CN204691985U - 一种可水平转动引导风装置及垂直轴风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种可水平转动引导风装置及垂直轴风力发电机。可水平转动引导风式垂直轴风力发电机包括机舱、可水平转动引导风装置、风轮、支撑装置、底座和顶盖;第二圆柱形结构位于可水平转动引导风装置的第一圆柱形结构的内部并且与第一圆柱形结构具有相同的轴线,在轴线处设有传动轴,第二圆柱形结构的直径小于第一圆柱形结构的直径;第一圆柱形结构、第二圆柱形结构的下方依次设有支撑装置、机舱和底座,机舱的底端;顶盖位于第一圆柱形结构、第二圆柱形结构的上方,并且顶盖套在传动轴外;传动轴的底端通过联轴器与发电机组连接。本实用新型可以显著提高风能的利用率。

Description

一种可水平转动引导风装置及垂直轴风力发电机
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域,尤其涉及一种可水平转动引导风装置及垂直轴风力发电机。
背景技术
随着人们对能源需求的不断增多,尤其是对电力需求量的日益增大,而我国和许多国家发电主要还是靠煤炭、石油、天然气,俗称″火电″,和矿物质(核电),它们都属于不可再生能源,对这些不可再生能源的无度掘采总有用尽的时候,且这些不可再生能源燃烧的过程中,不可避免的向大气中释放出大量的二氧化碳、粉尘和污染物质,人类赖以生存的空气受到了严重的污染,就中国来说很多省份每年PM2.5超标天数越来越多,因此治理环境刻不容缓。煤炭发电对大气污染最为严重所以人们想到了取之不尽用之不竭天然绿色能源-风能。
目前大型风力发电设备分为两种:一种是水平轴风力发电机;另一种是垂直轴风力发电机,垂直轴风电机通过实验产能微弱投入生产很少。技术比较成熟的是水平轴风力发电机,它是通过风力作用到三个对称的桨式叶片上,使叶片旋转形成扭矩,通过轮轴传递给机舱内的发电机组发出电能,但是它仍有诸多缺点。具体如下:
1、当风向突然发生变化时,由于叶片很长,转向突然加快会使叶片或水平轴和轴承损坏。
2、由于是三支桨式叶片,因此受风面积很小,大部分风能从其叶片之间流过,白白损失掉了,即使风接触到了叶片,由于是桨式叶面,所以它有一个角度的问题,因此风能又损失了一部分,还由于考虑到叶片的强度和可靠性,叶面最宽部位设在与轴相近的位置,这样一来力矩又小了很多。综上所述这些问题使得发电机获得的风能成倍递减。
3、由于三叶桨式风力发电机机箱、叶轮叶片全部安装在几十米、近百米高的铁塔顶部,所以安装起来困难;维修就更困难,因此无论是叶轮、叶片、增速箱和发电机及其所有的机舱内部构件,在加工制作的过程中都要求必须达到相当高的可靠性和精密度,大大的增加了它的制作成本。
由于三叶桨式风力发电机投资大、收益率低,就目前而言,三叶桨式风力发电机只能作为发电设备的一种补充。
实用新型内容
鉴于现有技术所存在的问题,本实用新型提供了一种可水平转动引导风装置及垂直轴风力发电机。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:
一种可水平转动引导风装置包括上护板和下护板,所述上护板和下护板平行,所述下护板的下表面沿周向设有由多个齿牙形成的齿环,所述齿牙方向向下;
所述上护板和下护板之间沿竖直方向设有多个第一导风板,每个所述第一导风板均呈弧形,所述第一导风板的顶端与上护板的下表面固定连接,所述第一导风板的底端与下护板的上表面固定连接;
所述上护板和下护板及所述第一导风板形成第一圆柱形结构;
在所述第一圆柱形结构的一侧还连接有进风通道。
本实用新型所述可水平转动引导风装置可以用于垂直轴风力发电机并且可以显著提高发电能力,通过进风通道以及设有的多个第一导风板和多个第二导风板的合理设置,本实用新型所述可水平转动引导风装置具有良好的导风引风效果,设有的齿环可以方便与其他装置连接,可以根据实际情况制作成不同型号,广泛应用于风力发电领域。
在上述技术方案的基础上,本实用新型还可以做如下改进。
进一步,进风通道包括弧面结构,所述弧面结构包括两个端部和一个开口侧,弧面结构的开口侧与上护板的外壁和下护板的外壁固定连接,所述弧面结构的一端为进风口,另一端与所述第一圆柱形结构连通。
进一步,所述弧面结构和由上护板、下护板及多个第一导风板形成的第一圆柱形结构一起形成了蜗壳形结构;所述弧面结构的内部设有至少一个第二导风板,每个所述第二导风板均成弧形,所述第二导风板的末端固定在上护板和下护板之间,所述第二导风板的前端固定在进风口内;多个所述第一导风板和多个第二导风板及弧面结构的末端排列在一起形成弧形,所述弧形的弧长为所述弧形所在圆的周长的2/3。
