启动扇叶呈45°。
7.根据权利要求1所述的一种落地竖式风力发电机，其特征在于，所述扇叶和启动扇叶均为一组，所述主扇叶与启动扇叶呈90°。
8.根据权利要求1所述的一种落地竖式风力发电机，其特征在于，所述主扇叶和启动扇叶均呈S型或C型。
9.根据权利要求1所述的一种落地竖式风力发电机，其特征在于，所述启动扇叶中心的上端连接中心轴，所述中心轴上设有轴承，所述轴承上连接有若干拉线，所述拉线的另一端与混凝土基础连接。
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