CN202520482U - 升阻结合型垂直轴微风发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型升阻结合型垂直轴微风发电机，涉及风力发电机。它具有支撑轴轴垂直设置的集风机构和发电机；集风机构的旋转件由内风轮与外风轮组成，支撑轴穿设于内、外风轮的回转中心线上；发电机采用盘式电机并安装在内风轮内部，其主轴与集风机构的支撑轴相连接，其外壳与集风机构的旋转件相连接；内风轮有至少一个百叶风轮，每个百叶风轮上、下法兰盘之间沿外圆周面环形排列多个竖立的弧形叶片且对应每个叶片开有相应的弧形透气孔；外风轮有三个或五个从回转中心向外辐射状均布的“】”型外翼片，每个外翼片上两个相对翼面为可产生升力和离心力的不对称弧面。内、外风轮分别为阻力型和升力型风轮，可实现微风发电。

Description

升阻结合型垂直轴微风发电机
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电机，特别是涉及一种垂直轴风力发电机。
背景技术
目前市面上的垂直轴风力发电机，集风机构的固定支撑轴垂直设置，集风机构在风力的作用下绕该支撑轴旋转。该支撑轴的下方设置发电机，该发电机的转轴与该集风机构的旋转件相连接。现有的集风机构多以H型集风机构和φ型集风机构为主，H型集风机构一般不设助动内风轮；φ型集风机构有内风轮，但其内风轮仅是两三片沿上、下法兰盘外圆周面环形排列的弧型叶片，因这种内风轮的结构过于简单，它们都无法起到低风速启动的作用。所以，它们都没有真正发挥垂直轴风力发电机的优点。
实用新型内容
本实用新型旨在提供一种可低风速启动的升阻结合型垂直轴微风发电机。
本实用新型的技术方案是：升阻结合型垂直轴微风发电机，具有支撑轴垂直设置的集风机构和发电机；该集风机构的旋转件由同轴地连成一体的内风轮和外风轮组成，该集风机构的支撑轴穿设于该内风轮和该外风轮的回转中心线上；该发电机采用盘式电机并安装在该内风轮内部，该发电机的主轴与该集风机构的支撑轴相连接，该发电机的外壳与该集风机构的旋转件相连接；该内风轮有至少一个百叶风轮，每个百叶风轮上、下法兰盘之间沿外圆周面环形排列多个竖立的弧形叶片且上、下法兰盘上对应每个叶片开有相应的弧形透气孔；该外风轮有三个或五个从回转中心向外辐射状均布的“】”型外翼片，每个外翼片上两个相对翼面为可产生升力和离心力的不对称弧面。
由于该垂直轴微风发电机的内风轮为阻力型风轮，外风轮为升力型风轮，两者结合，综合了阻力型风机和升力型风机的优点。内风轮采用上下透气式栅格结构的弧形百叶组合风轮，集风效果好；外风轮的三个或五个外翼片加大了切风面并产生升力，从而减少了风轮旋转时垂直方向上的合力，所以旋转较快；发电机安装在内风轮内部，改变了传统垂直轴风力发电机中发电机外露、头轻脚重的不平衡结构；这种结构更平稳，受力均匀，没有扭力损耗，从而提高了旋转速度；可实现微风发电。这种垂直轴微风发电机可制成10-30KW等级的规格，可排列成矩阵大规模发电，可完全替代大型水平轴风力发电机，其造价和运营成本更低廉。
所述的内风轮由三个同轴地连成一体的百叶风轮组成，其中位于上、下两端的两个百叶风轮大小相同而位于中间的百叶风轮的直径大于上述两个百叶风轮；所述的发电机安装在中间的百叶风轮内部。将中间大、两头小的三个百叶风轮组合在一起，适合外风轮“】”型外翼片的内侧空间特点，并可扩大风能量的扭力矩；即使很小的风，也会产生足够的风动推力，启动该垂直轴微风发电机。
本实用新型升阻结合型垂直轴微风发电机，采用上述的结构，风速0.5米/秒就能启动，风速2.5米/秒就能正常发电，真正实现了微风发电的梦想。本垂直轴微风发电机具有启动风速低、结构牢固、旋转快的特点。在可靠性上，本垂直轴微风发电机已实地经受了两次十二级台风的环境试验，完好无损。
附图说明
图1为本实用新型升阻结合型垂直轴微风发电机一个实施例的正面结构示意图。
图2为图1实施例集风机构的旋转件摘去外风轮的外翼片后的立体结构示意图。
图3为图1实施例摘去外风轮上所有外翼片后的剖面结构示意图。
具体实施方式
一、实施例一
本实用新型升阻结合型垂直轴微风发电机一个实施例的结构，如图1所示。它有垂直设置的空心主轴1、下支架2、三个(或五个)外翼片3、下百叶风轮4、中百叶风轮5、上百叶风轮6、上支架7、多根斜向撑杆8和发电机9等零部件。
