CN205078398U - 八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组 - Google Patents

八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组 Download PDF

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Abstract

一种八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组，包括框架，框架的横截面为八边形，框架的八个面分别开设有一进风口；框架内设有一垂直轴，垂直轴上设有多个层叠且间隔设置的涡轮组，涡轮组包括层叠且间隔设置的上叶轮、中叶轮和下叶轮，上叶轮和中叶轮均为涡轮结构，下叶轮包括若干呈环形排列且垂直设置的弧形叶片，上叶轮和中叶轮与垂直轴固定连接，下叶轮通过一离合器与垂直轴连接；每个涡轮组下方分别设有一与垂直轴同轴的永磁直驱发电机，永磁直驱发电机通过一离合器与垂直轴连接。本实用新型的永磁直驱发电机通过垂直轴与多层涡轮组连接，可以将风能多级放大并直驱发电，减少了风能损失，发电效率高，投入少，易维护。

Description

八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域，尤其涉及一种八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组。
背景技术
能源是人类生存和社会发展的原动力和基本要素。随着社会经济的飞速发展，能源日益成为影响经济继续健康发展的瓶颈。
目前，风力发电越来越成为可再生能源发电的主要手段，而现有技术中的风力发电机组存在着发电效率低、在风力较小和风力过大时都不能发电或不能发满的缺陷。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述传统风电设备的不足，提供一种发电效率高、可适应全风况的八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组。
本实用新型是这样实现的，一种八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组，包括框架，其特征在于，所述框架的横截面为八边形，所述框架的八个侧面分别开设有一进风口；
所述框架内设有一垂直轴，所述垂直轴上设有多个从上到下层叠且间隔设置的涡轮组，所述涡轮组包括从上到下层叠且间隔设置的上叶轮、中叶轮和下叶轮，所述中叶轮的直径小于所述上叶轮的直径，所述中叶轮的直径大于或等于所述下叶轮的直径，所述上叶轮和中叶轮均为涡轮结构，所述下叶轮包括若干呈环形排列且垂直设置的弧形叶片，所述叶片底部设有用于吸收向上气流动力的弧面，所述上叶轮和中叶轮与所述垂直轴固定连接，所述下叶轮通过一离合器与所述垂直轴连接；
当风力较小时，所述下叶轮通过所述离合器与所述垂直轴脱离连接，所述下叶轮被从所述进风口进入的风力推动自行旋转，向所述上叶轮和中叶轮输送向上的龙卷风并推动所述上叶轮和中叶轮旋转，所述上叶轮和中叶轮通过所述垂直轴带动永磁直驱发电机发电；当风力逐渐增大到所述上叶轮的转速接近所述永磁直驱发电机满负荷发电转速时，所述下叶轮通过所述离合器与所述垂直轴结合在一起，所述下叶轮与所述上叶轮和中叶轮共同旋转并通过所述垂直轴带动所述永磁直驱发电机发电；
每个所述涡轮组下方分别设有一与所述垂直轴同轴的永磁直驱发电机，所述永磁直驱发电机通过一离合器与所述垂直轴连接。
具体地，所述进风口的外口大、内口小，所述进风口斜向设置，所述进风口的中心线对准所述下叶轮的外边缘。
进一步地，所述框架的八个角分别设有一平板状的集风体，各所述集风体分别由二电机驱动旋转开闭。
进一步地，所述进风口处设置有可根据风力大小来确定开闭大小的电动卷帘门。
进一步地，所述框架底部还设有至少一空气压缩机，所述空气压缩机通过一蜗轮蜗杆机构与所述垂直轴连接；所述涡轮组还包括一设于所述涡轮组底部的压缩空气仓，所述空气压缩机通过垂直管道与所述压缩空气仓连通，所述压缩空气仓设有一电动喷口，所述电动喷口与所述上叶轮边缘正对设置。
本实用新型的永磁直驱发电机通过垂直轴与多层涡轮组连接，可以将风能多级放大并直驱发电，减少了风能损失，发电效率高，投入少，易维护。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组的整体示意图。
图2是图1中的涡轮组的局部放大图。
图3是图1中的涡轮组的俯视图。
图4是图1中的下叶轮的叶片的示意图。
具体实施方式
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。
如图1～图4所示，本实用新型实施例提供的一种八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组，包括框架1，框架1的横截面为八边形，框架1的八个侧面分别开设有一进风口11，框架1内部形成主风腔；
框架1内设有一垂直轴2，垂直轴2上设有多个从上到下层叠且间隔设置的涡轮组3，涡轮组3包括从上到下层叠且间隔设置的上叶轮31、中叶轮32和下叶轮33，中叶轮32的直径小于上叶轮31的直径，中叶轮32的直径大于或等于下叶轮33的直径，上叶轮31和中叶轮32均为涡轮结构，下叶轮33包括若干呈环形排列且垂直设置的弧形叶片331，叶片331底部设有用于吸收向上气流动力的弧面。上叶轮31和中叶轮32与垂直轴2固定连接，下叶轮33通过一离合器(未示出)与垂直轴2连接，该离合器在下叶轮33的转速小于设定转速时与垂直轴2脱离连接，该离合器在下叶轮33的转速大于或等于设定转速时与垂直轴2结合在一起；
