CN114962139A - 一种网架结构的垂直轴风力发电装置 - Google Patents

一种网架结构的垂直轴风力发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114962139A
CN114962139A CN202110199194.2A CN202110199194A CN114962139A CN 114962139 A CN114962139 A CN 114962139A CN 202110199194 A CN202110199194 A CN 202110199194A CN 114962139 A CN114962139 A CN 114962139A
Authority
CN
China
Prior art keywords
impeller
tower
shaft sleeve
blade
vertical axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110199194.2A
Other languages
English (en)
Inventor
孙明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN202110199194.2A priority Critical patent/CN114962139A/zh
Publication of CN114962139A publication Critical patent/CN114962139A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/005—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  the axis being vertical
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D13/00—Assembly, mounting or commissioning of wind motors; Arrangements specially adapted for transporting wind motor components
    • F03D13/20—Arrangements for mounting or supporting wind motors; Masts or towers for wind motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/04—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor  having stationary wind-guiding means, e.g. with shrouds or channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/062—Rotors characterised by their construction elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D80/00—Details, components or accessories not provided for in groups F03D1/00 - F03D17/00
    • F03D80/70—Bearing or lubricating arrangements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

本发明涉及一种网架结构的垂直轴风力发电装置，采用立体网状构架的垂直轴设计，塔柱和目前的水平轴风力发电装置相一致，叶轮的结构为大型扁平状，叶轮上部设有立体网状构架，承担整个叶轮的悬挂和紧固任务。本设计的叶轮由三部分构成，中心为网架结构，向内连接塔柱外侧的传动轴套，传动轴套和塔柱之间设有轴承。当叶轮转动带动轴套转动时，通过该轴套的外齿轮将叶轮收集的风能传递给发电机。叶轮的外部，设计有叶片。叶轮的中部为两层筒状设计，在外筒上的叶片根部设有进风口，进风口的底部设有导流板，该导流板引导进入筒内的风流在筒内循环，实现风能的二次利用。

