CN202280576U - 一种钢管预制垂直轴风力发电机塔柱 - Google Patents
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Abstract
一种钢管预制垂直轴风力发电机塔柱，塔柱由若干同轴的钢管柱体单元竖直层叠而成，至少两个所述柱体单元上设有用于安装发电机的安装平台，安装平台环抱所述柱体单元。塔柱由预制的柱体单元构成，可以预先进行大批量生产，有助缩短塔柱的建造周期；安装平台可承载发电机、控制柜等设备，将整套发电设备安装在安装平台上，改变了发电机的安装方式，大大缩小发电机的体积，而且发电机的安装也更方便简单了；该种具有多安装平台的塔柱结构适合在垂直轴风力发电机上布设多层发电装置，这些发电装置能够互不干扰，能够独立发电，这样一来有助于提高垂直轴风力发电机的总体发电功率，因此，本实用新型的塔柱结构打破垂直轴风力发电机向高功率发展的瓶颈。
Description
技术领域
本实用新型涉及垂直轴风力发电机，尤其是垂直轴风力发电机的塔柱结构。
背景技术
目前，垂直轴风力发电机以其明显的优势已经开始逐渐代替水平轴风力发电机。为了提高发电效率，垂直轴风力发电机的塔柱上可以安装多台发电机组，这样一来，需要建造较高的塔柱才能安装多个风轮及发电机，导致塔柱的建造周期较长，总体效益不高。垂直轴风力发电机的发电机为外转子结构，发电机和风轮均环抱塔柱，由风轮带动发电机转子旋转，这种结构的电机需要做得比较大，其价格成本高，而且电机的安装难度高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种钢管预制垂直轴风力发电机塔柱，塔柱的建造周期短，效益高；安装平台使发电机的安装更方便，能够缩小发电机的体积。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：一种钢管预制垂直轴风力发电机塔柱，所述塔柱由若干同轴的钢管柱体单元竖直层叠而成，至少两个所述柱体单元上设有用于安装发电机的安装平台，所述安装平台环抱所述柱体单元。塔柱由预制的柱体单元构成，可以预先进行大批量生产，有助缩短塔柱的建造周期；安装平台可承载发电机、控制柜等设备，将整套发电设备安装在安装平台上，改变了发电机的安装方式，大大缩小发电机的体积，而且发电机的安装也更方便简单了；该种具有多安装平台的塔柱结构适合在垂直轴风力发电机上布设多层发电装置，这些发电装置能够互不干扰，能够独立发电，这样一来有助于提高垂直轴风力发电机的总体发电功率，因此，本实用新型的塔柱结构打破垂直轴风力发电机向高功率发展的瓶颈。
作为改进，所述柱体单元上、下两端均设有接合件。
作为改进，相邻所述柱体单元之间为焊接连接或螺栓连接。
作为改进，所述安装平台与对应的柱体单元之间设有支撑架，用于支承安装平台，使其有足够的强度支承发电机、控制柜及其他发电设备。
作为改进，所述安装平台上设有防护墙，所述防护墙环绕所述安装平台，所述防护墙上设有门窗形成防风雨的房屋，所述发电机设于所述房屋内，用于保护发电机、控制柜等发电设备免受外界环境影响，确认其运行在安全的环境，能够增加发电设备的使用寿命。
本实用新型与现有技术相比所带来的有益效果是：
塔柱由预制的柱体单元层叠而成，可以提高塔柱的生产效率和缩短塔柱的建造周期；安装平台承载能力强，使发电机、控制柜等发电设备能够安装在安装平台上，该种结构有助于减小发电机的体积，方便发电机的安装及维修；可以随时改变塔柱高度来布设更多的发电设备。
附图说明
图1为本实用新型柱体单元上的安装平台的结构示意图。
图2为图1的剖视图。
图3为塔柱上具有两个安装平台的结构示意图。
图4为本实用新型塔柱与发电单元结合的结构示意图。
图5为图4的A处放大图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明。
如图4所示，一种垂直轴风力发电机，包括塔柱1，设置在塔柱1上的发电单元。所述发电单元主要包括发电机5、控制柜9、风轮4。
如图1至3所示，所述塔柱由若干同轴的钢管柱体单元11竖直层叠而成，所述柱体单元11为中空结构，塔柱中心从底部到顶部形成一条通道13。为了实现一个塔柱安装多个发电单元的设想，本实用新型中至少两个所述柱体单元11上设有用于安装发电机的安装平台2，所述安装平台2环抱所述柱体单元11且与柱体单元11，安装平台与对应的主体单元之间设有支撑架，支撑架一端与安装平台底部固定，另一端与对应柱体单元固定，形成一个稳定的三角力学结构。所述柱体单元11上、下两端均设有接合件12，接合件12可以是法兰，相邻柱体单元11之间通过法兰焊接或者通过螺栓连接在一起；另外，为了使柱体单元11之间的安装更方便快捷，每个柱体单元11连接处还可以设置对位结构，就可以达到迅速安装的目的。如图4所示，所述安装平台2上设有安装螺孔，发电机5、控制柜9等发电设备通过螺栓固定在所述安装平台2上。所述安装平台2上设有防护墙，所述防护墙环绕所述安装平台2，所述防护墙上设有门窗形成防风雨的房屋10，所述发电机5设于所述房屋10内，用于保护发电机5、控制柜9等发电设备免受外界环境影响，确认其运行在安全的环境，能够增加发电设备的使用寿命。所述相邻两个安装平台2之间的距离用于安装所述垂直轴风力发电机5的风轮4。为了以后的维修方便，塔柱1上可以设置维修口(未标示)通往塔柱1内的通道13，维修人员就可以通过维修口进入到塔柱1的通道13内，在通道13内设置吊笼，维修人员通过吊笼到达塔柱1的不同高度，对具有多层发电单元的垂直轴风力发电机5来说是十分方便的；另外上层的发电单元的电缆线还可以通过该通道13进行布线。