采用上述进一步方案的有益效果是:
1、本实用新型所述可水平转动引导风装置,通过在上护板和下护板之间设置弧形的第一导风板,在第一柱圆柱形结构的一侧设置弧面结构,在弧面结构内部设置了第二导风板,有效起到了导风引风的作用并且具有截风面积大等优点,使截得的风能通过多个第一导风板、第二导风板及弧面结构同时近乎垂直的作用到风轮的2/3的叶面上,可以显著增大风轮的受风面积,风能损失尽可能减少甚至可以忽略不计。因此,在同样风轮直径的情况下,采用本实用新型所述可水平转动引导风装置的垂直轴风力发电机所获得的风能,远远高于水平轴桨式风力发电机的风能。
2、进风口接收到的风通过第二导风板和外弧末端引导至传动轴的一侧和后部。在其余第一圆柱形结构周长的1/3处不设置导风板,和风轮下部一起作为出风口用以释放掉做完功的弱风。因此可以显著提高发电能力。
进一步,所述上护板和下护板之间还设有多个用于支撑上护板和下护板的支撑框,所述支撑框的顶端与上护板的下表面固定连接,所述支撑框的底端与下护板的上表面固定连接。
采用上述进一步方案的有益效果是:使本实用新型所述可水平转动引导风装置更加稳固。
一种可水平转动引导风式垂直轴风力发电机,包括机舱,所述机舱内部设有发电机组;还包括可水平转动引导风装置、风轮、支撑装置、底座和顶盖;
所述风轮包括上环形骨架、下环形骨架以及上环形骨架和下环形骨架之间的多个风叶形成的第二圆柱形结构;
所述上环形骨架与下环形骨架平行并且上环形骨架与下环形骨架之间设有多个风叶,所述风叶的顶部和底部分别与上环形骨架、下环形骨架固定连接;
所述第二圆柱形结构位于所述第一圆柱形结构的内部并且与第一圆柱形结构具有相同的轴线,在轴线处设有传动轴,所述第二圆柱形结构的直径小于第一圆柱形结构的直径;
所述第一圆柱形结构、第二圆柱形结构的下方依次设有支撑装置、机舱和底座;
所述顶盖位于第一圆柱形结构、第二圆柱形结构的上方,并且顶盖套在传动轴外;所述传动轴的底端通过联轴器与发电机组连接。
进一步,在所述传动轴的上部和下部分别设有用于稳定传动轴的上轴承座和下轴承座,传动轴在上、下轴承座的中心可自由转动,在上轴承座与上护板内壁之间设有多个上轴承座连接杆,下轴承座与下护板内壁之间设有多个下轴承座连接杆;每个上轴承座连接杆的一端与上轴承座外端固定连接,其另一端与上护板的内壁固定连接;每个下轴承座连接杆的一端与下轴承座外端固定连接,其另一端与下护板的内壁固定连接;
所述传动轴的上部和下部还分别设有第一支撑件和第二支撑件,所述第一支撑件和第二支撑件与传动轴固定连接;在传动轴和第二圆柱形结构之间还设有多个上斜支撑杆和多个下斜支撑杆;每个上斜支撑杆的一端与第一支撑件固定连接,其另一端与上环形骨架固定连接;每个下斜支撑杆的一端与第二支撑件固定连接,其另一端与下环形骨架固定连接;在上环形骨架和下环形骨架之间设有垂直支撑杆,垂直支撑杆与上环形骨架和下环形骨架分别均匀垂直固定连接;
所述传动轴顶端还设有轴套,所述轴套与上轴承座扣接,在轴套的顶部还设有随风向变化而转动的风向控制舵,所述风向控制舵与轴套可转动连接;
每个所述风叶包括叶面框和叶面,叶面嵌在叶面框内,所述叶面框竖直方向设置并且与上环形骨架的外侧和下环形骨架的外侧固定连接,在相邻两个叶面框之间还设有至少两根叶面斜支撑杆,叶面斜支撑杆沿水平方向设置,所述叶面斜支撑杆的一端与叶面框的外侧固定连接,所述叶面斜支撑杆的另一端与其相邻的叶面框的内侧固定连接;
支撑装置位于下护板的下方,所述支撑装置包括框式平台和多个V字形内倾支撑,所述框式平台呈多边形,框式平台的底部设有多个V字形内倾支撑,并且框式平台相邻边组成的夹角处的底部下表面与多个V字形内倾支撑的顶端固定连接;所述框式平台的上表面的相邻的边组成的夹角处设有多组偏航电机驱动装置和多组从动齿轮装置,多组偏航电机驱动装置和多组从动齿轮装置间隔设置;每组偏航电机驱动装置均设有凹形驱动齿轮,每组从动齿轮装置均设有凹形从动齿轮,所述每个凹形驱动齿轮、每个凹形从动齿轮均与V字支撑的各个顶端在同一条垂直线上,且均与下护板的下表面设有的齿环咬合;
所述顶盖包括顶盖面和顶盖筋,所述顶盖面和顶盖筋形成圆锥形,所述顶盖面套在传动轴外并且顶盖的锥形顶部位于轴套的下方,所述顶盖的圆形底边与上护板内圆部分可拆卸的固定连接。
本实用新型所述可水平转动引导风式垂直轴风力发电机,通过独特的结构设计大大提高了风能的利用率。工作时,通过偏航电机驱动装置上的齿轮驱动附着在下护板下表面的齿环,从而带动第一圆柱形结构及弧面结构水平转动,使环形弧面、进风口迎风,风从而通过上护板和下护板之间的多个不同位置不同弧度竖立排列的导风板第一导风板以及进风口处的第二导风板及弧面结构,使来风转向入风轮的一侧,从而使风叶旋转产生旋转扭矩,继而在传递给传动轴,最终传动轴接收到扭力后传递给机舱内的发电机组进行发电。
