CN1831328A - 小功率垂直轴风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小功率垂直轴风力发电机，在中心柱的上下两端固接着上帆叶支撑盘和下帆叶支撑盘，通过帆叶连轴器安装多个帆叶于上下帆叶支撑盘之间；每个帆叶的下端通过帆叶连轴器还连接一个帆叶迎风角驱动机构，中心柱上端与锚固器活动连接，下端通过主轴承安装在基座上，主轴承通过设有传感器的动力传输机构与配有减速器的发电机相连接；于锚固器上方设风向标；传感器通过主控器与帆叶迎风角驱动机构电连接，整体用锚索通过锚固器锚定；其中主轴承为复合推力轴承结构。它在加强了系统稳定性同时减小了风机所占空间，其帆叶迎风角驱动机构和包括磁悬浮推力轴承的复合推力轴承降低了摩擦损耗，利用率高，有效地延长了发电时间，实用性极强。

Description

小功率垂直轴风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电技术，具体地说是一种可自动调整帆叶迎风角、具有复合推力轴承结构的小功率垂直轴风力发电机。

背景技术

随京都议定书陆续被各个国家批准，全球将迅速地扩张对清洁能源的需求，风力发电是人类最容易获得的清洁能源之一，因此面临着重大的发展机遇。家庭是社会能源需求的基础单位，因此家庭能源的清洁化具有重大意义。在公知技术中已经披露了很多家庭用的风力发电机，绝大部分是水平轴小功率风力发电机。也有一些垂直轴风力发电机。在小功率的情况下(1000W以下)，两者相对之间各有所长，并无绝对优势可言。随着社会现代化的进程，家庭日用电器的增加，家庭工业作坊的开办，单位家庭的耗电量也在不断地增加。为满足目前日益增加的家庭用电量，家用风力发电机的功率至少应大于10kW，在这个条件下水平轴风力发电机的成本会上升得较快，因为水平轴风力发电机的支撑柱是一个悬臂梁结构，全部负荷作用在的顶端，要求支撑柱和基础有很高的强度，这些都促使成本增加。再有，水平轴叶片面积小，叶轮半径大，叶尖划过空气的噪声较大，太阳照在风机上投下的阴影，由于叶片的转动阴影在快速的闪耀。会使居住的房间忽明忽暗，由此而产生的噪声和光污染都会严重地影响人的生活。

在现有技术中也曾披露过多种家用的小功率垂直轴风力发电机，但存在一些问题：以固定的机构调整帆叶迎风角使顺风时阻力最大，逆风时阻力最小。由于机构固定，微风能启动的，大风就要过载，因而大风时要下闸停机。若强风能利用时，微风时就不能启动。有效发电时间较短。有的调整帆叶阻力的机构过于简单，顺逆风阻力比不大，不能高效地吸收风能。旋转轴承都采用机械轴承，效率较低，也时常发生故障。同时机构比较脆弱，难于满足家庭工业作坊的需要。

发明内容

为解决如上问题，减小风机所占空间，提高效率，降低维护成本，本发明提出了一种垂直向布置帆叶且帆叶仅围绕中心柱旋转、可以灵活地根据各种风力调整帆叶迎风角、并带有复合推力轴承的家用小功率垂直轴风力发电机。由于本发明所提出的小功率垂直轴风力发电机中，使用锚索和辅助锚杆将顶部锚固在地面上，在大大地加强了系统的稳定性的同时减小了风机所占空间；加上独立灵活的帆叶迎风角驱动机构，和包括磁悬浮推力轴承的复合推力轴承降低了摩擦损耗，不但使启动风力降低，可以利用的强风的级别也得到了提高，有效地延长了发电时间，其实用性极强。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：包括安装有帆叶的中心柱，在中心柱顶部配置一带有传感器的风向标；其中所述中心柱的上下两端固接着上帆叶支撑盘和下帆叶支撑盘，通过帆叶连轴器安装多个帆叶于上下帆叶支撑盘之间；每个帆叶的下端通过帆叶连轴器还连接一个帆叶迎风角驱动机构，中心柱上端与锚固器活动连接，下端通过主轴承安装在基座上，主轴承通过设有传感器的动力传输机构与配有减速器的发电机相连接；于锚固器上方设风向标；传感器通过主控器与帆叶迎风角驱动机构电连接，整体用锚索通过锚固器锚定；其中所述主轴承为复合推力轴承结构；可加设辅助锚杆于锚索上；

