CN209430336U - 一种多风叶风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多风叶风力发电装置，包括发电机、垂直主轴以及环绕垂直主轴均匀设置的若干连接梁；连接梁上设有至少两根风叶轴，每根风叶轴上设置多片风叶；垂直主轴上套设有定位齿轮，定位齿轮固定安装在塔筒顶部；风叶轴上还设有蜗轮以及一端与塔筒连接并可沿塔筒表面滑动的辅助梁；定位齿轮和蜗轮通过传动结构连接。本实用新型在其运转过程中，可以使每一个风叶无论转动到什么位置，均能自动调节到最佳的受风角度，从而获得最高的发电效率；同时还能有效避免风叶的无规律煽动扰乱风力发电装置周围的气流，防止其因自身振动带来的损坏；另一方面，本实用新型充分利用空间尽可能多地设置风叶，有效提高了风力发电装置的发电能力。

Description

一种多风叶风力发电装置

技术领域

本实用新型属于风力发电技术领域，尤其涉及一种多风叶风力发电装置。

背景技术

随着近年来环境问题的频现，风能等可持续能源受到了越来越多的关注。现有的风力发电机主要包括水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。其中，垂直轴风力发电机不仅结构设计简化，而且可以减少了风轮对风时的陀螺力，但现有垂直轴风力发电机的叶片结构和分布并不合理，在其运行过程中，无法使所有叶片均处于理想的受风状态，不仅会大大影响发电机的发电效率，而且还会扰动发电机周围的气流，导致发电机本身的振动，对发电机造成损坏。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种多风叶风力发电装置，包括发电机、与所述发电机连接的垂直主轴以及一端与所述垂直主轴连接并环绕所述垂直主轴均匀设置的若干连接梁；每根所述连接梁上设有至少两根垂直设置的风叶轴，每根所述风叶轴上垂直设置多片风叶，设置在同一所述连接梁上的所述风叶的排列方向相同；所述垂直主轴上套设有定位齿轮，所述定位齿轮固定安装在塔筒顶部，所述垂直主轴穿过所述定位齿轮伸入所述塔筒内；环绕所述塔筒表面设置卡槽；所述风叶轴上还设有与所述风叶轴垂直固定连接的辅助梁，所述辅助梁的一端设有与所述卡槽匹配的卡头；所述风叶轴上设有与所述风叶轴固定连接的蜗轮；所述定位齿轮和所述蜗轮通过传动结构连接；所述传动结构包括与所述定位齿轮啮合的传动齿轮和穿过所述传动齿轮的转动轴心并与所述传动齿轮固定连接的蜗杆；所述蜗杆上与所述蜗轮相对应的位置均设置与所述蜗轮啮合的螺旋齿。

进一步的，所述蜗杆与所述蜗轮的传动比为N，所述定位齿轮的齿牙齿数是所述传动齿轮齿牙齿数的0.5N倍。

进一步的，所述发电装置还包括偏航装置以及与所述偏航装置连接的风向判断装置。

进一步的，设置在不同所述连接梁上的所述风叶的排列方向沿同一方向旋转；两根相邻的所述连接梁的夹角为α°，设置在所述两根相邻的连接梁上的所述风叶的排列方向的夹角为0.5α°。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供的多风叶风力发电装置在其运转过程中，可以使每一个风叶无论转动到什么位置，均能自动调节到最佳的受风角度，从而实现最大程度地利用风能，获得最高的发电效率；同时还能有效避免风叶的无规律煽动扰乱多风叶风力发电装置周围的气流，防止其因自身振动带来的损坏；另一方面，本实用新型提供的多风叶风力发电装置还可以充分利用空间尽可能多地设置风叶，有效提高风力发电装置的发电能力。

