CN201090379Y - 垂直轴式风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及风力发电领域，提供一种垂直轴式风力发电机，主要包括中心轴、叶轮及发电机三个部分，其中叶轮包括两组叶面以垂直交错的方式叠设固定在中心轴的转轴上，所述转轴上再设有一传动齿轮连接发电机上所设的被动齿轮；另外，所述叶面可扩展以加大该风力发电机的功率，所述叶轮上还可以增设若干风悬浮，以及在叶轮下方安装一转动轮以使其运动于一承载轨道上，以减轻该叶轮的重量对轴承的压力，上述叶轮上的叶面还可开设一放风面板，以调节叶轮在强风下保持一定的受风量。因此，本实用新型提供的垂直轴式风力发电机其制造成本低、实用效率高、适用范围广，可在强风下进行安装，且可在不同风向环境中保持一个方向转动、不产生反转。

Description

垂直轴式风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电领域，特别是涉及一种垂直轴式风力发电机。
背景技术
随着社会的发展，能源的日益枯竭，人类必须合理利用能找到的有效能源。而风力作为发电能源只占现有发电能源的极少部分。其主要原因就是现有风力发电机造价高，叶片长，重量大，安装困难，机件易磨损，不易维修等诸多因素。目前现有的风力发电机当风速增大时为减少风叶的接风量，对安装的调浆电机或安装制动装置要求比较高。而建造大功率的风力发电机受到重量和安装高度等条件的限制致使风力发电不能大力发展的主要原因。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种垂直轴式风力发电机，该风力发电机采用一种新型的叶轮结构，使其可随风力大小自动调节转速，并且可始终保持向同一方向旋转。另外再通过增设风悬浮及承载轨道，有效减轻了风力装置的重量对轴承的压力，可使该风力发电装置极为简便的向大功率型风力发电机扩展，并实现微风发电。
为了达到以上目的，本发明提供的垂直轴式风力发电机，主要包括中心轴、叶轮及发电机三个部分，其中所述中心轴包括一转轴枢设于一固定轴上构成，所述叶轮包括4个叶面，分为第一叶面组和第二叶面组，每组包括两个叶面并以对称平行的方式固定于上述转轴的两侧，其中第一叶面组以垂直交错的方式叠设于第二叶面组的上方，而所述叶面则包括由框架、风面板、挡杆及面板转轴组成，所述框架固定于上述转轴一侧，所述挡杆及面板转轴以一定间隔平行设置于该框架上，所述风面板则以一定中间部位枢设于上述面板转轴之上，使该风面板以大、小面积两个部分绕面板转轴转动，另外，所述叶面还可平行增设若干上述风面板等结构，以增大该风力发电机的功率。
上述风面板的小面积部可再分开设一放风面板，当风面板接风量超过一定量时，所述放风面板会在风力的作用下转动打开，以放掉多余的风，而在其接风量降低到一定程度时，该放风面板会在重力作用下恢复到原始状态，综上所述，可使得中心转轴始终在恒定的受力情况下，保持匀速转动。
上述第一叶面组或第二叶面组的框架上，还可以增设若干风悬浮，该风悬浮可在风力的作用下产生向上的浮力，从而减小叶面因自身重量对转轴产生的摩擦力，实现该风力发电机在微风环境下发电的目的。该风悬浮包括一风面以一定斜角枢设于一风悬浮轴上，所述斜角优选为45度，并通过该风悬浮轴垂直固定于上述框架之上，另所述风悬浮还设有一调风结构，以调整其受风方向。
上述叶轮下方可再设一承载轨道通过支架固定于地面上，并于第二叶面组框架下边相应装设一转动轮，以使其叶轮沿承载轨道运动，从而达到减轻风力装置的重量对中心转轴轴承的压力。
上述转轴上再设有一传动齿轮，该传动齿轮再与上述发电机上所设的被动齿轮相连接，以将叶轮所受风能的动力传动至发电机进行发电。
因此，本发明提供的风悬浮垂直轴式风力发电机，具有以下优点：
1.本风力发电机结构简单，制造规格可大可小，不同功率规格的发电机。风力发电装置可以平行增设若干风面板，使中心转轴的转动力大大增加。再加上风悬浮装置来减轻风力装置的重量对轴承的压力，使其在微风状态下就能旋转发电，在强风情况下也能连续工作；
2.与同等功率的风力发电机相比，本发明提供的风悬浮垂直轴式风力发电机其制造成本低、实用效率高、安装方便，更适合风向不定，风力随时变化的地方。
附图说明
图1为本发明提供的垂直轴式风力发电机立体示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
本发明提供的垂直轴式风力发电机，如图1所示，主要包括中心轴100、叶轮200及发电机300三个部分，其中所述中心轴100是由一转轴101枢设于一固定轴102上构成，且分别再于转轴101的上下两端，即于转轴101与固定轴102邻接处上下分别设置一锁帽103及轴承104加以限定。
所述叶轮200包括4个叶面201，每两个叶面201为一组，设为第一叶面组210和第二叶面组220，每组叶面201分别以对称平行的方式固定于上述转轴101的两侧，其中第一叶面组210以垂直交错的方式叠设于第二叶面组220上方，而所述叶面201则包括由框架2011、风面板2012、挡杆2013及面板转轴2014组成，所述框架2011固定于上述转轴101一侧，所述挡杆2013及面板转轴2014以一定间隔平行设置于该框架2011上，所述风面板2012则以一定中间部位枢设于所述面板转轴2014之上，使得该风面板2012以大、小面积两个部分绕面板转轴2014转动，其中所述大、小面积风面板(2015、2016)面积比例优选为2～4∶1，而上述挡杆2013与面板转轴2014之间的距离则稍小于所述大面积风面板2015的宽度且大于小面积风面板2016的宽度，另外，所述叶面201的框架2011可延长至一定长度，以实现在该框架2011上平行增设若干上述风面板2012、挡杆2013及面板转轴2014结构，以增大该风力发电机的功率。
上述转轴101上再设有一传动齿轮1011，该传动齿轮1011再与上述发电机300上所设的被动齿轮301相连接，以将叶轮200转动扭力传动至发电机300进行发电。
上述第一叶面组210框架2011上，还可以增设若干风悬浮211，该风悬浮211可在风力的作用下产生向上的浮力，从而减小叶面201因自身重量对中心转轴101上轴承的摩擦力，并实现该风力发电机在微风环境下发电的目的。该风悬浮211包括一风面2111以一定斜角枢设于一风悬浮轴2112上，并通过该风悬浮轴2112垂直固定于上述框架2011之上，且该风面2111底边再设置一加强筋2113连接于风悬浮轴2112上，另所述风悬浮211还设有一调风结构2114，以调整其受风方向，该调风结构2114为一尾舵2115设于一连杆2116一端，该连杆2116的另一端再与上述风面2111底边相连接，另外，该风悬浮也可设与上述第二叶面组220的框架上。
上述叶轮200下方可再设一承载轨道400通过支架(图中未标示)固定于地面上，并于上述第二叶面组220框架2011下边相应装设一转动轮221，以使其叶轮200沿承载轨道400运动，从而达到减轻叶轮200重量对中心转轴101上轴承104的压力。
在上述小面积风面板2016上再开设一放风面板2017，该放风面板2017枢接于上述小面积风面板2016上的一放风板转轴(2018)上，使其在接风量超过一定量时，该放风面板2017会在风力的作用下转动打开，以放掉多余的风，当接风量降低到一定程度时，该放风面板会在重力作用下恢复到原始状态，如此一来使得所述叶轮200始终在恒定的受力情况下，保持匀速转动。
本发明提供的垂直轴式风力发电机在工作时，首先假定当风力垂直作用于第二叶面组220中的一叶面201时，风力推动其风面板2012旋转，使其大面积风面板2015靠至其相对应的挡杆2013上，从而推动该叶面201旋转，以带动中心转轴101上所设的传动齿轮1011传至发电机300。在上述风向环境下，开始时所述第二叶面组220的另一叶面(图中未标示)上的风面板(图中未标示)在风力的作用下与风向保持平行，所述第一叶面组210的两叶面上(图中未标示)的风面板(图中未标示)也在风力作用下与风向平行，只有当中心转轴101旋转到一定角度后，其各叶面才轮流依次受力做功，因此而基本消除了在旋转过程中其他不做功叶面产生的阻力，增大了该风力发电机的效率。另外，藉由上述叶轮200结构，该风悬浮风力发电机可在不同风向的环境下，始终保持同一旋转方向工作。