Description

一种网架结构的垂直轴风力发电装置
技术领域
本发明属于风力发电设备技术领域，具体涉及一种网架结构的垂直轴风力发电装置。
背景技术
目前市场的风力发电机为巨型叶片式，叶片的外径不断增加，目前已经超过100米，对叶片强度要求极高，造价很高，运输，安装及维修都很困难，安装叶片和叶轮的塔柱高达100米，甚至更高，其造价和成本显而易见，非常的高昂。而且，在叶轮的运转过程之中，叶轮会产生巨大的紊流，造成巨大阻力，风力利用率不高。
发明内容
本发明为垂直于地面的一种风能收集和发电装置，本设计方案的风力发电装置主要由塔柱，扁平结构的叶轮，悬挂和紧固叶轮的网状构件及发电机部分构成。
本设计的塔柱和目前水平轴风电机的结构和功能类似。塔柱上设置三处轴承可围绕塔柱旋转，上轴承和中轴承分别和上部网架相连。下轴承和叶轮的中心网架相连。下轴承外接传动轴套，轴套的外齿轮将叶轮的收集风能输出到变速箱，从而进一步带动发电机工作。
本设计的叶轮为大型扁平状结构，由三部分构成，中心为网架结构(本案称其为下网架)，向内连接到塔柱外侧的传动轴套，传动轴套和塔柱之间设有轴承(本案称其为下轴承)，因此，传动轴套可以绕塔柱自由旋转。该传动轴外侧设有齿轮，当叶轮转动带动轴套转动时，通过该轴套齿轮将叶轮收集的风能传递给发电机。
叶轮的外部，设计有叶片，该叶片一边为弧形板，另一边为平直板的封闭结构。该结构依据空气动力学的升力结构设计，当风流经该叶片时，由于流速差而产生向外张力，增加叶片的动力输出。从侧面看，该叶片的高度由内向外递减，这是因为，叶轮旋转时，叶片尖部速度高，由外侧到内部，线速度逐步减少，为了减少阻力而设计。
作为优化选择，叶片一般为三个，也可以为两个或多个。
叶轮的中部为两层筒状设计，在外筒上的叶片根部设有进风口，进风口的底部设有导流板，该导流板引导进入筒内的风流在筒内循环，实现风能的二次利用。
本设计的上部为悬挂和紧固叶轮的网状构件，从塔柱顶部一直延伸到叶轮中部，采用高强度轻钢或铝合金材料，以便满足高强度和重量轻的设计要求。该网架几何结构采用优化三角结构，从而使得整个网架机构更加坚固。
本案的架构设计，从整体到局部均采用了优化的三角结构，因而使得本发电装置变成一个坚固的整体，在成本可控的情况下，抗风险能力大大增强，也为风力发电机的大型化提供了新的经济化的解决方案。
附图说明
为了更清楚的说明本发明的实施例技术方案，下面将对实施例描述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为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明装置的主视图
图2为本发明装置的左视图
图3为本发明装置的俯视图
图中：1.发电机，2.塔柱，3.叶轮内筒，4.叶片，5.叶轮外筒，6.上轴承，7.中轴承，8.下轴承，9.上网架，10.下网架，11.叶片根部导流板
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案并能予以实施，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但所举实施例只作为对本发明的说明，不能作为对本发明的限定。
如图1～图3所示的垂直于地面的一种风能收集和发电装置，本设计方案的风力发电装置主要由塔柱(2)，扁平结构的叶轮，悬挂和紧固叶轮的网状构件(9)及发电机(1)构成。
当本发电装置安装完成后，叶轮可以实现对风能的两次利用，首要的部分是叶片(4)承担主要的风能收集任务，来风一方面推动叶片产生动力，叶片的空气动力设计也将产生外向张力增加推力。另外，风力穿过叶片后进入内筒，在导流板(11)的引导下，在筒内循环，可实现风能的二次利用。
在风力推动下，叶轮依靠三个轴承的支撑，围绕塔柱(2)旋转。叶轮的中心网架(10)带动传动轴套旋转，轴套的外齿轮将叶轮收集的风能输出到变速箱，从而进一步带动发电机工作。
为了增加本设计的抗风能力及稳定性，叶轮设计为大型扁平状结构。从侧面看，该叶片(4)的高度由内向外递减，这是因为，叶轮旋转时，叶片(4)尖部速度高，由外侧到内部，线速度逐步减少，为了减少阻力而设计。
作为优化选择，叶片(4)一般为三个，也可以为两个或多个。
本设计为了给实施创造了良好的条件，网状构件采用轻质高强度材料，且易于安装，内筒和叶片也可以设计成多个部件，以便于在制造，运输，安装和维修。
塔柱的内部和现有风电塔柱一样，可以在内部安装电梯，等等设施。
本发明的关键保护点：
本设计的上部为悬挂和紧固叶轮的网状构件，从塔柱顶部一直延伸到叶轮中部，采用高强度轻钢或铝合金材料，以便满足高强度和重量轻的设计要求。该网架几何结构采用优化三角结构，整体主结构也呈三角型，从而使得整个网架机构更加坚固，也为制造大型化的风力发电机创造了有利条件。
该方案的叶轮设计偏平化，这样就减少了风力对发电装置直接推力，增加了设备在大风中的稳定性。这样就可以依靠不断增加叶轮外径，不断地推动风力发电机功率的大型化！
本发明未做详细描述的内容为现有技术。
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，军营包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种垂直于地面的风能收集和发电装置，主要由塔柱(2)，扁平结构的叶轮，悬挂和紧固叶轮的网状构件(9)，及发电机部分(1)构成。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电装置，本设计的塔柱(2)和目前水平轴风电机的塔柱形状相同。塔柱上设置三处轴承可围绕塔柱旋转，上轴承(6)和中轴承(7)分别和上部网架(9)相连。下轴承(8)和叶轮的中心网架(10)相连。下轴承(8)外接传动轴套，轴套的外齿轮将叶轮的收集风能输出到变速箱，从而进一步带动发电机工作。
3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电装置，本设计的叶轮为大型扁平状结构，由三部分构成，中心为网架结构(10)，向内连接到塔柱外侧的传动轴套，传动轴套和塔柱之间设有轴承(8)，因此，传动轴套可以绕塔柱自由旋转。该传动轴外侧设有齿轮，当叶轮转动带动轴套转动时，通过该轴套齿轮将叶轮收集的风能传递给发电机。
叶轮的外部，设计有叶片，该叶片一边为弧形板，另一边为平直板的封闭结构。该结构依据空气动力学的升力结构设计，当风流经该叶片时，由于流速差而产生向外张力，增加叶片的动力输出。叶片一般为三个，也可以为两个或多个。
叶轮的中部为两层筒状设计，在外筒上的叶片根部设有进风口，进风口的底部设有导流板，该导流板引导进入筒内的风流在筒内循环，实现风能的二次利用。
4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电装置，上部为悬挂和紧固叶轮的网状构件(9)，从塔柱顶部一直延伸到叶轮中部，采用高强度轻钢或铝合金材料，或其他轻质高强度材料，以满足高强度和重量轻的设计要求。该网架几何结构采用优化三角结构，从而使得整个网架机构更加坚固。
5.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电装置，架构设计从整体到局部均采用了优化的三角结构，因而使得本发电装置变成一个坚固的共同体，在成本可控的情况下，抗风险能力大大增强，也为风力发电机的大型化提供了新的经济化的解决方案。
CN202110199194.2A 2021-02-22 2021-02-22 一种网架结构的垂直轴风力发电装置 Pending CN114962139A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110199194.2A CN114962139A (zh) 2021-02-22 2021-02-22 一种网架结构的垂直轴风力发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110199194.2A CN114962139A (zh) 2021-02-22 2021-02-22 一种网架结构的垂直轴风力发电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114962139A true CN114962139A (zh) 2022-08-30