所述复合推力轴承包括磁悬浮推力轴承及安装在套管上的径向滚珠轴承，其中磁悬浮推力轴承安装在连轴器或主推力轴承上、下底盘之间，为由永磁材料构成的偶数个同心圆环结构；在连轴器或主推力轴承底盘旋转中心轴上套装有与连轴器或主推力轴承下底盘中心部滑动配合的套管，安装径向滚珠轴承于连轴器或主推力轴承上底盘中心部与套管之间；

其中：所述安装在推力轴承上、下底盘之间相对位置的由永磁材料构成的对应同心圆环为等半径和等宽结构；所述永磁材料的极性布置是：在同一个圆环上永磁材料的极性是相同的，在同一个推力轴承底盘上的两个圆环所使用的永磁材料的极性是相反的，在连轴器或主推力轴承上下底盘间、相对位置处直径相同的圆环上的永磁材料的极性是同性相对；所述永磁材料采用钕铁硼；

含有复合推力轴承的主轴承具体结构是：包括相互扣合的主推力轴承下底盘和主推力轴承上底盘，在主推力轴承下底盘的中心部设有主推力轴承底盘旋转中心轴，在主推力轴承上底盘的中心部设轴孔B，主推力轴承底盘旋转中心轴与主推力轴承上底盘中心部的轴孔B套接，使主推力轴承上、下底盘可旋转式安装在一起；在主推力轴承下底盘和主推力轴承上底盘上分别于相对位置处布置由永磁材料构成的偶数个同心圆环；在主推力轴承底盘旋转中心轴外设有一滑动配合的套管，套管的上、下两端分别装有径向滚珠轴承，径向滚珠轴承的轴承的外圈固定在主推力轴承上底盘中心部的轴孔B中；

所述主推力轴承上底盘与中心柱底部相连，所述主推力轴承下底盘安装在基座上；

帆叶连轴器为复合推力轴承或滚柱推力轴承结构；所述帆叶连轴器的复合推力轴承结构与主轴承为复合推力轴承结构相同；所述帆叶连轴器的滚柱推力轴承结构由内轴和两个推力轴承组成，两个推力轴承配置在内轴的两端，同型号、方向相反设置；内轴中心孔中设花键孔，卡簧安装在内轴上，于推力轴承外侧，固定推力轴承的内环于内轴上。

所述锚固器由锚固器内套，锚固器外套，上轴承，下轴承及锚索环组成，在锚固器内套与锚固器外套之间设上轴承及下轴承，锚固器内套通过连接法兰与中心柱顶端相连，锚索环通过锚索固定锚固器外套于地面；或，锚固器由中心轴、轴承组件、锚固盘组成，其中在锚固盘中心设一个中心轴，中心轴的下端有一止口，通过止口将中心轴穿过中心柱固装在的主轴承的下底盘旋转中心轴上；中心轴的上部通过轴承组件与中心柱活动安装在一起，锚固盘通过锚索环、钢索锚固；该轴承组件由外套、内套、径向滚珠轴承组成，其外套为法兰结构，通过螺栓固装在中心柱的上端法兰上，内套与中心轴滑动配合，外套与内套之间有径向滚珠轴承；

所述动力传输机构为发电机连轴器，由花键轴与花键套套装，花键轴穿置于主轴承的主推力轴承底盘旋转中心轴、通过法兰盘A与中心柱相连，花键轴通过外壁所设的花键凸台与内壁的花键槽B啮合，花键套下方通过法兰盘D连到减速机发电机组的输入对轮上；或，所述动力传输机构由齿圈及传递齿轮组成，齿圈安装在主轴承的主推力轴承上底盘上，并于传递齿轮啮合，传递齿轮与减速机发电机组连接。

