CN206158923U - 一种多层垂直轴风力发电塔 - Google Patents

Abstract

一种多层垂直轴风力发电塔，包括基座、放置层和发电单元，所述放置层位于基座之上，发电单元位于放置层内，所述基座之上设置有至少两层放置层，每层放置层内至少有一个发电单元，发电单元包括叶轮和垂直轴，叶轮以垂直轴为中心放置，叶轮外侧设置有圆柱形空心框架，圆柱形空心框架连接在垂直轴上，圆柱形空心框架上设置有四分之一圆柱表面积大小的挡风板。本实用新型结构简单、使用方便、风能转化效率高、叶片不易损坏、低风速也能发电。

Description

一种多层垂直轴风力发电塔

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电塔，尤其指一种多层垂直轴风力发电塔。

背景技术

把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。由于风轮的转速比较低，而且风力的大小和方向经常变化着，这又使转速不稳定；所以，在带动发电机之前，还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱，再加一个调速机构使转速保持稳定，然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率，还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高，为的是获得较大的和较均匀的风力，又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况，以及风轮的直径大小而定，一般在6-20米范围内。传统的风力发电有两种方式:一种是水平轴风力发电，另一种是垂直轴风力发电。这两种都是单塔风力发电，一个塔搭配一个电机，发电量极其有限，在低风速地区，发电量更小。单塔抗击自然灾害能力又很差，因此普通风力发电塔投资回收期长。

中国专利申请号为：CN201210076972.X，申请公布号为CN102588225A，申请公布日为2012.07.18的发明专利公开了一种圆柱形框架结构无轴风力发电塔，它包括带有风速风向仪的塔身，所述塔身包括至少两层风力发电单元和贯穿风力发电单元中心的支撑柱，实现了风力发电塔的无轴结构，支撑柱无风力消耗，节省了传统采用的立轴所消耗的部分风能，有效地提高了风能的利用率，所述风力发电单元包括发电机组、与支撑柱固定连接的圆环形支撑框架和与支撑框架活动连接的风轮，该圆柱形框架结构无轴风力发电塔的圆柱形多层结构，能避开地表建筑及树木对风速的影响，可以利用高层风能进行发电，有效地提高了风力发电机的单机容量，且各风力发电单元和相应的发电机组独立运行，能将不同高度的风能都充分利用，最大限度的提高了整体风能利用效率。上述设计使用了至少两层风力发电单元，能有效提高发电塔的发电量，但是，此设计结构复杂，需要使用风速风向仪。此外，单个的风力发电单元中的风轮直接利用风能，风吹向风轮，由于风的方向经常变化，风轮旋转方向会不断变化，这样一是风能转化效率低，经济效益不高；二是当风速只有二级时，风力发电单元不能正常发电；三是风轮上的叶片呈螺旋状排列，长时间使用叶片容易损坏，影响整个发电单元的正常使用。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中风力发电塔中存在的上述问题，提供一种结构简单、使用方便、风能转化效率高、叶片不易损坏、低风速也能发电的多层垂直轴风力发电塔。

为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种多层垂直轴风力发电塔，包括基座、放置层和发电单元，所述放置层位于基座之上，发电单元位于放置层内，其特征在于：所述基座之上设置有至少两层放置层，每层放置层内至少有一个发电单元，发电单元包括叶轮和垂直轴，叶轮以垂直轴为中心放置，叶轮外侧设置有圆柱形空心框架，圆柱形空心框架连接在垂直轴上，圆柱形空心框架上设置有四分之一圆柱表面积大小的挡风板。

所述叶轮由叶片组成，每片叶片由竖直排列的叶板组成，叶板由水平放置的方钢条固定。

所述每层放置层内放置有三个发电单元，呈三角形排列。

所述每层放置层内放置有四个发电单元，呈方形排列。

所述叶轮上设置有叶片收紧装置。

本实用新型的有益效果为：

1、本设计中基座之上设置有至少两层放置层，每层放置层至少有一个发电单元，保证了单个发电塔的发电量，经济效益高。

2、本设计中每个发电单元包括叶轮和垂直轴，叶轮外侧设置有圆柱形空心框架，圆柱形空心框架上设置有四分之一圆柱表面积大小的挡风板，发电时，圆柱形空心框架根据风向绕垂直轴转动，使得挡风板正对风向，由于挡风板为四分之一圆柱表面积大小，其将叶轮沿垂直轴分成左右两部分，挡风板后方形成静风区域，挡风板侧边未被遮挡的半个叶轮在风的带动下做圆周运动，由于惯性，叶轮迅速通过挡风板后的静风区域，再一次到达迎风面，叶轮一直保持相同的旋转方向，一是能有效减少风能损耗，提高风能转化效率；二是能减少叶轮无序转动给叶片造成的损伤。

