CN204900150U - 一种组合式垂直轴风力发电机 - Google Patents

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张国华
邹跃洲
吴洪俊
魏礼开
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Abstract

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其是一种组合式垂直轴风力发电机；包括H型风机和S型风机，所述H型风机包括H型风机芯轴，H型风机芯轴上连接有H型风叶,所述S型风机包括S型风机芯轴，S型风机芯轴上连接有S型风叶，所述S型风机位于H型风机的内部；所述H型风叶芯轴上有法兰，所述法兰连接有发电机，所述发电机的下方安装有支撑塔。有益效果是：克服H型风机低风速启动性能差、通过组合结构改善低风速情况下的启动性能，大大改善低风速下风机的发电性能；支架上包括横杆和圆形框，一方面保护风叶在规定的风力范围内不被折断，同时调整横杆的整体稳定性，增强横杆的抗弯曲性、降低风叶振动，延长风叶的使用寿命。

Description

一种组合式垂直轴风力发电机
技术领域
本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其是一种组合式垂直轴风力发电机。
背景技术
随着全球化学能源的日益枯竭，风力发电作为一种洁净无污染的可再生能源，在远期有可能成为重要的替代能源。同水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有风能利用率高，气动风速低，基本不产生噪音等优点，已经逐渐被人们认识和重视，具有广泛的市场应用前景。
垂直轴风力发电机(verticalaxiswindturbineVAWT)从分类来说，主要分为阻力型和升力型。阻力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力的，而升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力的。由于叶片在旋转过程中，随着转速的增加阻力急剧减小，而升力反而会增大，所以升力型的垂直轴风力发电机的效率要比阻力型的高很多。
现有的垂直风力发电机可分为两个主要类型，一类是利用空气动力的阻力市场，典型的结构是S型风轮；另一类是利用翼型的升力做功，最典型的是达里厄型风力机。升力型风机效率高但是低风速启动困难，而阻力型风机低风速易启动但风机效率低。
现有的垂直轴风力发电机多采用垂直定轴与支撑轴直接连接(如通过法兰连接)，在风机机组的工作过程中，连接处会产生震动或震动趋势，长期使用易松动或损坏，降低风力发电机的使用寿命。
发明内容
本实用新型的目的是：克服现有技术中的不足，提供一种结构设计合理、使用寿命长、风电转换效率高的组合式垂直轴风力发电机。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种组合式垂直轴风力发电机，包括H型风机和S型风机，所述H型风机包括H型风机芯轴，H型风机芯轴上连接有H型风叶,所述S型风机包括S型风机芯轴，S型风机芯轴上连接有S型风叶，所述S型风机位于H型风机的内部；所述H型风叶芯轴上有法兰，所述法兰连接有发电机，所述发电机的下方安装有支撑塔。
进一步的，所述H型风机芯轴与S型风机芯轴之间通过超越离合器连接。
进一步的，所述S型风机与H型风机为柔性连接，所述S型风机芯轴上安装有主动铜转子，所述H型风机芯轴上安转有从动永磁转子。
更进一步的，所述从动永磁转子为圆柱体结构，由两种永磁体间隔排列组成；所述圆柱体的面上间隔排列着外侧为N极内侧为S极的磁铁N-S极和外侧为S极内侧为N极的磁铁S-N极偶数形式的永磁体。
更进一步的，所述圆柱体由一个或若干个同心圆筒构成。
进一步的，所述发电机上连接有上法兰和下法兰，所述上法兰与H型风机芯轴上的法兰连接，所述下法兰与支撑塔连接。
进一步的，所述H型风叶通过H型风叶支架和螺栓垫圈固定在法兰上。
进一步的，所述H型风叶支架有上下两个，所述H型风叶支架包括若干横杆，所述横杆通过螺栓固定在H型风叶芯轴的法兰上，所述横杆通过螺栓与斜杆连接，所述横杆、斜杆通过螺栓与H型风叶连接。
更进一步的，所述横杆之间通过螺栓安装有一个圆形框，横杆在圆周上均匀分布。
进一步的，所述S型风叶通过S型风叶抱箍及螺钉垫片与S型风叶芯轴连接。
采用本实用新型的技术方案的有益效果是：
1、本实用新型中将H型风机与S型风机组合使用，当H型风机转速低于S型时，S型风机会为H型风机提供额外的转矩动力，特别适合H型风机的启动；当H型风机转速高于S型时，芯轴之间会自动脱钩，不会影响H型风机的。此种结构主要克服H型风机低风速启动性能差、通过组合结构改善低风速情况下的启动性能，大大改善低风速下风机的发电性能。
2、本实用新型中支架上的横杆一方面支撑风叶，另一方面保护风叶在规定的风力范围内不被折断，延长风叶的使用寿命，降低维修成本；在横杆上安装圆形框，主要是调整横杆的整体稳定性，增强横杆的抗弯曲性、降低风叶振动，延长风叶的使用寿命。
3、本实用新型中S型风机与H型风机采用柔性连接，由于没有机械联接，即使动力本身引起的振动也不会引起负载振动，使整个系统的振动问题得到有效降低。对整个系统不产生电磁干扰，结构简单，适应各种恶劣环境；不产生电磁谐波，无污染；体积小，安装方便，可方便对现有系统进行改造或用于新建系统。适用于不同类型各种风机、水泵、物料运输、斗式提升机、球磨机、卷扬机、破碎机、搅拌机、绞直机等各种机械设备上。
附图说明
图1为本实用新型中实施方式一的结构示意图；
图2为本实用新型的H型风机的结构示意图；
图3为本实用新型的H型风叶支架的结构示意图；