与现有技术相比本发明更具有如下有益效果：

1.由于锚索和辅助锚杆的作用，本发明在运行中的稳定性好，使用材料少，固成本较低。

2.垂直布置帆叶，占地面积小，帆叶转动的最高速度远低于水平轴风力发电机，因此噪声和阴影造成的光污染远小于水平轴风力发电机。

3.本发明在负荷最大的主轴承上采用了磁悬浮复合推力轴承技术使旋转部分的能量损耗大幅度降低，提高了效率减少了故障，从而方便了维护工作。

4.能利用的风级范围宽，有效发电时间较长，经济效益好。

附图说明

图1-1为本发明的整体结构示意图。

图1-2为图1-1中，主轴承和发电机连轴器在混凝土基座上安装示意图。

图1-3为图1-1中，帆叶迎风角启动器与帆叶连轴器安装在下帆叶支撑盘下方(用来驱动帆叶)的安装示意图。

图1-4为图1-1中，帆叶通过帆叶连轴器与上帆叶支撑盘相连接的结构示意图。

图1-5为图1-1中，帆叶连轴器与上帆叶支撑盘连接部位的断面结构示意图。

图2-1为图1-1中主轴承的主视图。

图2-2为图2-1的剖视图。

图2-3为图2-1中磁悬浮推力轴承安装在推力轴承下底盘内构成的偶数个同心圆环结构示意图。

图2-4为图2-1中磁悬浮推力轴承安装在推力轴承上底盘内构成的偶数个同心圆环结构示意图。

图2-5为图2-1主轴承与发电机连轴器连接示意图。

图2-6为图2-5的轴向剖视图(表示发电机连轴器中花健轴与花健轴套的连接)。

图3-1为图1-1中锚固器的结构示意图(实施例1)。

图3-2为图3-1的轴向剖视图(示意了锚固器内外套及两端径向轴承的安装方法，及锚索环的配置方法)。

图4-1为本发明实施例2的整体结构图。

图4-2为本发明实施例2中的锚固器及中心柱和主轴承安装结构示意图。

图4-3为图4-2的剖视图。

图4-4为图4-1的顶部部分结构图。

图4-5为图4-1的底部部分结构图。

图5为主控器电路结构框图。

标号说明：1为中心柱，2为帆叶，3为上帆叶支撑盘；4为下帆叶支撑盘；5为帆叶连轴器，50为内轴，51为推力轴承，53为花键孔，54为卡簧；6为锚固器，60为内套，61为锚固器外套，62为上轴承，63为下轴承；7为风向标；8为帆叶迎风角驱动机构；9为主轴承，901为主推力轴承下底盘，905为主推力轴承上底盘，903为永磁块，904为主推力轴承底盘旋转中心轴，905为外同心环状凸台D，906为外同心环状凸台C，907为内同心环状凸台D，908为内同心环状凸台C，909为套管，910为径向轴承，912为轴孔B，913为法兰盘C，914为安装孔B；10为发电机连轴器；101为花键轴，120为法兰盘A，103为花键凸台，104为花键套，105为花键槽B，106为法兰盘D；11为减速机发电机组；12为基座；13为锚索；14为辅助锚杆；15为锚索环；17为伺服控制器；18为模数转换器；19为计算机。20为中心轴，201为止口，21为轴承组件，211为外套，212为内套，213为径向滚珠轴承，22为锚固盘，24为齿圈，25为传递齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1-1、1-2、1-3、1-4所示，本发明所述之小功率垂直轴风力发电机是这样构成的：中心柱1的上下两端固接着上帆叶支撑盘3和下帆叶支撑盘4，有4个帆叶2装在两个帆叶支撑盘之间，每个帆叶2通过上下两个帆叶连轴器5可旋动式装在上下帆叶支撑盘3、4之间。本实施例中，每个帆叶2的下端通过帆叶连轴器5连接一个帆叶迎风角驱动机构8；中心柱1有两个旋转支撑点，一个在上端是锚固器6，另一个在下端为主轴承9。他们使中心柱1及所有装配在中心柱1上的部件可以围绕中心主轴线旋转。各帆叶迎风角驱动机构8驱动帆叶2在围绕中心轴公转的同时以自身轴线为轴自转，不断地调整每个帆叶的风阻，使4个帆叶中保持着适当的顺逆风阻差，以期使风机最大可能地吸收风能。第一传感器(本实施例采用数字风向计)安装在风向标7上，第二传感器(本实施例采用码盘)安装在发电机连轴器上的码盘上，两个传感器用来高速、实时地将风力、风向和各帆叶的方位转换成对应的数字量并通过现场总线传至主控器，主控器从发电机连轴器上的码盘上获知到帆叶2在风中的相对位置，又从数字风向计获得风力和风向数据，再根据目前的风力所对应的最佳顺逆风阻比，计算出各帆叶的即时迎风角，通过现场总线将指令发个各帆叶迎风角驱动机构8执行上述指令。整个垂直轴风力发电机吸收尽可能多的风能转换成扭矩，通过主轴承9下方的动力传输机构(结构为发电机连轴器10，由花键轴101与花键套104套装，花键轴101穿置于主轴承9的主推力轴承底盘旋转中心轴904、通过法兰盘A 102与中心柱1相连，花键轴101通过外壁所设的花键凸台103与104内壁的花键槽B 105啮合，花键套104下方通过法兰盘D 106连到减速机发电机组的输入对轮上)发电机连轴器10驱动减速机和发电机组，产生电能供应给用户使用。

