CN204755182U - 垂直轴摆叶式风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开垂直轴摆叶式风力发电机，包括风轮，该风轮安装在与风向垂直的风轮轴上，该风轮包括若干个风轮框架，每个风轮框架与风轮轴连接并沿该风轮轴的周向均匀布置，在每个风轮框架的端部依次排列设有若干个可以自动关闭或者自动打开的通风门；该风轮通过风轮轴与变速箱连接，该变速箱与发电机连接并带动该发电机发电。本实用新型在风力的作用下，通风门可以自动关闭或者可以自动打开，通过风轮框架上通风门打开角度的变化，一方面保证风轮框架具有一定的空气阻力从而在风力的作用下能够推动风轮框架不断旋转，另一方面由于通风门的转动使得风轮框架受到的空气阻力减小，从而可以提高风能的利用率。

Description

垂直轴摆叶式风力发电机

技术领域

本实用新型涉及风力发电的技术领域，尤其涉及垂直轴摆叶式风力发电机。

背景技术

电能是人类社会发展过程以及人们生产生活中不可或缺的能源，电能在生产、传送、使用中比其他能源更易于调控，因此，它是最理想的二次能源。随着社会工业的不断发展，各个国家和地区对电能的需求量也越来越大，如果发电方式单一，发电技术不完善，再加上可再生能源资源的消耗，通常会造成电能供不应求，不能满足人们日常的生产生活需求。

发电在电力工业中处于中心地位，决定着电力工业的规模，也影响到电力系统中输电、变电、配电等各个环节的发展，甚至影响到整个国家社会工业的发展。目前，主要的发电形式有火力发电、水力发电、核能发电，其他能源发电形式虽然有多种，比如风力发电、地热发电、太阳能光伏发电等，但规模都不大。

各国的主要发电形式因各国能源资源的构成不同而异，我国目前主要发电形式比较单一，主要以火力发电为主，火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称，由于火力发电会消耗大量的化石燃料，会造成可再生资源越来越紧缺，严重危害能源安全，并且火力发电会产生大量粉尘和有毒有害气体，严重污染人类的生存环境和影响人们的身体健康，因此，需要进一步调整我国火力发电行业的结构，推动其他发电形式的发展。

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风能是没有公害的能源之一，取之不尽、用之不竭，对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为，采用风力发电具有可再生、环境效益好的优点。我国风力发电虽然快速发展，但是风力发电成本仍然较高，风能转化为电能的效率低，因此还要进一步开发我国的风能资源，进一步提高风力发电水平和技术。风力发电主要包括两种：一种是水平轴风力发电，其风轮轴与风向平行；另一种是垂直轴风力发电机，其风轮轴垂直于地面或者气流方向。目前应用最广泛的是水平轴风力发电，但是水平轴风力发电机制作成本高，结构复杂，维护困难，相对于水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机结构简单、成本较低、维护容易，而且风能利用率相对较高。

现有的垂直轴风力发电通常包括风轮轴和风轮叶，在风力的作用下，风轮叶上围绕风轮轴转动，但风轮叶的形状固定，通常与空气和风力的接触面积也固定，这样会造成风轮叶遇到的空气阻力较大，发电效率低，风能利用率低，发电成本高，而且没有将风力发电和水能发电都结合在发电船上，发电船的发电形式比较单一。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一下技术方案：

垂直轴摆叶式风力发电机，包括风轮，该风轮安装在与风向垂直的风轮轴上，该风轮包括若干个风轮框架，每个风轮框架与风轮轴连接并沿该风轮轴的周向均匀布置，在每个风轮框架的端部依次排列设有若干个可以自动关闭或者自动打开的通风门；

该风轮通过风轮轴与变速箱连接，该变速箱与发电机连接并带动该发电机发电。

进一步地，所述变速箱的输出轴连接换向器，该换向器的两个输出端分别连接主发电机和副发电机。

进一步地，在所述变速箱的输出轴上还设有刹车装置，所述刹车装置包括刹车盘，该刹车盘与所述变速箱输出轴连接以实现对发电机的减速和制动。

进一步地，相邻两个风轮框架通过连接架连接在一起，该连接架的一端固定在相邻的一个风轮框架上靠近所述风轮轴的三分之一处，该连接架的另一端固定在相邻的另一个风轮框架的端部。