1、当风向发生变化时,只需通过风向控制舵测出风向信号后,通过风向传感器,控制偏航电机驱动装置来驱动第一圆柱形结构和弧面结构水平转动,使上护板和下护板之间多个竖立排列的弧形第一导风板的环形弧面和进风口迎风,可快可慢不会对设备造成任何影响;当风力偏大时,偏航电机驱动装置驱动第一圆柱形结构逆时针转动一定角度,减少截风面积控制风轮转速保证发电机的工作效率;当风力非常强的时候,为避免本实用新型所述可水平转动引导风式垂直轴风力发电机损坏,需要停止截风,可以通过将第一圆柱形结构逆时针转动100°的方式使弧面结构的外弧面迎风,减小风阻,保证设备的安全。
2、截风面积大,且使截得的风能通过多个第一导风板、第二导风板及弧面结构同时近乎垂直的作用到风轮外端的2/3的叶面上,风能损失可忽略不计。因此,在同样风轮直径的情况下,本实用新型所述可水平转动引导风式垂直轴风力发电机所获得的风能,远远高于水平轴桨式风力发电机所获得的风能。
3、本实用新型所述可水平转动引导风式垂直轴风力发电机,只需安放在V字形内倾支撑的框式平台上,可以根据实际的需要调整V字形内倾支撑的高度(例如,高度可以为一米至三十米),机舱安放在风轮的下部,所以具有安装简单、维修方便等优点,因此在设备的制作过程中不需要太高的精密度,其可靠性适度即可,大大降低了设备生产成本。
4、本实用新型所述顶盖,在顶盖面上设有多条顶盖筋用于增加顶盖的强度。顶盖与上护板可拆卸连接,可以方便维修。通过顶盖的设置可以有效防止雨、雪、冰雹对风轮、轴承、机舱的破坏与侵蚀,还可以防止风从第一圆柱形结构上部越过下沉后,直接吹到风轮的叶面上形成阻力,减小风轮扭矩。
5、V字形内倾支撑和框式平台的设置具有的作用:当风通过导风板时,第一圆柱形结构受到了两个力的作用,一个是风的推力,另外一个是由于刹车的作用限制了第一圆柱形结构的转动,因此风通过导风板的作用力就会传递到V字形内倾支撑上,所以V字形内倾支撑的这种支撑设计,就能很好的克服了风的推力和风通过导风板所带来的旋转力。框式平台的目的是为了安放驱动装置和从动齿轮装置。
进一步,所述上斜支撑杆与第一支撑件固定连接的一端高于与上环形骨架固定连接的一端,所述下斜支撑杆与第二支撑件固定连接的一端低于与下环形骨架固定连接的一端。
采用上述进一步方案的有益效果是:每个上斜支撑杆靠近传动轴的一端均向上倾斜,多个上斜支撑杆组成了″伞″形结构;每个下斜支撑杆靠近传动轴的一端均向下倾斜,多个下斜支撑杆组成了倒″伞″形结构;多个下斜支撑杆和多个上斜支撑杆及环形骨架、垂直支撑杆组成的结构呈鸟笼状,具有良好的支撑作用,可以使整个装置形成一个整体且更加牢固。
进一步,所述框式平台呈六边形,所述V字形内倾支撑设有六个,设有三组偏航电机驱动装置和三组从动齿轮装置;每个V字形内倾支撑的顶端与框式平台下表面的棱边形成的夹角处固定连接,每个驱动齿轮和每个从动齿轮分别与V字形内倾支撑的每个顶端在同一条垂直线上,所述V字形内倾支撑的底端与埋在地下的基础的上表面固定连接。
采用上述进一步方案的有益效果是:采用六边形框式平台是为了在六个角的位置放置三组对称驱动装置和三组对称从动齿轮装置,通过六个齿轮支撑起第一圆柱形结构并且通过偏航电机驱动装置上的驱动齿轮转动咬合齿环带动第一圆柱形结构及进风口的迎风面转动迎风。
进一步,传动轴和每个叶面的最外侧线形成的平面与该叶面之间的夹角为10度。
采用上述进一步方案的有益效果是:叶面的设置不与传动轴在一个平面,要与传动轴所在的平面形成10度左右的夹角,目的是使导入风近乎垂直作用到叶面,从而使叶面所获得的风能最大。
本实用新型所述可水平转动引导风式垂直轴风力发电机中:
1、上护板和下护板之间的竖立排列着多个不同位置、不同形状的弧形第一导风板,对于第一导风板之间的间距不严格限制,可以相等也可以不等,每块第一导风板根据迎风环形弧面的位置不同,所以第一导风板的弧面弧度也可以不同;
2、上护板与下护板之间的距离、上护板和下护板内圆与外圆的距离,可以根据可水平转动引导风式垂直轴风力发电机的大小而定,上护板和下护板间的距离越小,截风面积就小,风能利用率就会低,距离过大,设备的安全性和可靠性就会受到影响。护板内圆与外圆的距离越小,导风能力越差,距离越大风轮半径就会减小,扭矩就会减小。