图4为本实用新型中实施方式二的结构示意图；
图5为本实用新型中磁转子的结构示意图；
图中：1为H型风叶，2为H型风机芯轴，3为S型风机芯轴，4为S型风叶，5为超越离合器，6为发电机，7为轴承，8为支撑塔，9为主动铜转子，10为从动永磁体，11为H型风叶支架和螺钉垫圈，12为法兰，13为S型风叶抱箍及螺钉垫片，14为螺栓及垫圈，15为横杆，16为圆形框
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施方式一
如图1所示，一种组合式垂直轴风力发电机，包括H型风机和S型风机，所述H型风机包括H型风机芯轴2，H型风机芯轴2上连接有H型风叶1,所述S型风机包括S型风机芯轴3，S型风机芯轴3上连接有S型风叶4，所述S型风机位于H型风机的内部；所述H型风叶芯轴2上有法兰12，所述法兰12连接有发电机6，所述发电机6的下方安装有支撑塔8。
当H型风机转速低于S型时，S型风机会为H型风机提供额外的转矩动力，特别适合H型风机的启动；当H型风机转速高于S型时，芯轴之间会自动脱钩，不会影响H型风机的。此种结构主要克服H型风机低风速启动性能差、通过组合结构改善低风速情况下的启动性能，大大改善低风速下风机的发电性能。
优选的，所述H型风机芯轴2与S型风机芯轴3之间通过超越离合器5连接。
优选的，所述发电机6上连接有上法兰和下法兰，所述上法兰与H型风机芯轴2上的法兰12连接，所述下法兰与支撑塔8连接。
优选的，如图2和图3所示，所述H型风叶1通过H型风叶支架和螺栓垫圈11固定在法兰12上。采用此结构，叶片安装更牢固，有效延长风机的使用寿命，降低使用和维修成本。
优选的，所述H型风叶支架有上下两个，所述H型风叶支架包括若干横杆15，所述横杆15通过螺栓固定在H型风叶芯轴2的法兰12上，所述横杆15通过螺栓与斜杆连接，所述横杆15、斜杆通过螺栓与H型风叶1连接。采用此结构，横杆一方面支撑风叶，另一方面保护风叶在规定的风力范围内不被折断，延长风叶的使用寿命，降低维修成本。
优选的，如图4所示所述横杆15之间通过螺栓安装有一个圆形框16，横杆15在圆周上均匀分布。在横杆15上安装圆形框16，主要是调整横杆15的整体稳定性，增强横杆15的抗弯曲性、降低风叶振动，延长风叶的使用寿命。
优选的，所述S型风叶4通过S型风叶抱箍及螺钉垫片13与S型风叶芯轴3连接。
实施方式二
如图4所示，实施方式二与实施方式一种的区别技术特征在于：H型风机芯轴2与S型风机芯轴3的连接方式不一样。
优选的，所述S型风机与H型风机为柔性连接，所述S型风机芯轴3上安装有主动铜转子9，所述H型风机芯轴2上安转有从动永磁转子10。
如图5所示，优选的的，所述从动永磁转子10为圆柱体结构，由两种永磁体间隔排列组成；所述圆柱体的面上间隔排列着外侧为N极内侧为S极的磁铁N-S极和外侧为S极内侧为N极的磁铁S-N极偶数形式的永磁体。当主动铜转子9在从动永磁转子10中转动切割磁力线时，必然在主动铜转子9中产生涡电流，该涡电流在主动铜转子9中产生反感磁场，拉动从动永磁转子10与主动铜转子9做相对运动。
优选的，所述圆柱体由一个或若干个同心圆筒构成。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种组合式垂直轴风力发电机，其特征在于：包括H型风机和S型风机，所述H型风机包括H型风机芯轴，H型风机芯轴上连接有H型风叶,所述S型风机包括S型风机芯轴，S型风机芯轴上连接有S型风叶，所述S型风机位于H型风机的内部；所述H型风叶芯轴上有法兰，所述法兰连接有发电机，所述发电机的下方安装有支撑塔。
2.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述H型风机芯轴与S型风机芯轴之间通过超越离合器连接。
3.根据权利要求1所述的一种组合式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述S型风机与H型风机为柔性连接，所述S型风机芯轴上安装有主动铜转子，所述H型风机芯轴上安转有从动永磁转子。
4.根据权利要求3所述的一种组合式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述从动永磁转子为圆柱体结构，由两种永磁体间隔排列组成；所述圆柱体的面上间隔排列着外侧为N极内侧为S极的磁铁N-S极和外侧为S极内侧为N极的磁铁S-N极偶数形式的永磁体。
5.根据权利要求4所述的一种组合式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述圆柱体由一个或若干个同心圆筒构成。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种组合式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述发电机上连接有上法兰和下法兰，所述上法兰与H型风机芯轴上的法兰连接，所述下法兰与支撑塔连接。
7.根据权利要求1所述的一种组合式垂直风力发电机，其特征在于：所述H型风叶通过H型风叶支架和螺栓垫圈固定在法兰上。
8.根据权利要求7所述的一种组合式垂直风力发电机，其特征在于：所述H型风叶支架有上下两个，所述H型风叶支架包括若干横杆，所述横杆通过螺栓固定在H型风叶芯轴的法兰上，所述横杆通过螺栓与斜杆连接，所述横杆、斜杆通过螺栓与H型风叶连接。
9.根据权利要求8所述的一种组合式垂直风力发电机，其特征在于：所述横杆之间通过螺栓安装有一个圆形框，横杆在圆周上均匀分布。
10.根据权利要求1所述的一种组合式垂直风力发电机，其特征在于：所述S型风叶通过S型风叶抱箍及螺钉垫片与S型风叶芯轴连接。
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