如图5所示，主控器由模数转换器18、计算机19、伺服控制器17组成，其中模数转换器18接收来自风向标7的传感器的风力、风向信号及来自码盘上传感器的方位信号，进行模数转换后的数据送至计算机19，计算机19通过程序将控制信号传送给与帆叶迎风角驱动机构8电连接的伺服控制器17(这里所述计算机及控制程序、模数转换器、伺服控制器均为现有技术)。

为了保证本发明在运行中的稳定性，使用锚索将本发明的顶端锚固在地面上，这里本发明解决了如下两个问题，锚索是固定的，中心柱1是旋转的，要求互不影响。本发明所用的锚固器6的结构如图3-1、3-2所示，锚固器6由锚固器内套60，锚固器外套61，上轴承62，下轴承63及若干个锚索环15组成，在锚固器内套60与锚固器外套61之间设上轴承62及下轴承63，锚固器内套60上有连接法兰64，通过螺栓将其固接在中心柱1顶端。锚索13通过锚索环15将锚固器外套61固定。这样由于有上下轴承62、63的支撑与隔离，使其既保证了中心柱1的旋转功能，又不影响锚索13的固定作用。如图1-1所示，本发明中采用了辅助锚杆14来减小锚索13的长度和给锚固器6的轴向压力，使锚固器6使用的径向的上、下轴承62、63所承受的轴向载荷在安全范围之内，有效地延长了维护周期，提高了设备的寿命。

如图1-3、1-4、1-5所示，每个帆叶连轴器5由内轴50和两个推力轴承51组成，两个推力轴承51配置在内轴50的两端，同型号、方向相反；处于上下帆叶支撑盘上的各个帆叶连轴器5的结构相同，安装方法不同：位于上帆叶支撑盘3的帆叶连轴器5由下往上装，连接帆叶2的法兰在下方，位于下帆叶支撑盘4的帆叶连轴器5由上往下装，连接帆叶2的法兰在上方，内轴50中心孔中的花键孔53是为配合帆叶迎风角驱动机构而设置的。卡簧54安装在内轴50上，于推力轴承51外侧，将推力轴承51的内环固定在内轴50上。帆叶连轴器5将帆叶2的重力传递给上、下帆叶支撑盘3、4，在旋转的过程中主要承受的是轴向负荷，因此本发明在帆叶连轴器5中采用了推力轴承51，在较高性能要求时可以采用包括磁悬浮推力轴承的复合推力轴承(参见主轴承9结构)，要求成本低时也可采用常规滚柱推力轴承。本实施例中采用的是常规滚柱推力轴承。

如图1-1所示，当本发明所述之小功率垂直轴风力发电机运行时，整个风机的重量全部由主轴承9承载。为减小常规推力轴承所造成的摩擦损耗，本发明利用钕铁硼永磁材料，特别设计了一种接近零摩擦的复合推力轴承来解决这个问题。

考虑到垂直轴风力发电机旋转部件围绕垂直轴旋转，轴承承担的是整个风力机包括帆叶和支撑机构的重量，轴承的主要负荷是轴向负荷，径向负荷很小。本发明利用磁极同性相吸、异性相斥的原理，设计了包括磁悬浮推力轴承的复合推力轴承结构的主轴承9。主轴承9包括磁悬浮推力轴承及安装在套管上的径向滚珠轴承，参见图2-1、2-2，具体是：在主推力轴承下底盘901和主推力轴承上底盘902上各布置由永磁材料块903构成的偶数个同心圆环(本实施例采用2个同心圆环，分别安装在主推力轴承上、下底盘的同心环状凸台上；具体可按如下方式安装：在主推力轴承下底盘901上设外同心环状凸台D 905、内同心环状凸台D 907，两同心环状凸台直径不同、但等宽度；在主推力轴承上底盘902上设外同心环状凸台C906、内同心环状凸台C 908，两同心环状凸台直径不同、但等宽度；再将与同心环状凸台尺寸相对应的永磁块903用螺栓固装在所述四个同心环状凸台上，形成两两对应设置的4个永磁块组成的圆环)，主推力轴承上、下底盘相对位置处的同心环状凸台为等半径和等宽。其中：钕铁硼永磁块的极性是这样安排的：在同一个圆环上的钕铁硼永磁块的极性是相同的，在同一个底盘的两个圆环所布置的钕铁硼永磁块的极性是相反的，主推力轴承上、下底盘间直径相同的圆环上的钕铁硼永磁块的同性相对。这样当安装了钕铁硼永磁块的主推力轴承上、下底盘相对合拢时，由于磁极的作用就产生了推力。由于钕铁硼充磁后的剩磁远小于矫顽力，因此不必担心永磁块903在长期逆磁条件下会产生退磁现象。但是这一对推力是一个不稳定力偶，它不能使系统在负荷下稳定旋转，为了保证推力始终作用在旋转中心上，本发明配合使用一个径向滚珠轴承来稳定主推力轴承上、下底盘的旋转中心，与磁悬浮推力轴承一起构成了复合推力轴承。然而这个径向滚珠轴承与普通的径向滚珠轴承有不同的使用方法，由于所述磁悬浮推力轴承是一种弹性系统，它会随风力变化而引起的垂直轴向负荷变化而发生位移，微小的地震也会引起所述磁悬浮推力轴承的轴向位移。但是径向滚珠轴承是不允许轴向位移的，为了避免在这种情况下对径向滚珠轴承损坏，本发明采用了如下的技术措施：在主推力轴承下底盘901的中心部设一主推力轴承底盘旋转中心轴904，在主推力轴承底盘旋转中心轴904外设有一滑动配合的套管909，套管909的上、下两端外侧分别装有径向滚珠轴承910，径向滚珠轴承910的轴承的外圈固定在主推力轴承上底盘902中心部的轴孔B 912中。这样，当主推力轴承上、下底盘随轴向负荷的变化发生轴向位移时，仅是套管909与所述主推力轴承底盘旋转中心轴904之间产生的轴向位移，径向滚珠轴承910并未受到任何轴向力。

其中：含有复合推力轴承的主轴承具体结构是：包括相互扣合的主推力轴承下底盘901和主推力轴承上底盘902，在主推力轴承下底盘901的中心部设有主推力轴承底盘旋转中心轴904，在主推力轴承上底盘902的中心部设轴孔B 912，主推力轴承下底盘旋转中心轴904与主推力轴承上底盘902中心部的轴孔B 912通过套管909和径向轴承910套接，使主推力轴承上、下底盘可旋转式安装在一起。主推力轴承上底盘902顶部通过法兰盘C 913与中心柱1相连；为了稳固，在主推力轴承上底盘902中心部的轴孔B 912的外壁添设加强筋；主推力轴承下底盘901通过安装孔B 914与基座12安装在一起。