Family

ID=82971805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110199194.2A Pending CN114962139A (zh) 2021-02-22 2021-02-22 一种网架结构的垂直轴风力发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114962139A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102052255B (zh) 冲击式风力发电装置
CN111677627B (zh) 用于垂直轴风力发电系统的涡轮转子组件及发电系统
EP2672108B1 (en) Wind generator with wind blade rotating cage for driving multiple generators
CN1298061A (zh) 能量转换器
CN111749842A (zh) 环保高效智能风力发电系统
JP6954739B2 (ja) 発電機用のロータ
CN201116512Y (zh) 轻质结构垂直轴风力发电机风轮
CN103511187B (zh) 一种聚风型风力发电装置
KR101336280B1 (ko) 집풍식 풍력 터빈 발전기
CN114962139A (zh) 一种网架结构的垂直轴风力发电装置
US20150056075A1 (en) Wind turbine
US20170298906A1 (en) Wind-water-light-magnetism-air five-energy integrated power generation device
CN101338730A (zh) 风轮式多叶片风力发电机
JP6709002B2 (ja) 風力発電システム
CN218266175U (zh) 一种立柱风机
CN111456903A (zh) 一种势能转化型自寻风水平滚轮式风力发电机
CN104153944B (zh) 一种大型海上垂直轴风力发电机组
CN219081768U (zh) 一种风力发电叶轮
CN206368773U (zh) 蜂窝风力发电站
CN201250752Y (zh) 风力发电机风头
CN113090449A (zh) 一种悬浮式垂直轴风力发电装置
CN218266176U (zh) 一种用于风力发电装置的风扇
CN104929860B (zh) 一种可水平转动引导风装置及垂直轴风力发电机
CN216198662U (zh) 一种垂直轴风力发电机
CN218235345U (zh) 一种风力发电装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication