CN202250593U - 一种垂直轴风力发电机多层风轮结构 - Google Patents

一种垂直轴风力发电机多层风轮结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种垂直轴风力发电机多层风轮结构，包括风轮和转轴，所述转轴垂直于地面，所述风轮与所述转轴连接，所述风轮以所述转轴为轴沿水平方向转动，其中，所述风轮有多个，所述多个风轮同心，所述多个风轮旋转方向相互平行，所述多个风轮以相同的角速度旋转，所述风轮包括风轮叶片，所述多个风轮每个风轮所含风轮叶片数不同。本实用新型的有益效果是：多层风轮改变了单一风轮结构的固有频率，每层风轮旋转产生的谐波分量相互干扰，阻碍共振发生，同时不同风轮的风轮叶片间气流彼此干扰，阻碍了激振发生，使风轮寿命得到延长。

Description

一种垂直轴风力发电机多层风轮结构
技术领域
本实用新型涉及一种垂直轴风力发电机风轮，尤其是一种垂直轴风力发电机多层风轮结构。
背景技术
把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，是一种环保的能源获得方式。公知的风力发电机一般分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机，水平轴风力发电机受风向变化影响较大，一般要加装风轮转向装置才能适应风向变化，使其机械结构复杂，且有能量损耗在风轮转向过程中。垂直轴风力发电机受风向变化影响较小，风能利用率较高，正成为风力发电机发展的趋势。由于垂直轴风力发电机受风力驱动旋转，不可避免的在旋转过程中会因风轮旋转频率与自身频率重合产生共振，或者产生激振，进而造成风轮损坏。风力发电机发电虽然不需要使用燃料，但是制造风力发电机还是需要消耗能源，如果风力发电机过于频繁的损坏，风力发电机利用风能产生电力不足以抵消制造风力发电机所消耗的能源则风力发电的优势就完全无法体现了。 
发明内容
针对现有的垂直轴风力发电机所存在的上述问题，本实用新型提供一种垂直轴风力发电机多层风轮结构。
本实用新型解决技术问题所采用的技术手段为：
一种垂直轴风力发电机多层风轮结构，包括风轮和转轴，所述转轴垂直于地面，所述风轮与所述转轴连接，所述风轮以所述转轴为轴沿水平方向转动，其中，所述风轮有多个，所述多个风轮同心，所述多个风轮旋转方向相互平行，所述多个风轮以相同的角速度旋转，所述风轮包括风轮叶片，所述多个风轮每个风轮所含风轮叶片数不同。
上述垂直轴风力发电机多层风轮结构，其中，所述风轮为笼式风轮。
上述垂直轴风力发电机多层风轮结构，其中，所述风轮为盘式风轮。
上述垂直轴风力发电机多层风轮结构，其中，所述风轮为船帆式风轮。
上述垂直轴风力发电机多层风轮结构，其中，所述多个风轮所含叶片数均为大于一的奇数。
上述垂直轴风力发电机多层风轮结构，其中，所述多个风轮所含叶片数依次增加一片。
本实用新型的有益效果是：
多层风轮改变了单一风轮结构的固有频率，每层风轮旋转产生的谐波分量相互干扰，阻碍共振发生，同时不同风轮的风轮叶片间气流彼此干扰，阻碍了激振发生，使风轮寿命得到延长。
附图说明
图1是本实用新型一种垂直轴风力发电机多层风轮结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
如图1所示，本实用新型一种垂直轴风力发电机多层风轮结构，包括风轮1和转轴2，转轴2垂直于地面，风轮1与转轴2连接，风轮1以转轴2为轴沿水平方向转动，其中，风轮1有多个，多个风轮1同心，多个风轮1旋转方向相互平行，多个风轮1以相同的角速度旋转，风轮1包括风轮叶片11，多个风轮1每个风轮1所含风轮叶片11数不同。具体实施时可将多个风轮1固定在转轴2上，由多个风轮1带动转轴2转动；也可以增加一个旋转装置，旋转装置以轴承或者滑套的形式与转轴2连接，将多个风轮1固定在该旋转装置上，使多个风轮1带动旋转装置相对于转轴2旋转。
本实用新型的原理是，由于每个风轮1所包含的风轮叶片11数目不同，使得每个风轮1的固有频率不同，多个风轮1旋转时每个风轮1旋转产生的谐波分量相互干扰，使得每个风轮1产生共振的频点发生改变。同时，由于每个风轮1所包含的风轮叶片11数目不同使得多个风轮1在以相同角速度旋转时不同的风轮1的风轮叶片11产生的气流相互干扰，从而阻碍了气动激振的产生。虽然本实用新型在风能利用率上要低于单风轮结构的垂直轴风力发电机，但是却能延长风力发电机风轮的寿命，减少重因复制造风力发电机风轮所消耗的能源。
进一步的，风轮1可以是笼式风轮、盘式风轮或者船帆式风轮。
进一步的，多个风轮1所含叶片数均为大于一的奇数。根据现有的知识，偶数片风叶比奇数片风叶更容易引起共振，所以采用奇数片风叶可以减少共振的产生。
综合以上论述，本实用新型可以采用如下实施方式，多个风轮1由上到下依次排列，最顶部的风轮1含有2片风轮叶片11，往下第二个风轮1含有3片风轮叶片11，第三个风轮1含有4片风轮叶片11，以此类推每往下一个风轮1，所含的叶片数增加一片，总共可设置5个或者7个风轮。风轮叶片数依次递增一片使各个风轮固有频率不同又较接近，可减少每个风轮旋转频率成为其他风轮固有频率倍频的情况发生，设置5至7个风轮一方面风轮不是太多可降低加工制造的难度，另一方面可使多个风轮的固有频率覆盖一定范围，使得多个风轮在旋转时整体固有频率变大。
以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的申请专利范围，所以凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等效结构变化，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种垂直轴风力发电机多层风轮结构，包括风轮和转轴，所述转轴垂直于地面，所述风轮与所述转轴连接，所述风轮以所述转轴为轴沿水平方向转动，其特征在于，所述风轮有多个，所述多个风轮同心，所述多个风轮旋转方向相互平行，所述多个风轮以相同的角速度旋转，所述风轮包括风轮叶片，所述多个风轮每个风轮所含风轮叶片数不同。
2.如权利要求1所述垂直轴风力发电机多层风轮结构，其特征在于，所述风轮为笼式风轮。
3.如权利要求1所述垂直轴风力发电机多层风轮结构，其特征在于，所述风轮为盘式风轮。
4.如权利要求1所述垂直轴风力发电机多层风轮结构，其特征在于，所述风轮为船帆式风轮。
5.如权利要求1-4中任一所述垂直轴风力发电机多层风轮结构，其特征在于，所述多个风轮所含叶片数均为大于一的奇数。
6.如权利要求1-4中任一所述垂直轴风力发电机多层风轮结构，其特征在于，所述多个风轮所含叶片数按风轮排列顺序依次增加一片。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104329226A (zh) * 2014-10-10 2015-02-04 中科恒源科技股份有限公司 螺旋梯型垂直轴风力发电机及路灯

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Patentee before: Shanghai Hing Wah Hive Building Material Company Limited

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Pledgor: Shanghai Hing Wah Hive Technology Development Co., Ltd.

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