CN204175525U - 一种垂直轴风力机 - Google Patents

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张立勋
陈志明
朱海涛
梁迎彬
卢金伟
王勇
裴悦
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Abstract

本实用新型的目的在于提供一种垂直轴风力机,包括机座、风机主轴、驱动轴、发电机、外叶片、内叶片,驱动轴上自上而下依次套装有外叶片梁架、内叶片梁架、内叶片支架、外叶片支架,外叶片安装在外叶片梁架和外叶片支架之间,内叶片安装在内叶片梁架和内叶片支架之间,内叶片相对于外叶片临近于驱动轴,机座上固定有机架,风机主轴安装在机架里,驱动轴与风机主轴相连,驱动轴上固定风机带轮,发电机固定在机座上,风机带轮和发电机的带轮通过皮带或链条缠绕连接,内叶片支架下部设置凸起,凸起表面安装摩擦片,外叶片支架上部设置与凸起配合的凹槽,凹槽表面安装摩擦片。本实用新型提高了风能利用率,低风速和高风速下均能够实现最大发电效率。

Description

一种垂直轴风力机
技术领域
[0001] 本实用新型涉及的是一种风力发电装置。
背景技术
[0002] 随着我国能源需求不断增多,对石油、天然气、煤炭的消耗不断增加,伴随着的污染也越来越严重。开发新型的新能源已成为各国研究的热点。风电属于新能源范畴,且是可再生能源,充分的利用风能高效率发电已成为国内外研究的重点。专利“一种垂直轴风力发电机”(专利号201410114990.1),采用上、下叶片布局方式,利用可变惯性飞轮机构,实现较低风速下启动和在较高风速下持续运转,但其在较高风速下风机的发电效率将大大降低。专利“一种垂直轴风力发电机”(专利号200910132493.3),主要由与地面垂直的垂直轴、发电机、轮毂和叶片组成,采用自动变桨距功能,解决了大功率升力型垂直轴风力发电机低风速无法自行启动的难题,使所述的垂直轴风力发电机适应的风速范围加宽了,增加了垂直轴风力发电机的发电量,但其同样没有解决在在较高风速下发电效率变化较大的问题。专利“垂直轴风力发电机及其叶臂”(专利号201210018981.3)的叶臂可大体上形成无任何锐角的弧形剖面,故可有效消弭应力集中、结构脆弱等问题。此外,由于弧形剖面的受风面积比V形剖面更大,故所增加的扭矩更强,能降低风力发电机所需的启动风速,但是在高风速和低风速下发电效率差别较大的问题没有得到解决。现有的垂直风力机对风能利用率较低,且结构复杂,制造成本高等。
发明内容
[0003] 本实用新型的目的在于提供在低风速和高风速下都能够实现最大发电效率的一种垂直轴风力机。
[0004] 本实用新型的目的是这样实现的:
[0005] 本实用新型一种垂直轴风力机,其特征是:包括机座、风机主轴、驱动轴、发电机、外叶片、内叶片,驱动轴上自上而下依次套装有外叶片梁架、内叶片梁架、内叶片支架、外叶片支架,外叶片安装在外叶片梁架和外叶片支架之间,内叶片安装在内叶片梁架和内叶片支架之间,内叶片相对于外叶片临近于驱动轴,机座上固定有机架,风机主轴安装在机架里,驱动轴与风机主轴相连,驱动轴上固定风机带轮,发电机固定在机座上,风机带轮和发电机的带轮通过皮带或链条缠绕连接,内叶片支架下部设置凸起,凸起表面安装摩擦片,夕卜叶片支架上部设置与凸起配合的凹槽,凹槽表面安装摩擦片。
[0006] 本实用新型还可以包括:
[0007] 1、还包括重锤式离合装置,重锤式离合装置包括重锤、支杆、连杆、连杆固定旋转块,连杆固定旋转块通过轴承套装于驱动轴上,驱动轴上设置限定连杆固定旋转块的下方极限位置的凸台,连杆的一端安装在连杆固定旋转块上,连杆的另一端安装重锤,支杆一端连接连杆,支杆另一端连接内叶片支架。
[0008] 2、所述的外叶片、内叶片均有两个,两个外叶片之间相对于驱动轴对称布置,两个内叶片相对于驱动轴对称布置,一个支杆、一个连杆和一个重锤组成一个重锤式离合单元,所述的重锤式离合单元有两个,且相对于驱动轴对称布置。
[0009] 3、所述的外叶片为流线型,内叶片为“C”型,当内叶片有两个时,两个内叶片朝向相反,构成断开的“S”型。
[0010] 本实用新型的优势在于:本实用新型采用内、外叶片的布局方式,结合重锤在不同转速下的运动特性,实现在低风速时,内、外叶片同时驱动主轴发电,高风速时,内叶片支架在重锤所产生的离心力的作用下向上运动与外叶片支架分离,使内叶片转动所产生的力矩对主轴失去作用,只有外叶片驱动主轴发电。不同的风速利用不同叶片结合方式,充分利用风能进行发电,提高了风能的利用率,应用场合广泛。
附图说明
[0011] 图1为本实用新型的结构示意图;
[0012] 图2为本实用新型外叶片和内叶片布置形态示意图;