3、导风板与导风板间的距离(例如:第一导风板和第一导风板之间的距离、第二导风板和第二导风板之间的距离)、导风板(第一导风板或第二导风板)的弧度,视护板(上护板或下护板)的内圆与外圆的距离及导入风外切风轮叶面的角度和叶面的受风面积而定,导风板间的距离越小浪费材料且导风板也有一定的厚度增大了风的阻力,导风板间的距离越大,风没有通过导风板改变方向而是直入风轮,风能就会白白损失掉。无论是上护板和下护板间的距离、护板内外圆距离的大小、导风板间距离的大小、导风板弧度的大小,都要以该设备安全运行的基础上,风轮叶面能够获取最大的风能为准。
4、环形下护板要有一定的强度,具体数值可以根据可水平转动引导风式垂直轴风力发电机大小确定,要使其始终保持其水平面,防止在无齿轮支撑的位置形成塌陷和齿环变形,避免影响该可水平转动引导风式垂直轴风力发电机的正常转动。
5、叶面的高度要根据可水平转动引导风式垂直轴风力发电机上护板和下护板间的距离而定,叶面的间距与宽度要根据导入风的侧切角度而定。
6、框式平台的边框宽度不宜过宽,能安放驱动装置和从动装置即可,但要有一定的厚度,使其有一定的强度以保持其水平面。
术语″第一″、″第二″仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有″第一″、″第二″的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中,″多个″的含义是至少两个,例如两个,三个或者更多数目等,除非另有明确具体的限定。
附图说明
图1为本实用新型所述可水平转动引导风式垂直轴风力发电机的整体结构示意图;
图2为本实用新型所述可水平转动引导风式垂直轴风力发电机的主视图;
图3为本实用新型所述可水平转动引导风式垂直轴风力发电机的俯视图(不包括顶盖);
图4为本实用新型所述可水平转动引导风装置的结构示意图(未画出下轴承座以及下轴承座连接杆);
图5为本实用新型所述可水平转动引导风装置的的斜仰视图;
图6为本实用新型所述第二圆柱形结构、机舱和底座的结构示意图;
图7为本实用新型所述支撑装置的结构示意图;
图8为本实用新型所述第二圆柱形结构、机舱和底座的剖面图;(仅画出了部分斜支撑杆、垂直支撑杆、叶面、传动轴,轴承座用以示意结构);
图9为本实用新型所述第二圆柱形结构和风叶的俯视图(仅画出了部分风叶,用于示意结构);
图10为本实用新型所述第二圆柱形结构和风叶的结构示意图(没有画出叶面框和垂直支撑杆);
图11为本实用新型所述叶面和传动轴之间的夹角的示意图;
图12为本实用新型所述偏航驱动装置的主视图,框式平台的厚度没有标注;
图13为本实用新型所述偏航驱动装置的俯视图;
图14为本实用新型所述顶盖的主视图;
图15为本实用新型所述顶盖的俯视图;
图16为本实用新型所述上护板和弧面结构的上半部分结构的结构示意图;
图17为本实用新型所述下护板、第一导风板、第二导风板和弧面结构下半部分结构的结构示意图。
附图中,各标号所代表的部件列表如下:
1、机舱,2、第一圆柱形结构,210、上护板,220、下护板,230、齿环,240、第一导风板,250、弧面结构,260、进风口,270、第二导风板;3、第二圆柱形结构,310、上环形骨架,320、下环形骨架,4、支撑装置,410、V字形内倾支撑,420、框式平台,430、偏航电机驱动装置,440、从动齿轮装置,4301、偏航电机,4302、刹车装置,4303、变速箱,4304、驱动齿轮,4305、齿轮架,4306、电机轴,4307、联轴器,4308、变速箱轴,4309、齿轮轴,5、底座,6、顶盖,610、顶盖面,620、顶盖筋,7,风叶,710、叶面框,720、叶面,730、叶面斜支撑杆,8、传动轴,810、上轴承座,820、下轴承座,830、上轴承座连接杆,840、下轴承座连接杆,850、上斜支撑杆,8501、上支撑件,860、下斜支撑杆,8601、下支撑件,870、垂直支撑杆,880、轴套,890、支撑框,9、风向控制舵。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本实用新型,并非用于限定本实用新型的范围。
本实用新型所述的可水平转动引导风装置及可水平转动引导风式垂直轴风力发电机如图1至17所示。
一种可水平转动引导风装置包括上护板210和下护板220,所述上护板210和下护板220平行,所述下护板220的下表面沿周向设有由多个齿牙形成的齿环230,所述齿牙方向向下;
所述上护板210和下护板220之间沿竖直方向设有多个第一导风板240,每个所述第一导风板240均呈弧形,所述第一导风板240的顶端与上护板210的下表面固定连接,所述第一导风板240的底端与下护板220的上表面固定连接;
所述上护板210和下护板220及多个第一导风板240形成圆柱形结构,即第一圆柱形结构2;
在所述第一圆柱形结构2的一侧还连接有进风通道。