由于主轴承9为一弹性结构的推力轴承在解决中心柱1输出扭矩与固定在基座地面上的减速机发电机组11相连接时可能发生的动态轴向位移问题，本发明使用了具有花键结构的发电机连轴器10。图2-5是发电机连轴器10与主轴承9连接方式的示意图。图2-6是发电机连轴器的轴向剖视图。发电机连轴器10为花键轴101与花键套104套装结构，花键轴101上方有法兰盘A 102，夹在主轴承9上的法兰盘B 913与中心柱1下法兰之间，用螺栓紧固。花键轴101穿过主轴承9的主推力轴承底盘旋转中心轴904，且通过其外壁所设的花键凸台103与花键套104内壁的花键槽B 105啮合传递扭矩，花键套104下方法兰盘D 106固连到减速机发电机组的输入对轮上。由于花键结构允许发电机连轴器10在传递扭矩的时候发生轴向位移，这就解决了可能出现的问题。

实施例2

如图4-1所示本发明所述之小功率垂直轴风力发电机的中心旋转机构的另一种实现方法。参见图4-2，锚固器6由中心轴20、轴承组件21、锚固盘22组成，其中在锚固盘22中心设一个中心轴20，中心轴20的下端有一止口201，通过止口201将中心轴20穿过中心柱1固装在的主轴承9的下底盘旋转中心轴904上；中心轴20的上部通过轴承组件21与中心柱1活动安装在一起，锚固盘22通过锚索环15、钢索13锚固。因此中心轴20在风力发电机运转中与主轴承推力轴承下底盘901连接是固定不转的。与帆叶2一起旋转的中心柱1的上端配置着轴承组件21，该轴承组件21由外套211、内套212、径向滚珠轴承213组成，其外套211是一个法兰，通过螺栓紧固在中心柱1的上端法兰上，可以同中心柱1一起旋转。该轴承组件的内套212与中心轴20滑动配合，外套211与内套212之间有径向滚珠轴承213。如此安排的目的有两个原因，一、直接在长度很大的中心柱1和中心轴20上加工轴承安装工艺不方便，二、主轴承是磁悬浮复合推力轴承是一弹性系统，常有轴向位移。有了上述的配置不仅加工方便，并且中心柱1的轴向位移仅在轴承组件内套212与中心轴20之间发生。对轴承组件21中的径向滚珠轴承213没有任何影响。固定不旋转的中心轴20的顶端固接锚固盘22，其周边的孔内配置了锚索环15，再经锚索13和辅助锚杆14，将中心轴20的顶部锚定在地面上。

中心柱1的扭矩向减速机发电机组11的传递是这样进行的：如图4-1、4-2、4-3、4-4、4-5所示，在主推力轴承上底盘902上加设齿圈24及与之啮合的传递齿轮25，齿圈24与主推力轴承下底盘902固接，再经过传递齿轮25与减速机发电机组连接。这样中心柱1的扭矩就传递给了减速机发电机组11。减速机发电机组11属公知技术，主轴承和帆叶迎风角调节的原理与实施例1相同。不再叙述。

所述帆叶连轴器5可为具有磁悬浮推力轴承的复合推力轴承结构(具体参见具有复合推力轴承的主轴承结构)。

Claims (13)

1.一种小功率垂直轴风力发电机，包括安装有帆叶的中心柱，在中心柱顶部配置一带有传感器的风向标；其特征在于：其中所述中心柱的上下两端固接着上帆叶支撑盘和下帆叶支撑盘，通过帆叶连轴器安装多个帆叶于上下帆叶支撑盘之间；每个帆叶的下端通过帆叶连轴器还连接一个帆叶迎风角驱动机构，中心柱上端与锚固器活动连接，下端通过主轴承安装在基座上，主轴承通过设有传感器的动力传输机构与配有减速器的发电机相连接；于锚固器上方设风向标；传感器通过主控器与帆叶迎风角驱动机构电连接，整体用锚索通过锚固器锚定；其中所述主轴承为复合推力轴承结构。

2.按权利要求1所述小功率垂直轴风力发电机，其特征在于：所述复合推力轴承包括磁悬浮推力轴承及安装在套管上的径向滚珠轴承，其中磁悬浮推力轴承安装在连轴器或主推力轴承上、下底盘之间，为由永磁材料构成的偶数个同心圆环结构；在连轴器或主推力轴承底盘旋转中心轴上套装有与连轴器或主推力轴承下底盘中心部滑动配合的套管，安装径向滚珠轴承于连轴器或主推力轴承上底盘中心部与套管之间。