[0013] 图3为本实用新型重锤式离合装置的离合机构示意图;
[0014] 图4为本实用新型重锤式离合装置的重锤连杆旋转固定机构示意图。
具体实施方式
[0015] 下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述:
[0016] 结合图1〜4,本实用新型一种垂直轴风力机,主要包括风机底座2、发电机20、带轮3、21、带轮驱动轴、风机主轴4、外叶片9、内叶片8、外叶片支架7、内叶片支架18、伺服驱动装置单元、重锤式离合装置。垂直轴风力机的带轮驱动轴通过轴承与风机底座2相连,发电机20通过螺栓安装在风机底座2,并通过带轮与带轮驱动轴相连,带轮驱动轴通过法兰与风机主轴4相连,外叶片支架7、内叶片支架18安装在风机主轴4上,外叶片支架7、内叶片支架18上分别安装外叶片9和内叶片8,外叶片9采用普通流线型叶片,内叶片8采用近‘C’型叶片,伺服驱动装置与外叶片9相连,重锤式离合装置与风机主轴4相连。
[0017] 外叶片9采用普通流线型叶片,普通流线型叶片通过位置伺服控制,可以在任何风速下发电,内叶片8采用近‘C’型叶片,而两个近‘C’型叶片构成‘S’型叶片,这样发挥了 ‘S’型叶片低速发电的效果,提高风机低速发电效率。
[0018] 外叶片支架7与内叶片支架18都有摩擦片,当风速较低时,重锤式离合装置在重力的作用下,内叶片支架18与外侧外叶片支架7通过摩擦作用连接在一起,使得外叶片9、内叶片8 —起运动带动发电机进行发电。
[0019] 当风速高时,在重锤离心力的作用下,重锤式离合装置通过连杆旋转装置产生的离心力平衡了重力和摩擦力,风机主轴4上内叶片支架18向上移动,并与外侧外叶片支架7分离,使得外叶片9转动发电,而内叶片8的转动对发电机20没有作用,减少了风速高时‘S’型叶片对风机的影响。
[0020] 风力机底部采用万向轮1,可以使其放在任意位置。风机外叶片9在外叶片支架7和外叶片梁架10之间固定,风机内叶片8在内叶片支架18和内叶片梁架11之间固定。在低风速时,本实用新型的内叶片支架18与外叶片支架7接触,外叶片9和内叶片8在低速风的作用下一起转动,风力机带轮驱动轴17与风机主轴4通过法兰连接,风机主轴4通过轴承安装在机座2上,并通过机架5与外界隔离,机架5与机座2固结,当风机主轴4转动时带动驱动轴17转动,风机主轴4通过带轮3驱动带轮21,进而驱动发电机20,达到低风速下发电的目的。在高风速时,本实用新型的内叶片支架18与外叶片支架7在重锤式离合装置12作用下分离,内叶片8的转动对发电机没有力的作用,在外叶片9的转动力矩作用下,驱动轴17随着转动,套筒19套在驱动轴17外侧也随之转动,驱动轴17转动带动风机主轴4转动,风机主轴4通过带轮3与带轮21驱动发电机20转动,从而达到高速风发电的目的。
[0021] 结合图2,所述的外叶片9采用普通流线型叶片,内叶片8采用近似’ C’型叶片构成‘S’型叶片。高速时,外叶片9,通过伺服驱动装置单元6自动变桨。低速时,外叶片9和从动叶片8共同转动,使得风力机低速启动性能得到很大的提高。
[0022] 结合图3,所述的重锤式离合装置的离合机构,内叶片支架18底部与外叶片支架7上部均有摩擦片,带轮驱动轴17与轴承22配合,轴承外侧有轴承挡圈23,轴承挡圈23内部装有密封圈24,风速低时,因内叶片支架底部18与外叶片支架7底部有摩擦片,内叶片支架18底部与外叶片支架7底部紧密连接。当风速高时,内叶片支架18底部与外叶片支架7底部分离。
[0023] 结合图4,所述的重锤式离合装置的重锤连杆旋转固定机构,重锤12通过支杆13支撑,通过连杆14与连杆旋转固定机构15连接,连杆旋转固定机构15内包含轴承下挡圈28、轴承上挡圈26、轴承27、轴承盖25。支杆13与内叶片梁架11相连,直线旋转衬套16通过紧定螺钉30固定,上部通过直线旋转衬套盖29固定,内侧从动叶片8在低速时随着带轮驱动轴17转动,在低速时,重锤12自然下垂,重锤12的重力通过连杆旋转固定机构15作用在带轮驱动轴17上。高速时,重锤12抬起,带动内叶片支架8整体向上移动。
[0024] 结合所述附图,所述的一种高效垂直轴风力机是这样工作的:首先将高效垂直轴风力机移动到合适的位置,当风速低时,内叶片支架18与外叶片支架7在重力和摩擦力的作用下连接在一起,外叶片、内叶片一起运动进行发电。当风速高时,在重锤12离心力的作用下,离心力平衡了内叶片支架的重力和摩擦力,内叶片支架18与外叶片支架7底部分离,外叶片9转动发电,而内叶片8的转动对发电机没有力的作用,减少了风速高时‘S’型叶片对风机的影响。高效垂直轴风机在低风速和高风速下能够实现最大发电效率,提高了风能的利用率,对风能的充分利用具有重要意义。