如图5所示，所述风轮4为Φ形风轮，所述风轮4由两片对称设置的叶片41组成；所述风轮4上端设有第一枢接装置，所述风轮4下端设有第二枢接装置，本实施例中，所述第一枢接装置为第一轴承14，所述第一轴承14的内圈固定套在所述塔柱1上，所述第一轴承14的外圈通过连接法兰与所述风轮4上端固定连接；所述第二枢接装置为第二轴承8，所述第二轴承8的内圈固定套在所述塔柱1上，套在塔柱1上的主齿轮6上端通过连接法兰与所述风轮4下端固定连接，且所述连接法兰与第二轴承8外圈固定连接。所述风轮42通过第一轴承14和第二轴承8与所述塔柱1枢接，所述风轮4通过所述第二轴承8与所述主齿轮6联动。
所述主齿轮6分别通过一套齿轮传动系统与设置在安装平台2上的发电机5的转轴连接，本实施例中，所述齿轮传动系统为一锥齿轮7，主齿轮6与所述锥齿轮7啮合，且所述锥齿轮7套在水平放置的发电机5的转轴上，因此，风轮4通过主齿轮6和锥齿轮7与所述发电机5的转轴联动，实现由风轮4的垂直旋转转变成发电机5的水平旋转，对于垂直轴风力发电机5来说，发电机5的安装更简单方便了。
所述第一轴承14与第二轴承8之间设有两根以上均匀分布在同一圆周上的连接管，连接管上端与第一轴承14的外圈固定连接，连接管的下端与第二轴承8的外圈固定连接，第一轴承14外圈通过所述连接管与所述第二轴承8外圈联动同步。所述钢管的分布构成一个鼠笼结构，由于叶片41上端的风速与下端的风速往往不一样，上端的风速一般比下端的风速大，从而会造成叶片41在旋转时上端的速度比下端的速度快，但是由于叶片41是一个整个结构，叶片41的上端和下端必须具有同步的转速，这样一来叶片41有可能会发生扭曲，从而破坏叶片41的最佳迎风面积，降低叶片41对的风能的利用率。鼠笼的设计正是为了传递叶片41上端的力矩到叶片41下端，使叶片41在旋转过程中，尽可能的降低叶片41的扭曲程度。
所述主齿轮6与锥齿轮7之间设有控制齿轮传动系统与主齿轮6连接的离合器(未标示)，所述风轮4及发电机5的转轴上设有速度传感器(未标示)，所述速度传感器与所述离合器电连接。当速度传感器检测到风轮4或发电机5的转轴转速超过预设值时，发送信号至离合器，使离合器断开齿轮传动系统与主齿轮6的连接；当速度传感器检测到风轮4转速回到预设值内时，发送信号至离合器，使离合器重新连接齿轮传动系统与主齿轮6。
由于柱体单元11与安装平台2之间设有支撑架，使安装平台2承载能力更强，发电机5、控制柜9等发电设备能够安装在安装平台2上。塔柱1由预制的柱体单元11层叠而成，可以提高塔柱1的生产效率和缩短塔柱的建造周期。如图4所示，同一安装平台2上可以设置多个发电机5，将一个风轮4带动多个发电机5同时发电，以提高整个风力发电机5的发电功率。风轮4受风力作用旋转，其动力依次通过主齿轮6、齿轮传动系统传递到每台发电机5的转轴，为每一台发电机5提供机械能，从而进行发电。通过齿轮传动系统可以改变主齿轮6与发电机5的转轴的转速比，尽管风轮4的转速较低，但是经过齿轮传动系统的调整后，同样可以输出较大的转速到发电机5的转轴上，从而可以利用高转速的发电机5，高转速的发电机5与现有技术低转速发电机5相比，在同样的发电功率下，高转速的发电机5体积更小；风轮4的负载减小，启动风速更小，有利于风力发电机5在低风速时也能够发电；每台发电单元中的发电机5体积较小，其制造成本低，且降低维修检修难度。塔柱上可安装的发电单元数量更多，进一步提高了风力发电机5的发电功率。
Claims (5)
1.一种钢管预制垂直轴风力发电机塔柱，其特征在于：所述塔柱由若干同轴的钢管柱体单元竖直层叠而成，至少两个所述柱体单元上设有用于安装发电机的安装平台，所述安装平台环抱所述柱体单元。
2.根据权利要求1所述的一种钢管预制垂直轴风力发电机塔柱，其特征在于：所述柱体单元上、下两端均设有接合件。
3.根据权利要求2所述的一种钢管预制垂直轴风力发电机塔柱，其特征在于：相邻所述柱体单元之间为焊接连接或螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种钢管预制垂直轴风力发电机塔柱，其特征在于：所述安装平台与对应的柱体单元之间设有支撑架。
5.根据权利要求1所述的一种钢管预制垂直轴风力发电机塔柱，其特征在于：所述安装平台上设有防护墙，所述防护墙环绕所述安装平台，所述防护墙上设有门窗形成防风雨的房屋，所述发电机设于所述房屋内。
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