附图说明

图1为本实用新型的多风叶风力发电装置的结构示意图；

图2为本实用新型的风叶排列的位置和角度的示意图；

其中：1-垂直主轴；2-连接梁；3-风叶轴；4-风叶；5-定位齿轮；6-蜗轮；7-传动齿轮；8-蜗杆；9-塔筒；10-辅助梁。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型提供一种多风叶风力发电装置，如图1和图2所示，包括发电机、与发电机连接的垂直主轴1，其中，该发电机和垂直主轴1的连接方式可根据实际需求来进行设置，例如，该发电机的输入轴(或旋转轴)的上端和垂直主轴1的下端连接，且垂直主轴1转动时可驱动发电机产生电能，或该垂直主轴1的下端外表面设有螺旋齿，该发电机的输入轴上安装有与螺旋齿啮合的蜗轮(未示出)，且垂直主轴1转动时可驱动发电机产生电能，本实用新型对此不做限定，此外，发电机存储电能和传输电能的方式为本领域的公知技术，在此不再详细描述；还包括一端与垂直主轴1的上端连接并环绕垂直主轴1均匀设置的八根连接梁2，每根连接梁2的下端连接有两根与连接梁2本身垂直设置的风叶轴3，风叶轴3可在连接梁2上自转；每根风叶轴3上竖直设置四片风叶4，设置在同一连接梁2上的八片风叶4的排列方向相同；设置在不同连接梁2上的风叶4的排列方向沿同一方向旋转；两根相邻的连接梁2之间的夹角为45°，设置在两根相邻的连接梁2上的风叶4的排列方向之间的夹角为22.5°；垂直主轴1上套设有定位齿轮5，定位齿轮5固定安装在塔筒9顶部，垂直主轴1穿过定位齿轮5伸入塔筒9内，并且该塔筒9可固定于地面上或其他装置上方，以及发电机安装在塔筒9的内部，当然可以理解，发电机在塔筒9内的安装方式可根据实际需求来进行设置，例如，该发电机可固定在塔筒9的内壁上，或塔筒9的内壁上固接有支撑架，该发电机嵌入到支撑架内等，本实用新型对此不做限定；环绕塔筒9的外表面上设置有卡槽，风叶轴3上还设有与风叶轴3垂直固定连接的辅助梁10，辅助梁10的一端设有与卡槽匹配的卡头，卡头卡在卡槽内，辅助梁10可沿塔筒9上的卡槽旋转；风叶轴3上套设有与风叶轴3固定连接的蜗轮6，或风叶轴3穿过蜗轮6，该蜗轮6与风叶轴3的固定方式也可根据实际需求来进行选择，例如，该蜗轮6可与风叶轴3一体成型，或该蜗轮6可与风叶轴3通过焊接的方式来实现固定连接等，本实用新型对此不做限定；定位齿轮5和蜗轮6通过传动结构连接，该传动结构包括与定位齿轮5啮合的传动齿轮7和穿过传动齿轮7的转动轴心并与传动齿轮7固定连接的蜗杆8，蜗杆8上与蜗轮6相对应的位置均设置与蜗轮6啮合的螺旋齿，从而在风推动风叶4的情况下，使得与风叶轴3连接的蜗轮6转动，该蜗轮6的转动带动蜗杆8旋转，该蜗杆8的旋转带动了传动齿轮7的转动和辅助梁10的旋转，从而实现了风推动风叶4，使与风叶4通过风叶轴3连接的连接梁2带动垂直主轴1顺时针转动；此外，蜗杆8与蜗轮6的传动比为10，定位齿轮5的齿牙齿数是传动齿轮7齿牙齿数的5倍。

此外，虽然图1示出了每根风叶轴3上竖直设置四片风叶4的实施方式，但本领域的技术人员应当理解，在每根风叶轴3上设置风叶4的具体数量以及辅助梁10与风叶轴3的固定位置均可根据实际需求来进行设置，本实用新型对此不做限定。

另外，当然可以理解，虽然本实施例中具体限定了蜗杆8与蜗轮6的传动比、定位齿轮5的齿牙齿数和传动齿轮7齿牙齿数的比例值，但本领域的技术人员应当理解，上述传动比和比例值均可根据实际需求来进行设置，本实用新型对此不做限定。

本实用新型提供的多风叶风力发电装置运行时，风推动风叶4，使与风叶4通过风叶轴3连接的连接梁2带动垂直主轴1顺时针转动，从而使与垂直主轴1连接的发电机实现发电；同时，由于定位齿轮5固定安装在塔筒12顶部，并且蜗杆8与蜗轮6的传动比为10，定位齿轮5的齿牙齿数是传动齿轮7齿牙齿数的5倍，所以垂直主轴1每顺时针转动一圈，传动齿轮7沿定位齿轮5自转5圈，蜗杆8同样也转动5圈，由于蜗杆8与蜗轮6的传动比为10，则蜗轮6逆时针转动半圈，从而使风力发电装置运行过程中，全部风叶4始终可以保持如图2所示的最佳受风角度，从而使全部风叶4可以始终以最大力量推动垂直主轴1转动，保证风力发电装置的发电效率最高。