进风通道包括弧面结构250,所述弧面结构250包括两个端部和一个开口侧,弧面结构250的开口侧与上护板210的外壁和下护板220的外壁固定连接,所述弧面结构250的一端为进风口260,弧面结构250的另一端与所述第一圆柱形结构2连通。
所述弧面结构250和由上护板210、下护板220及多个第一导风板240形成的第一圆柱形结构2一起形成了蜗壳形结构;所述弧面结构250的内部设有至少一个第二导风板270,每个所述第二导风板均成弧形,所述第二导风板270的末端固定在上护板210和下护板220之间,所述第二导风板270的前端固定在进风口260内,优选地,进风口260的朝向与第一导风板240的方向一致,例如,进风口260的朝向与第一导风板240都同时位于迎风面或背风面;多个所述第一导风板240和多个所述第二导风板270及弧面结构250的末端排列在一起形成弧形,所述弧形的弧长为所述弧形所在圆的周长的2/3。
所述上护板210和下护板220之间还设有多个用于支撑上护板210和下护板220的支撑框890,所述支撑框890的顶端与上护板210的下表面固定连接,所述支撑框890的底端与下护板220的上表面固定连接,多个所述支撑框890位于没有设置第一导风板240和第二导风板270的位置处。
一种可水平转动引导风式垂直轴风力发电机包括机舱1,所述机舱1内部设有发电机组;还包括上述的可水平转动引导风装置、风轮、支撑装置4、底座5和顶盖6;
所述风轮包括上环形骨架310、下环形骨架320以及上环形骨架310和下环形骨架320之间的多个风叶7形成的第二圆柱形结构3;
所述上环形骨架310与下环形骨架320平行并且上环形骨架310与下环形骨架320之间设有多个风叶7,所述风叶7沿周向设置,所述风叶7的顶部和底部分别与上环形骨架310、下环形骨架320固定连接;
所述第二圆柱形结构3位于所述第一圆柱形结构2的内部并且与第一圆柱形结构2具有相同的轴线,在轴线处设有传动轴,所述第二圆柱形结构3的直径小于第一圆柱形结构2的直径;
所述第一圆柱形结构2、第二圆柱形结构3的下方依次设有支撑装置4、机舱1和底座5,所述机舱1的底端与底座5的上表面固定连接支撑装置4的底部与埋设在地下的且上表面与地面平行的基础上表面固定连接;
所述顶盖6位于第一圆柱形结构2、第二圆柱形结构3的上方,并且顶盖6套在传动轴8外;所述传动轴8的底端通过联轴器与发电机组连接;增速箱、发电机、离合器及电气部分统称发电机组,都在机舱内部,属于本领域的成熟技术,当传动轴从风轮获取扭力后,通过联轴器传递给机舱内的增速器和发电机发出强大电能。
在所述传动轴8的上部和下部分别设有用于稳定传动轴8的上轴承座810和下轴承座820,传动轴8在轴承座中心可自由转动,在上轴承座810与上护板210内壁之间设有多个上轴承座连接杆830,下轴承座820与下护板220内壁之间设有多个下轴承座连接杆840,每个上轴承座连接杆830的一端与上轴承座810的外端分别均匀固定连接,其另一端与上护板210的内壁分别均匀固定连接;每个下轴承座连接杆840的一端与下轴承座820的外端分别均匀固定连接,其另一端与下护板220的内壁分别均匀固定连接;
所述传动轴8的上部和下部还分别设有第一支撑件8501和第二支撑件8601,所述第一支撑件8501和第二支撑件8601与传动轴8固定连接;在传动轴8和第二圆柱形结构3之间还设有多个上斜支撑杆850和多个下斜支撑杆860;每个上斜支撑杆850的一端与第一支撑件8501分别均匀固定连接,其另一端与上环形骨架310分别均匀固定连接;每个下斜支撑杆860的一端与第二支撑件8601分别均匀固定连接,其另一端与下环形骨架320分别均匀固定连接;在上环形骨架310和下环形骨架320之间设有多个垂直支撑杆870,垂直支撑杆870与上环形骨架310和下环形骨架320分别均匀垂直固定连接;
所述传动轴8的顶端还设有轴套880,所述轴套880与上轴承座810扣接,在轴套880的顶部还设有随风向变化而转动的风向控制舵9,所述风向控制舵9与轴套880可转动连接;
每个所述风叶7包括叶面框710和叶面720,叶面720嵌在叶面框710内,所述叶面框710竖直方向设置并且与上环形骨架310的外侧和下环形骨架320的外侧沿周向分别均匀垂直固定连接,在相邻两个叶面框710之间还设有至少两根叶面斜支撑杆730,叶面斜支撑杆730沿水平方向设置,所述叶面斜支撑杆730的一端与叶面框710的外侧固定连接,所述叶面斜支撑杆730的另一端与其叶面框710顺时针相邻叶面框710的内侧固定连接;