3、本设计中叶轮由叶片组成，每片叶片由竖直排列的叶板组成，叶板由水平放置的方钢条固定，这样组成的叶片呈板状，受风面积大，发电效率高。

4、本设计中叶轮上设置有叶片收紧装置，当遇到台风等极端恶劣天气下，可将叶板折叠使得叶片收起，避免发生意外。

5、本设计中每层放置层内放置有三个发电单元、呈三角形排列或者每层放置层内放置有四个发电单元、呈方形排列，能保证整个发电塔的稳固性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中发电单元的结构示意图。

图中：基座1，放置层2，发电单元3，叶轮4，垂直轴5，圆柱形空心框架6，挡风板7，叶片8，叶板9，方钢条10，叶片收紧装置11。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

参见图1至图2，一种多层垂直轴风力发电塔，包括基座1、放置层2和发电单元3，所述放置层2位于基座1之上，发电单元3位于放置层2内，所述基座1之上设置有至少两层放置层2，每层放置层2内至少有一个发电单元3，发电单元3包括叶轮4和垂直轴5，叶轮4以垂直轴5为中心放置，叶轮4外侧设置有圆柱形空心框架6，圆柱形空心框架6连接在垂直轴5上，圆柱形空心框架6上设置有四分之一圆柱表面积大小的挡风板7。

所述叶轮4由叶片8组成，每片叶片8由竖直排列的叶板9组成，叶板9由水平放置的方钢条10固定。

所述每层放置层2内放置有三个发电单元3，呈三角形排列。

所述每层放置层2内放置有四个发电单元3，呈方形排列。

所述叶轮4上设置有叶片收紧装置11。

本设计中基座1之上设置有至少两层放置层2，每层放置层2至少有一个发电单元3，保证了单个发电塔的发电量，经济效益高。每层放置层2呈多边形状，可以为三角形、方形等等。本设计中每个发电单元3包括叶轮4和垂直轴5，叶轮4外侧设置有圆柱形空心框架6，圆柱形空心框架6上设置有四分之一圆柱表面积大小的挡风板7，发电时，圆柱形空心框架6根据风向绕垂直轴5转动，使得挡风板7正对风向，由于挡风板7为四分之一圆柱表面积大小，其将叶轮4沿垂直轴5分成左右两部分，挡风板7后方形成静风区域，挡风板7侧边未被遮挡的半个叶轮4在风的带动下做圆周运动，由于惯性，叶轮4迅速通过挡风板7后的静风区域，再一次到达迎风面，叶轮4一直保持相同的旋转方向，一是能有效减少风能损耗，提高风能转化效率；二是能减少叶轮4无序转动给叶片8造成的损伤。由于使用了挡风板7形成静风区域，本设计在2级风速下也能实现发电，经济效益高。本设计中叶轮4由叶片8组成，每片叶片8由竖直排列的叶板9组成，叶板9由水平放置的方钢条10固定，这样组成的叶片8呈板状，受风面积大，发电效率高。本设计中叶轮4上设置有叶片8收紧装置，当遇到台风等极端恶劣天气下，可将叶板9折叠使得叶片8收起，避免发生意外。本设计中每层放置层2内放置有三个发电单元3、呈三角形排列或者每层放置层2内放置有四个发电单元3、呈方形排列，能保证整个发电塔的稳固性。本实用新型结构简单、使用方便、风能转化效率高、叶片不易损坏、低风速也能发电。

Claims (5)

1.一种多层垂直轴风力发电塔，包括基座（1）、放置层（2）和发电单元（3），所述放置层（2）位于基座（1）之上，发电单元（3）位于放置层（2）内，其特征在于：所述基座（1）之上设置有至少两层放置层（2），每层放置层（2）内至少有一个发电单元（3），发电单元（3）包括叶轮（4）和垂直轴（5），叶轮（4）以垂直轴（5）为中心放置，叶轮（4）外侧设置有圆柱形空心框架（6），圆柱形空心框架（6）连接在垂直轴（5）上，圆柱形空心框架（6）上设置有四分之一圆柱表面积大小的挡风板（7）。

2.根据权利要求1所述的一种多层垂直轴风力发电塔，其特征在于：所述叶轮（4）由叶片（8）组成，每片叶片（8）由竖直排列的叶板（9）组成，叶板（9）由水平放置的方钢条（10）固定。

3.根据权利要求1所述的一种多层垂直轴风力发电塔，其特征在于：所述每层放置层（2）内放置有三个发电单元（3），呈三角形排列。

4.根据权利要求1所述的一种多层垂直轴风力发电塔，其特征在于：所述每层放置层（2）内放置有四个发电单元（3），呈方形排列。

5.根据权利要求1所述的一种多层垂直轴风力发电塔，其特征在于：所述叶轮（4）上设置有叶片收紧装置（11）。