3.按权利要求2所述小功率垂直轴风力发电机，其特征在于：所述安装在推力轴承上、下底盘之间相对位置的由永磁材料构成的对应同心圆环为等半径和等宽结构。

4.按权利要求2所述小功率垂直轴风力发电机，其特征在于：所述永磁材料的极性布置是：在同一个圆环上永磁材料的极性是相同的，在同一个推力轴承底盘上的两个圆环所使用的永磁材料的极性是相反的，在连轴器或主推力轴承上下底盘间、相对位置处直径相同的圆环上的永磁材料的极性是同性相对。

5.按权利要求2所述小功率垂直轴风力发电机，其特征在于：其中：含有复合推力轴承的主轴承具体结构是：包括相互扣合的主推力轴承下底盘和主推力轴承上底盘，在主推力轴承下底盘的中心部设有主推力轴承底盘旋转中心轴，在主推力轴承上底盘的中心部设轴孔B，主推力轴承底盘旋转中心轴与主推力轴承上底盘中心部的轴孔B套接，使主推力轴承上、下底盘可旋转式安装在一起；在主推力轴承下底盘和主推力轴承上底盘上分别于相对位置处布置由永磁材料构成的偶数个同心圆环；在主推力轴承底盘旋转中心轴外设有一滑动配合的套管，套管的上、下两端分别装有径向滚珠轴承，径向滚珠轴承的轴承的外圈固定在主推力轴承上底盘中心部的轴孔B中。

6.按权利要求5所述垂直轴大功率风力发电机，其特征在于：所述主推力轴承上底盘与中心柱底部相连，所述主推力轴承下底盘安装在基座上。

7.按权利要求2、3、4或5所述垂直轴大功率风力发电机，其特征在于：所述永磁材料采用钕铁硼。

8.按权利要求1所述垂直轴大功率风力发电机，其特征在于：帆叶连轴器5为复合推力轴承或滚柱推力轴承结构。

9.按权利要求8所述垂直轴大功率风力发电机，其特征在于：所述帆叶连轴器的滚柱推力轴承结构由内轴和两个推力轴承组成，两个推力轴承配置在内轴的两端，同型号、方向相反设置；内轴中心孔中设花键孔，卡簧安装在内轴上，于推力轴承外侧，固定推力轴承的内环于内轴上。

10.按权利要求1所述垂直轴大功率风力发电机，其特征在于：所述锚固器由锚固器内套，锚固器外套，上轴承，下轴承及锚索环组成，在锚固器内套与锚固器外套之间设上轴承及下轴承，锚固器内套通过连接法兰与中心柱顶端相连，锚索环通过锚索固定锚固器外套于地面；或，锚固器由中心轴、轴承组件、锚固盘组成，其中在锚固盘中心设一个中心轴，中心轴的下端有一止口，通过止口将中心轴穿过中心柱固装在的主轴承的下底盘旋转中心轴上；中心轴的上部通过轴承组件与中心柱活动安装在一起，锚固盘通过锚索环、钢索锚固。

11.按权利要求10所述垂直轴大功率风力发电机，其特征在于：该轴承组件由外套、内套、径向滚珠轴承组成，其外套为法兰结构，通过螺栓固装在中心柱的上端法兰上，内套与中心轴滑动配合，外套与内套之间有径向滚珠轴承。

12.按权利要求1或10所述垂直轴大功率风力发电机，其特征在于：加设辅助锚杆于锚索上。

13.按权利要求1所述垂直轴大功率风力发电机，其特征在于：所述动力传输机构为发电机连轴器，由花键轴与花键套套装，花键轴穿置于主轴承的主推力轴承底盘旋转中心轴、通过法兰盘A与中心柱相连，花键轴通过外壁所设的花键凸台与内壁的花键槽B啮合，花键套下方通过法兰盘D连到减速机发电机组的输入对轮上；或，所述动力传输机构由齿圈及传递齿轮组成，齿圈安装在主轴承的主推力轴承上底盘上，并于传递齿轮啮合，传递齿轮与减速机发电机组连接。

Images