支撑装置4位于下护板220的下方,如图7所示,所述支撑装置4包括框式平台420和多个V字形内倾支撑410,所述框式平台420呈多边形,框式平台420的底部设有多个V字形内倾支撑410,并且框式平台420相邻边组成的夹角处的底部下表面与多个V字形内倾支撑410的顶端固定连接;所述框式平台420的上表面的相邻的边组成的夹角处设有多组偏航电机驱动装置430和多组从动齿轮装置440,多组偏航电机驱动装置430和多组从动齿轮装置440间隔设置;每组偏航电机驱动装置430均设有凹形驱动齿轮4304,每组从动齿轮装置440包括凹形从动齿轮和从动齿轮架,所述从动齿轮架固定在框式平台420的上表面上,所述凹形从动齿轮固定在从动齿轮架上;每个所述凹形驱动齿轮4304、每个凹形从动齿轮均与V字形内倾支撑的每个顶端在同一条垂直线上,且均与下护板220的下表面设有的齿环230咬合;
凹形从动齿轮和凹形驱动齿轮4304均咬合在下护板220底部附着的齿环230上,凹形驱动齿轮4304和凹形从动齿轮对第一圆柱形结构2具有支撑和驱动与从动作用。
如图13所示,所述偏航电机驱动装置430包括:偏航电机4301、刹车装置4302、变速箱4303、驱动齿轮4304、齿轮架4305、电机轴4306、联轴器4307、变速箱轴4308、齿轮轴4309。
刹车装置4302设置在偏航电机4301与变速箱4303之间的联轴器4307位置处,偏航电机4301通电转动时,刹车装置通电打开,通过电机轴4306带动联轴器4307转动,再通过变速箱轴4308与变速箱4303连接,变速箱4303通过齿轮轴4309与驱动齿轮4304连接,所述驱动齿轮4304位于齿轮架4305上,所述齿轮架4305固定在框式平台420上。
由于弧形第一导风板240、第二导风板270都是通过反作用力进行向内导风,同时它们又受到一个向弧外的各自相反的作用力,但该两个方向相反的作用力不一定达到平衡,因此第一圆柱形结构2就会发生偏转,所以,当偏航电机驱动装置430通电后通过齿轮驱动第一圆柱形结构2的迎风环形弧面及进风口260对准风向后,偏航电机驱动装置断电,刹车装置4302也同时断电通过弹簧的作用使刹车片将联轴器抱死,通过控制变速箱4303的转动从而控制了驱动齿轮4304的转动,也就控制了第一圆柱形结构2的偏转。
如图14和图15所示,所述顶盖6包括顶盖面610和顶盖筋620,所述顶盖面610和顶盖筋620形成圆锥形,所述顶盖面610套在传动轴外并且顶盖6的锥形顶部位于轴套880的下方,所述顶盖6的圆形底边与上护板210内圆部分可拆卸固定连接。
对于每个叶面720,传动轴8和每个叶面720的最外侧线形成的平面与该叶面720之间的夹角α均为10度。
所述上斜支撑杆850与第一支撑件8501固定连接的一端高于与上环形骨架310固定连接的一端,所述下斜支撑杆860与第二支撑件8601固定连接的一端低于与下环形骨架320固定连接的一端。
所述上斜支撑杆850和下斜支撑杆860均为三个以上(包括三个),多个所述上斜支撑杆850和多个所述下斜支撑杆860分别均匀分布;所述上轴承座连接杆830和下轴承座连接杆840均为三个以上(包括三个),多个所述上轴承座连接杆830和多个下轴承座连接杆840分别均匀分布。通过采用上述设计,具有以下优点:上轴承座连接杆830和下轴承座连接杆840用于稳定传动轴8也就稳定了风轮,在风轮旋转起来时,可以保证风轮与导风出口也就是第一圆柱形结构2内侧位置保持一定的间隙。
所述垂直支撑杆870的顶端与上环形骨架310分别均匀固定连接,所述垂直支撑杆870的底端与下环形骨架320分别均匀固定连接。叶面框710的数量可以与垂直支撑杆870的数量相等,也可以与垂直支撑杆870的数量不等。
优选地,所述框式平台420呈六边形,所述V字形内倾支撑410设有六个,设有三组偏航电机驱动装置430和三组从动齿轮装置440;每个V字形内倾支撑410的顶端与框式平台420下表面的棱边形成的夹角处固定连接,所述V字形内倾支撑410的底端与埋设在地下的基础底座的上表面与地面平行的上表面固定连接。
本实用新型风向控制舵9处还设有风向传感器,风向控制舵9测出的方向信号可以通过风向传感器将信号传递至偏航电机驱动装置,从而通过偏航电机驱动装置控制第一圆柱形结构的环形弧面及进风口面始终保持迎风。
本实用新型的具体实施方式中的文字及附图只对风轮顺时针旋转进行描述,根据本实用新型的描述,本领域技术人员可以针对实际情况改变风轮的方向,例如若使其逆时针旋转需改变第一导风板的弧度方向和进风口的位置、及第二导风板的弧度方向等。
本实用新型对于材质并无特殊的严格的限制,例如:第一圆柱形结构、支撑装置、圆锥顶盖所用材料,可选用普通钢材即可;风轮、上、下斜支撑杆、上、下环形骨架、垂直支撑杆可选用玻璃钢类、碳纤维类等,重量轻、强度高的金属或非金属材料即可。