进一步地，在所述连接架和风轮框架之间设置固定架，该固定架的一端固定在风轮框架上并设置在靠近所述风轮轴的通风门旁，该固定架的另一端固定在连接架上。

进一步地，在所述固定架上设置挡板，同时在固定架与所述风轮框架、连接架之间形成的三角形区域的顶部和底部设置挡板，三个挡板之间形成聚风区并与风向相对。

进一步地，所述每个风轮框架上设有至少一根固定绳，该固定绳的一端与所述风轮轴连接并设置在所述风轮框架的上方，该固定绳的另一端与所述风轮框架的顶部连接。

进一步地，所述风轮框架的端部向外延伸设有弧状伸出臂。

进一步地，所述伸出臂设置在沿逆风向旋转并与风轮框架的夹角为30～45°的位置处。

本实用新型在风力的作用下，通过风轮框架上通风门打开角度的变化，一方面保证风轮框架具有一定的空气阻力从而在风力的作用下能够推动风轮框架不断旋转，另一方面由于通风门的转动使得风轮受到的空气阻力减小，从而可以提高风能的利用率，特别是当风轮框架与风向垂直的时候，如果风轮框架上的通风门不能转动处于闭合状态时，这时风轮框架受到的空气阻力很大，会造成风能的利用率降低，风能转化成电能的效率就降低。

附图说明

图1是实施例一风轮的结构示意图；

图2是实施例一垂直轴摆叶式风力发电机的示意图；

图3是实施例二垂直轴摆叶式风力发电机的示意图；

图4是实施例三风轮的结构示意图；

图5是实施例四风轮的结构示意图；

图6是实施例五风轮的结构示意图。

附图标记说明：

风轮11；风轮框架111；

通风门112；风轮轴113；

变速箱12；刹车装置13；

换向器14；发电机15；

主发电机151；副发电机152；

连接架114；固定架115；

挡板116；伸出臂117；

固定绳119。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

垂直轴摆叶式风力发电机，图1是实施例一风轮的结构示意图，如图1所示，包括风轮11，该风轮11安装在与风向垂直的风轮轴113上，该风轮11包括若干个风轮框架111，每个风轮框架111与风轮轴113连接并沿该风轮轴113的周向均匀布置，在每个风轮框架111的端部依次排列设有若干个可以自动关闭或者自动打开的通风门112；

图2是实施例一垂直轴摆叶式风力发电机的示意图，如图2所示，该风轮11通过图1中的风轮轴113与变速箱12连接，该变速箱12与发电机15连接并带动该发电机15发电。

本实施例通过在风轮框架上设有可以自动关闭或者可以自动打开的通风门，当风轮框架转动到与风向平行时，风轮框架上的通风门闭合；当风轮框架转动到与风向垂直时，在风力的作用下风轮框架上的通风门打开并与该风轮框架垂直，风轮受到的阻力减小，风轮的转速更快，风轮框架传送到风轮轴上的动力更大，发电效率更高。

在风轮框架从与风向平行转动到与风向垂直的过程中，风轮框架上的通风门打开的角度逐渐增大，而风轮框架受到的阻力逐渐减小，当风轮框架转动到与风向平行时，风轮框架上的通风门闭合，此时风轮受到的阻力达到最大；当风轮框架转动到与风向垂直时，通风门打开并与该风轮框架垂直，此时风轮受到的阻力达到最小。

在风力的作用下，通过风轮框架上通风门打开角度的变化，一方面保证风轮框架具有一定的空气阻力从而在风力的作用下能够推动风轮框架不断旋转，另一方面由于通风门的转动使得风轮受到的空气阻力减小，从而可以提高风能的利用率，提升发电机的发电效率。

实施例二：

在上述实施例的基础上，优选地，图3是实施例二垂直轴摆叶式风力发电机的示意图，如图3所示，所述变速箱12的输出轴连接换向器14，该换向器14的两个输出端分别连接主发电机151和副发电机152。

在上述实施例的基础上，优选地，如图3所示，在所述变速箱的12输出轴上还设有刹车装置13，所述刹车装置13包括刹车盘，该刹车盘与所述变速箱输出轴上连接以实现对发电机的减速和制动。

本实施例变速箱连接主发电机和副发电机，从而可以带动多个发电机共同发电；本实施例通过设置刹车装置可以实现对发电机的减速和制动。

实施例三：

在上述实施例的基础上，优选地，图4是实施例三风轮的结构示意图，如图4所示，相邻两个风轮框架111通过连接架114连接在一起，该连接架114的一端固定在相邻的一个风轮框架111上靠近所述风轮轴113的三分之一处，该连接架114的另一端固定在相邻的另一个风轮框架111的端部。