每个涡轮组3下方分别设有一与垂直轴2同轴的永磁直驱发电机4，永磁直驱发电机4通过一离合器41与垂直轴2连接。
本实用新型的风力发电机组的工作原理及技术效果如下：
(1)框架1采用八棱柱结构，自然风可以从任意方向通过进风口11风速被放大6-10倍进入框架1的主风腔推动下叶轮33转动。
(2)由于下叶轮33周围设置垂直弧形叶片331，叶片331可以将水平风及垂直风转变及加速成为垂直旋转向上的龙卷风，下叶轮33的直径小于上叶轮31，同等风力的条件下，下叶轮33的转速大于上叶轮31的转速。当风力较小时，下叶轮33通过离合器41与垂直轴2脱离连接，下叶轮33被从进风口11进入的风力推动自行旋转，向上叶轮31和中叶轮32输送被再次放大的向上的龙卷风并推动上叶轮31和中叶轮32旋转，上叶轮31和中叶轮32通过垂直轴2带动永磁直驱发电机4发电；当风力逐渐增大到上叶轮31的转速接近永磁直驱发电机4满负荷发电转速时，下叶轮33通过离合器41与垂直轴2结合在一起，下叶轮33与上叶轮31和中叶轮32共同旋转并通过垂直轴2带动永磁直驱发电机4发电。
(3)永磁直驱发电机4通过垂直轴2与多层涡轮组3连接，可以将风能多级放大并直驱发电，减少了风能损失，发电效率高，投入少，易维护。
具体地，所述进风口11的外口大、内口小，进风口11斜向设置，进风口11的中心线对准下叶轮33的外边缘，进风口11采用这种结构，其内口可以将自然风速在内口处放大6到10倍，并以水平旋转气流冲击下叶轮33转动。
进一步地，所述框架1的八个角分别设有一平板状的集风体5，各集风体5分别由二电机(未示出)驱动旋转开闭。集风体5可根据自然风力的大小，形成全开、全关或部分打开等多种形式，达到最大化利用风能发电的目的。
进一步地，所述进风口11处设置有电动卷帘门(未示出)，该电动卷帘门可根据风力的大小来确定其开闭的大小，以达到最大化的发电效果。当遇到大风，电动卷帘门会自动关小，使所进风力与发电机所需匹配。
进一步地，所述框架1底部还设有至少一空气压缩机6，空气压缩机6通过一蜗轮蜗杆机构(未示出)与垂直轴2连接，该蜗轮蜗杆机构将垂直轴2的竖直转动转换为水平转动，并驱动空气压缩机6压缩空气。
进一步地，所述涡轮组3还包括一设于涡轮组3底部的压缩空气仓34，空气压缩机6通过垂直管道(未示出)与压缩空气仓34连通，压缩空气仓34设有一电动喷口341，电动喷口341与上叶轮31边缘正对设置。当遇到大风，超出额定功率的多余扭矩通过垂直轴2带动空气压缩机6制造压缩空气，压缩空气通过垂直管道进入压缩空气仓41，压缩空气仓41将风能储存起来。当风力较小，扭矩小于额定功率时，开启压缩空气仓41上的电动喷口341，从压缩空气仓41内释放出的高压空气推动上叶轮31边缘，上叶轮31通过垂直轴2驱动永磁直驱发电机4保持满负荷或较高功率发电，从而克服了传统风电机组在小风时不能发电或不能发满的缺陷。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组，包括框架，其特征在于，所述框架的横截面为八边形，所述框架的八个侧面分别开设有一进风口；
所述框架内设有一垂直轴，所述垂直轴上设有多个从上到下层叠且间隔设置的涡轮组，所述涡轮组包括从上到下层叠且间隔设置的上叶轮、中叶轮和下叶轮，所述中叶轮的直径小于所述上叶轮的直径，所述中叶轮的直径大于或等于所述下叶轮的直径，所述上叶轮和中叶轮均为涡轮结构，所述下叶轮包括若干呈环形排列且垂直设置的弧形叶片，所述叶片底部设有用于吸收向上气流动力的弧面，所述上叶轮和中叶轮与所述垂直轴固定连接，所述下叶轮通过一离合器与所述垂直轴连接；
当风力较小时，所述下叶轮通过所述离合器与所述垂直轴脱离连接，所述下叶轮被从所述进风口进入的风力推动自行旋转，向所述上叶轮和中叶轮输送向上的龙卷风并推动所述上叶轮和中叶轮旋转，所述上叶轮和中叶轮通过所述垂直轴带动永磁直驱发电机发电；当风力逐渐增大到所述上叶轮的转速接近所述永磁直驱发电机满负荷发电转速时，所述下叶轮通过所述离合器与所述垂直轴结合在一起，所述下叶轮与所述上叶轮和中叶轮共同旋转并通过所述垂直轴带动所述永磁直驱发电机发电；
每个所述涡轮组下方分别设有一与所述垂直轴同轴的永磁直驱发电机，所述永磁直驱发电机通过一离合器与所述垂直轴连接。
2.根据权利要求1所述的八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组，其特征在于，所述进风口的外口大、内口小，所述进风口斜向设置，所述进风口的中心线对准所述下叶轮的外边缘。
3.根据权利要求1所述的八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组，其特征在于，所述框架的八个角分别设有一平板状的集风体，各所述集风体分别由二电机旋转驱动旋转开闭。
4.根据权利要求1所述的八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组，其特征在于，所述进风口处设置有可根据风力大小来确定开闭大小的电动卷帘门。
5.根据权利要求1所述的八棱柱垂直轴涡轮风力发电机组，其特征在于，所述框架底部还设有至少一空气压缩机，所述空气压缩机通过一蜗轮蜗杆机构与所述垂直轴连接；所述涡轮组还包括一设于所述涡轮组底部的压缩空气仓，所述空气压缩机通过垂直管道与所述压缩空气仓连通，所述压缩空气仓设有一电动喷口，所述电动喷口与所述上叶轮边缘正对设置。
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