本实用新型的制造和安装:
为便于运输,可以在工厂制造、加工成各个部件。然后将各个部件运送到风场,按要求组装到一起,调试到可运行的状态。
本实用新型所述可水平转动引导风式垂直轴风力发电机可以根据实际需要制作成不同尺寸,例如:可以分为微型(风轮直径0.5米以内),小型(风轮直径0.5-2米以内),中型(风轮直径2-10米以内),大型(风轮直径10-30米以内),超大型(风轮直径30米以上)。微型适用于路灯杆的顶部(不需要V字形内倾支撑)等、小型适用于农村家庭房顶和居民楼房的房顶等、中型适用于村庄的小型塔架之上等、大型或超大型适用于大面积的风场,该实用新型是按大型、超大型设计的,因此适用于大面积风场,形成″风电″集群,发出强大的电能,用以取代燃煤发电、柴油发电、天然气发电、核原料发电。当地球上的汽车都改成用电做能源、当地球上的所有家庭用电取代了煤、天然气、柴取暖做饭,地球自然就会还我们蓝天白云。
在本实用新型的描述中,参考术语″一个实施例″、″一些实施例″、″示例″、″具体示例″、或″一些示例″等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可水平转动引导风装置,其特征在于,包括:上护板(210)和下护板(220),所述上护板(210)和下护板(220)平行,所述下护板(220)的下表面沿周向设有由多个齿牙形成的齿环(230),所述齿牙方向向下;
所述上护板(210)和下护板(220)之间沿竖直方向设有多个第一导风板(240),每个所述第一导风板(240)均呈弧形,所述第一导风板(240)的顶端与上护板(210)的下表面固定连接,所述第一导风板(240)的底端与下护板(220)的上表面固定连接;
所述上护板(210)和下护板(220)及多个所述第一导风板(240)形成第一圆柱形结构(2);
在所述第一圆柱形结构(2)的一侧还连接有进风通道。
2.根据权利要求1所述一种可水平转动引导风装置,其特征在于,进风通道包括弧面结构(250),所述弧面结构(250)包括两个端部和一个开口侧,弧面结构(250)的开口侧与上护板(210)的外壁和下护板(220)的外壁固定连接,所述弧面结构(250)的一端为进风口(260),弧面结构(250)的另一端与所述第一圆柱形结构(2)连通。
3.根据权利要求2所述一种可水平转动引导风装置,其特征在于,所述弧面结构(250)和由上护板(210)、下护板(220)及第一导风板(240)形成的第一圆柱形结构(2)一起形成了蜗壳形结构;所述弧面结构(250)的内部设有至少一个第二导风板(270),每个所述第二导风板均成弧形,所述第二导风板(270)的末端固定在上护板(210)和下护板(220)之间,所述第二导风板(270)的前端固定在进风口(260)内;多个所述第一导风板(240)和多个所述第二导风板270及弧面结构(250)的末端排列在一起形成弧形,所述弧形的弧长为所述弧形所在圆的周长的2/3。
4.根据权利要求1至3任一项所述一种可水平转动引导风装置,其特征在于,所述上护板(210)和下护板(220)之间还设有多个用于支撑上护板(210)和下护板(220)的支撑框(890),所述支撑框(890)的顶端与上护板(210)的下表面固定连接,所述支撑框(890)的底端与下护板(220)的上表面固定连接。
5.一种可水平转动引导风式垂直轴风力发电机,包括机舱(1),所述机舱(1)内部设有发电机组,其特征在于,还包括权利要求1至4任一项所述的可水平转动引导风装置、风轮、支撑装置(4)、底座(5)和顶盖(6);
所述风轮包括上环形骨架(310)、下环形骨架(320)以及上环形骨架(310)和下环形骨架(320)之间的多个风叶(7)形成的第二圆柱形结构(3);
所述上环形骨架(310)与下环形骨架(320)平行并且上环形骨架(310)与下环形骨架(320)之间周向设有多个风叶(7),所述风叶(7)的顶部和底部分别与上环形骨架(310)、下环形骨架(320)固定连接;
所述第二圆柱形结构(3)位于所述第一圆柱形结构(2)的内部并且与第一圆柱形结构(2)具有相同的轴线,在轴线处设有传动轴,所述第二圆柱形结构(3)的直径小于第一圆柱形结构(2)的直径;
所述第一圆柱形结构(2)、第二圆柱形结构(3)的下方依次设有支撑装置(4)、机舱(1)和底座(5);
所述顶盖(6)位于第一圆柱形结构(2)、第二圆柱形结构(3)的上方,并且顶盖套在传动轴(8)外;所述传动轴(8)的底端通过联轴器与发电机组连接。
6.根据权利要求5所述一种可水平转动引导风式垂直轴风力发电机,其特征在于,