在上述实施例的基础上，优选地，如图4所示，在所述连接架114和风轮框架111之间设置固定架115，该固定架115的一端固定在风轮框架111上并设置在靠近所述风轮轴113的通风门112旁，该固定架115的另一端固定在连接架114上，优选地，该固定架115与该风轮框架111垂直。

在上述实施例的基础上，优选地，如图4所示，在所述固定架115上设置挡板116，同时在固定架115与所述风轮框架111、连接架114之间形成的三角形区域的顶部和底部设置挡板116，三个挡板116之间形成聚风区并与风向相对。

本实施例在相邻的两个风轮框架之间设置连接架，在连接架与风轮框架之间设置固定架，通过该连接架和固定架使得风轮上的每个风轮框架形成一个整体，更紧密的连接在一起，在风里的作用下每个风轮框架可以带着相邻的风轮框架转动，转速更快，风能的利用率更高；本实施例在所述固定架上设置挡板，同时在固定架与所述风轮框架、连接架之间形成的三角形区域设置挡板，三个挡板形成聚风区并与风向相对，通过设置挡板可以起到聚风的作用，可以更高效的利用风能。

实施例四：

在上述实施例的基础上，优选地，图5是实施例四风轮的结构示意图，如图5所示，所述每个风轮框架111上设有至少一根固定绳119，该固定绳119的一端与所述风轮轴113连接并设置在所述风轮框架111的上方，该固定绳119的另一端与所述风轮框架111的顶部连接。

本实施例通过在风轮框架上设有固定绳，使得风轮框架之间以及风轮框架与风轮轴之间更紧密的连接在一起，在风力的作用下，每个风轮框架可以带着相邻的风轮框架并围绕着风轮轴转动，转速更快，风能的利用率更高。

实施例五：

在上述实施例的基础上，优选地，图6是实施例五风轮的结构示意图，如图6所示，所述风轮框架111的端部向外延伸设有弧状伸出臂117。

在上述实施例的基础上，优选地，如图5所示，所述伸出臂117设置在沿逆风向旋转并与风轮框架111的夹角为30～45°的位置处。

本实施例通过风轮框架的端部向外延伸设有弧状伸出臂，可以起到导向和聚风的作用，提高风能的利用率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.垂直轴摆叶式风力发电机，其特征在于，包括风轮，该风轮安装在与风向垂直的风轮轴上，该风轮包括若干个风轮框架，每个风轮框架与风轮轴连接并沿该风轮轴的周向均匀布置，在每个风轮框架的端部依次排列设有若干个可以自动关闭或者自动打开的通风门；

该风轮通过风轮轴与变速箱连接，该变速箱与发电机连接并带动该发电机发电。

2.根据权利要求1所述的垂直轴摆叶式风力发电机，其特征在于，所述变速箱的输出轴连接换向器，该换向器的两个输出端分别连接主发电机和副发电机。

3.根据权利要求2所述的垂直轴摆叶式风力发电机，其特征在于，在所述变速箱的输出轴上还设有刹车装置，所述刹车装置包括刹车盘，该刹车盘与所述变速箱输出轴连接以实现对发电机的减速和制动。

4.根据权利要求1所述的垂直轴摆叶式风力发电机，其特征在于，相邻两个风轮框架通过连接架连接在一起，该连接架的一端固定在相邻的一个风轮框架上靠近所述风轮轴的三分之一处，该连接架的另一端固定在相邻的另一个风轮框架的端部。

5.根据权利要求4所述的垂直轴摆叶式风力发电机，其特征在于，在所述连接架和风轮框架之间设置固定架，该固定架的一端固定在风轮框架上并设置在靠近所述风轮轴的通风门旁，该固定架的另一端固定在连接架上。

6.根据权利要求5所述的垂直轴摆叶式风力发电机，其特征在于，在所述固定架上设置挡板，同时在固定架与所述风轮框架、连接架之间形成的三角形区域的顶部和底部设置挡板，三个挡板之间形成聚风区并与风向相对。

7.根据权利要求1所述的垂直轴摆叶式风力发电机，其特征在于，所述每个风轮框架上设有至少一根固定绳，该固定绳的一端与所述风轮轴连接并设置在所述风轮框架的上方，该固定绳的另一端与所述风轮框架的顶部连接。

8.根据权利要求1所述的垂直轴摆叶式风力发电机，其特征在于，所述风轮框架的端部向外延伸设有弧状伸出臂。

9.根据权利要求8所述的垂直轴摆叶式风力发电机，其特征在于，所述伸出臂设置在沿逆风向旋转并与风轮框架的夹角为30～45°的位置处。