下支架2和上支架7均呈“工”形，中间为空心圆管腔，上下两端为环形平盘。在下支架2下端的平盘上设有三个(或五个)向外伸出的连接片21，上支架7上端的平盘上设有三个(或五个)向外伸出的连接片71。下支架2通过这些连接片21固定连接三个(或五个)“】”型外翼片3的下端头，上支架7通过这些连接片71固定连接三个(或五个)“】”型外翼片3的上端头，这些外翼片3从下支架2和上支架7的回转中心向外辐射状均布，组成外风轮，每个外翼片3上两个相对翼面按航空翼片可产生升力和离心力的不对称弧面设计。
同轴地连成一体的下百叶风轮4、中百叶风轮5、上百叶风轮6组成内风轮。外风轮和内风轮组成本实施例的集风机构的旋转件。集风机构的旋转件摘去外风轮的各个外翼片3后的结构，如图2所示；下百叶风轮4、中百叶风轮5、上百叶风轮6中位于上、下两端的上百叶风轮6、下百叶风轮4大小、结构相同而位于中间的中百叶风轮5的直径大于上述两个百叶风轮4、6。下百叶风轮4环形的上、下法兰盘41、42之间沿外圆周面环形排列多个竖立的弧形叶片43且上、下法兰盘41、42上对应每个叶片43开有相应的弧形透气孔。中百叶风轮5环形的上、下法兰盘51、52之间沿外圆周面环形排列多个竖立的弧形叶片53且上、下法兰盘51、52上对应每个叶片53开有相应的弧形透气孔511、521。上百叶风轮6环形的上、下法兰盘61、62之间沿外圆周面环形排列多个竖立的弧形叶片63且上、下法兰盘61、62上对应每个叶片63开有相应的弧形透气孔611、621。
下支架2上端的平盘与下百叶风轮4的下法兰盘42用多个环形设置的螺钉固定在一起，下百叶风轮4的上法兰盘41与中百叶风轮5的下法兰盘52用多个环形设置的螺钉固定在一起，中百叶风轮5的上法兰盘51与上百叶风轮6的下法兰盘62用多个环形设置的螺钉固定在一起，上百叶风轮6的上法兰盘61与上支架7下端的平盘用多个环形设置的螺钉固定在一起。
请参看图3：发电机9采用盘式电机，使用中盘式外壳91转动而主轴92不转。集风机构中固定的支撑轴1穿设于三个百叶风轮4、5、6以及外风轮的下支架2和上支架7回转中心线上，支撑轴1的上端从下支架2的管腔中穿过并经下百叶风轮4上、下法兰盘41、42的中心孔和中百叶风轮5下法兰盘52的中心孔伸到中百叶风轮5的中部与发电机9的主轴92相连接。发电机9的电力输出线穿过支撑轴1的管壁，从其内孔向下引出。多根向心地设置的斜向撑杆8从上、下两侧与发电机9的外壳91相连接，这些斜向撑杆8的外端与中百叶风轮5上、下两侧的上、下法兰盘51、52相连接，将发电机9固定安装在中百叶风轮5内部。
当有风吹来时，集风机构中外风轮的三个外翼片3和内风轮三个百叶风轮4、5、6的各个叶片依照风的方向绕支撑轴1转动。集风机构中内风轮三个百叶风轮4、5、6驱动发电机9壳体91绕主轴92旋转，壳体91内的定子部分相对转子部分旋转，产生电能；集风机构中外风轮的三个外翼片3提供升力和离心力，使整个集风机构的旋转更加轻快，实现微风发电。
以上所述，仅为本实用新型较佳实施例，不以此限定本实用新型实施的范围，依本实用新型的技术方案及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应属于本实用新型涵盖的范围。

Claims (2)

1.升阻结合型垂直轴微风发电机，具有支撑轴垂直设置的集风机构和发电机；其特征在于：该集风机构的旋转件由同轴地连成一体的内风轮和外风轮组成，该集风机构的支撑轴穿设于该内风轮和该外风轮的回转中心线上；该发电机采用盘式电机并安装在该内风轮内部，该发电机的主轴与该集风机构的支撑轴相连接，该发电机的外壳与该集风机构的旋转件相连接；该内风轮有至少一个百叶风轮，每个百叶风轮上、下法兰盘之间沿外圆周面环形排列多个竖立的弧形叶片且上、下法兰盘上对应每个叶片开有相应的弧形透气孔；该外风轮有三个或五个从回转中心向外辐射状均布的“】”型外翼片，每个外翼片上两个相对翼面为可产生升力和离心力的不对称弧面。
2.根据权利要求1所述的升阻结合型垂直轴微风发电机，其特征在于：所述的内风轮由三个同轴地连成一体的百叶风轮组成，其中位于上、下两端的两个百叶风轮大小相同而位于中间的百叶风轮的直径大于上述两个百叶风轮；所述的发电机安装在中间的百叶风轮内部。
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