在所述传动轴(8)的上部和下部分别设有用于稳定传动轴(8)的上轴承座(810)和下轴承座(820),在上轴承座(810)与上护板(210)内壁之间设有多个上轴承座连接杆(830),下轴承座(820)与下护板(220)内壁之间设有多个下轴 承座连接杆(840);每个上轴承座连接杆(830)的一端与上轴承座(810)固定连接,其另一端与上护板(210)的内壁固定连接;每个下轴承座连接杆(840)的一端与下轴承座(820)固定连接,其另一端与下护板(220)的内壁固定连接;
所述传动轴(8)的上部和下部还分别设有第一支撑件(8501)和第二支撑件(8601),所述第一支撑件(8501)和第二支撑件(8601)与传动轴(8)固定连接;在传动轴(8)和第二圆柱形结构(3)之间还设有多个上斜支撑杆(850)和多个下斜支撑杆(860);每个上斜支撑杆(850)的一端与第一支撑件(8501)固定连接,其另一端与上环形骨架(310)固定连接;每个下斜支撑杆(860)的一端与第二支撑件(8601)固定连接,其另一端与下环形骨架(320)固定连接;在上环形骨架(310)和下环形骨架(320)之间设有多个垂直支撑杆(870),垂直支撑杆(870)与上环形骨架(310)和下环形骨架(320)分别均匀垂直固定连接;
所述传动轴(8)的顶端还设有轴套(880),所述轴套(880)与上轴承座(810)扣接,在轴套(880)的顶部还设有随风向变化而转动的风向控制舵(9),所述风向控制舵(9)与轴套(880)可转动连接;
每个所述风叶(7)包括叶面框(710)和叶面(720),叶面(720)嵌在叶面框(710)内,所述叶面框(710)竖直方向设置并且与上环形骨架(310)的外侧和下环形骨架(320)的外侧固定连接,在相邻两个叶面框(710)之间还设有至少两根叶面斜支撑杆(730),叶面斜支撑杆(730)沿水平方向设置,所述叶面斜支撑杆(730)的一端与叶面框(710)的外侧固定连接,所述叶面斜支撑杆(730)的另一端与其相邻的叶面框(710)内侧固定连接;
支撑装置(4)位于下护板(220)的下方,所述支撑装置(4)包括框式平台(420)和多个V字形内倾支撑(410),所述框式平台(420)呈多边形,框式平台(420)的底部设有多个V字形内倾支撑(410),并且框式平台(420)相邻边组成的夹角处的底部下表面与多个V字形内倾支撑(410)的顶端固定连接;所述框式平台(420)的上表面的相邻的边组成的夹角处设有多组偏航电机驱 动装置(430)和多组从动齿轮装置(440),多组偏航电机驱动装置(430)和多组从动齿轮装置(440)间隔设置;每组偏航电机驱动装置(430)均设有凹形驱动齿轮(4304),每组从动齿轮装置(440)均设有凹形从动齿轮,所述每个凹形驱动齿轮(4304)、每个凹形从动齿轮均与各个V字形内倾支撑(410)的顶端在同一条垂直线上,且均与下护板(220)的下表面设有的齿环(230)咬合;
所述顶盖(6)包括顶盖面(610)和顶盖筋(620),所述顶盖面(610)和顶盖筋(620)形成圆锥形,所述顶盖面(610)套在传动轴外并且顶盖的锥形顶部位于轴套的下方,所述顶盖(6)的圆形底边与上护板(210)内圆部分可拆卸固定连接。
7.根据权利要求6所述一种可水平转动引导风式垂直轴风力发电机,其特征在于,所述上斜支撑杆(850)与第一支撑件(8501)固定连接的一端高于与上环形骨架(310)固定连接的一端,所述下斜支撑杆(860)与第二支撑件(8601)固定连接的一端低于与下环形骨架(320)固定连接的一端。
8.根据权利要求7所述一种可水平转动引导风式垂直轴风力发电机,其特征在于,所述框式平台(420)呈六边形,所述V字形内倾支撑(410)设有六个,设有三组偏航电机驱动装置(430)和三组从动齿轮装置(440);每个V字形内倾支撑(410)的顶端与框式平台(420)下表面的棱边形成的夹角处固定连接,所述V字形内倾支撑(410)的底端与埋设在地下的基础的上表面固定连接。
9.根据权利要求5-8任一项所述一种可水平转动引导风式垂直轴风力发电机,其特征在于,传动轴(8)和每个叶面(720)的最外侧线形成的平面与该叶面(720)之间的夹角为10度。
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CN108869170A (zh) * 2017-05-12 2018-11-23 王连群 一种可水平转动迎聚导风装置及水平横轴风力发电机

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