Claims (9)

1.一种垂直轴式风力发电机，其特征在于，包括中心轴(100)、叶轮(200)及发电机(300)三个部分，其中所述中心轴(100)包括一转轴(101)枢设于一固定轴(102)上构成，所述叶轮(200)包括4个叶面(201)。分为第一叶面组(210)和第二叶面组(220)，每组包括两个叶面(201)并以对称平行的方式固定于上述转轴(101)的两侧，其中第一叶面组(210)以垂直交错的方式叠设于第二叶面组(220)的上方，而所述叶面(201)则包括由框架(2011)、风面板(2012)、挡杆(2013)及面板转轴(2014)组成，所述框架(2011)固定于上述转轴(101)一侧，所述挡杆(2013)及面板转轴(2014)以一定间隔平行设置于该框架(2011)上，所述间隔为稍小于所述大面积风面板(2015)的宽度且大于小面积风面板(2016)的宽度，所述风面板(2012)则以中间部位枢设于上述面板转轴(2014)之上，所述转轴(101)上再设有一传动齿轮(1011)，该传动齿轮(1011)再连接上述发电机(300)上所设的被动齿轮(301)。
2.根据权利要求1所述垂直轴式风力发电机，其特征在于，所述叶面(201)再平行增设若干上述风面板(2012)、挡杆(2013)及面板转轴(2014)结构。
3.根据权利要求1所述垂直轴式风力发电机，其特征在于，所述第一叶面组(210)框架上再增设若干风悬浮。
4.根据权利要求1所述垂直轴式风力发电机，其特征在于，所述第二叶面组(220)框架上再增设若干风悬浮。
5.根据权利要求3或4任意一项所述垂直轴式风力发电机，其特征在于，所述风悬浮(211)包括一风面(2111)以一定斜角枢设于一风悬浮轴(2112)上，并通过该风悬浮轴(2112)垂直固定于上述框架(2011)之上，所述斜角优选为45度，再包括一调风结构(2114)于风面(2111)下边上，调风结构(2114)为一尾舵(2115)设于一连杆(2116)一端，该连杆(2116)的另一端再与上述风面(2111)底边相连接。
6.根据权利要求5所述垂直轴式风力发电机，其特征在于，所述风面(2111)底边再设置一加强筋(2113)连接于风悬浮轴(2112)上。
7.根据权利要求1所述垂直轴式风力发电机，其特征在于，所述叶轮(200)下方再设一承载轨道(400)通过支架固定于地面上，并于第二叶面组(220)框架(2011)下边相应装设一转动轮(221)。
8.根据权利要求1所述垂直轴式风力发电机，其特征在于，所述大、小面积风面板(2015、2016)的面积比例优选为2～4∶1。
9.根据权利要求1所述垂直轴式风力发电机，其特征在于，所述小面积风面板(2016)再开设一放风面板(2017)，该放风面板2017枢接于上述小面积风面板2016上的一放风板转轴(2018)上。
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CN101162012B (zh) * 2007-10-30 2011-08-24 李世龙 垂直轴式风力发电机
CN102251930A (zh) * 2011-04-29 2011-11-23 高克君 无塔柱风力滑旋聚能装置

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