Claims (5)

1.一种垂直轴风力机,其特征是:包括机座、风机主轴、驱动轴、发电机、外叶片、内叶片,驱动轴上自上而下依次套装有外叶片梁架、内叶片梁架、内叶片支架、外叶片支架,外叶片安装在外叶片梁架和外叶片支架之间,内叶片安装在内叶片梁架和内叶片支架之间,内叶片相对于外叶片临近于驱动轴,机座上固定有机架,风机主轴安装在机架里,驱动轴与风机主轴相连,驱动轴上固定风机带轮,发电机固定在机座上,风机带轮和发电机的带轮通过皮带或链条缠绕连接,内叶片支架下部设置凸起,凸起表面安装摩擦片,外叶片支架上部设置与凸起配合的凹槽,凹槽表面安装摩擦片。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力机,其特征是:还包括重锤式离合装置,重锤式离合装置包括重锤、支杆、连杆、连杆固定旋转块,连杆固定旋转块通过轴承套装于驱动轴上,驱动轴上设置限定连杆固定旋转块的下方极限位置的凸台,连杆的一端安装在连杆固定旋转块上,连杆的另一端安装重锤,支杆一端连接连杆,支杆另一端连接内叶片支架。
3.根据权利要求1或2所述的一种垂直轴风力机,其特征是:所述的外叶片、内叶片均有两个,两个外叶片之间相对于驱动轴对称布置,两个内叶片相对于驱动轴对称布置,一个支杆、一个连杆和一个重锤组成一个重锤式离合单元,所述的重锤式离合单元有两个,且相对于驱动轴对称布置。
4.根据权利要求1或2所述的一种垂直轴风力机,其特征是:所述的外叶片为流线型,内叶片为“C”型,当内叶片有两个时,两个内叶片朝向相反,构成断开的“S”型。
5.根据权利要求3所述的一种垂直轴风力机,其特征是:所述的外叶片为流线型,内叶片为“C”型,当内叶片有两个时,两个内叶片朝向相反,构成断开的“S”型。
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CN112196728A (zh) * 2020-09-22 2021-01-08 合肥安能智控技术有限公司 一种太阳能路灯环绕式风力采集发电组件

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