在本实用新型中，如图2中所示，环绕垂直主轴1均匀分布了八根连接梁2，设置在两根相邻连接梁2上的风叶4的排列方向之间的夹角为22.5°；设定图2中与风向平行的风叶4为第一风叶，第一风叶与风向的夹角为0°，沿顺时针方向依次设定其他风叶4为第二至第八风叶，第二至第八风叶以第一风叶为基准，依次逆时针旋转了22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°，即第二至第八风叶与风向的夹角依次为22.5°、45°、67.5°、90°、112.5°、135°、157.5°；因此风叶4绕垂直主轴1顺时针转动360°，风叶4同时逆时针自转180°，即第一风叶绕垂直主轴1顺时针转动45°到达转动前第二风叶的位置，第一风叶同时会逆时针自转22.5°，其排列方向会变得与转动前第二风叶的排列方向相同；以此列推，使全部风叶的排列方向始终可以处于最佳的受风状态。

在本实用新型中，为达到垂直主轴1每顺时针转动一圈，风叶4逆时针转动半圈的效果，蜗杆8上的螺旋齿设置为左旋旋向。

在本实用新型中，可根据整个风力发电装置的高度延长风叶轴3的长度，将位于塔筒9外侧的风叶轴3的下端部位上也都设置风叶4，并通过设置一端与塔筒9侧表面连接并可沿塔筒9侧表面滑动的辅助梁10来对风叶轴3进行辅助固定，防止风叶轴在风力过大时发生偏移甚至损坏，利于风力发电装置的稳定顺行。

在本实用新型中，垂直主轴1上设置的连接梁2的根数可以根据使用需要来随意设置；连接梁2的根数越多，设置风叶轴3的数量越多，风叶4也相应越多，可以提高风力发电装置的发电能力。

在本实用新型中，为使风力发电装置在任何风向的条件下均可以满足全部风叶4始终保持最佳受风角度的要求，风力发电装置还包括偏航装置以及与偏航装置连接的风向判断装置。其中，风向判断装置用于测定风向，可以选用风向标等常见的测定风来向的设备。偏航装置用于根据风向判断装置测定的风向来使风力发电装置整体发生转动，使全部风叶4的排列方向与风向的角度关系始终如图2所示，偏航装置可以根据实际需要选用常见品牌和型号的风力发电机用偏航装置。

此外，当然可以理解，在该风力发电装置中，偏航装置以及与偏航装置连接的风向判断装置的安装方式为本领域的公知技术，例如，该风力发电装置包括：机架、塔筒9、偏航装置和风向判断装置，该机架包括发电机、垂直主轴1、连接梁2、风叶轴3、风叶4、定位齿轮5、蜗轮6、传动齿轮7、蜗杆8和塔筒9的一部分(塔筒9由沿上下方向依次连接的两个或多个塔筒段构成，该塔筒9的一部分为容纳有发电机且其外表面上设置有所有卡槽的一个或多个塔筒段，塔筒9的剩余部分为剩余的塔筒段)，在塔筒9的一部分和塔筒9的剩余部分之间安装有偏航装置，在机架的顶端安装有风向判断装置等，在此不再详细描述。

在本实用新型中，风叶4可以选用各种常见形状的风叶。优选横截面为菱形的，其中菱形的夹角为2°-8°，可以提高风叶4的安装稳定性，也可以使处于逆风运行位置的风叶4造成的阻力最小。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种多风叶风力发电装置，其特征在于，所述发电装置包括发电机、与所述发电机连接的垂直主轴(1)以及一端与所述垂直主轴(1)连接并环绕所述垂直主轴(1)均匀设置的若干连接梁(2)；每根所述连接梁(2)上设有至少两根垂直设置的风叶轴(3)，每根所述风叶轴(3)上垂直设置多片风叶(4)，设置在同一所述连接梁(2)上的所述风叶(4)的排列方向相同；所述垂直主轴(1)上套设有定位齿轮(5)，所述定位齿轮(5)固定安装在塔筒(9)顶部，所述垂直主轴(1)穿过所述定位齿轮(5)伸入所述塔筒(9)内；环绕所述塔筒(9)表面设置卡槽；所述风叶轴(3)上还设有与所述风叶轴(3)垂直固定连接的辅助梁(10)，所述辅助梁(10)的一端设有与所述卡槽匹配的卡头；所述风叶轴(3)上设有与所述风叶轴(3)固定连接的蜗轮(6)；所述定位齿轮(5)和所述蜗轮(6)通过传动结构连接；所述传动结构包括与所述定位齿轮(5)啮合的传动齿轮(7)和穿过所述传动齿轮(7)的转动轴心并与所述传动齿轮(7)固定连接的蜗杆(8)；所述蜗杆(8)上与所述蜗轮(6)相对应的位置均设置与所述蜗轮(6)啮合的螺旋齿。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述蜗杆(8)与所述蜗轮(6)的传动比为N，所述定位齿轮(5)的齿牙齿数是所述传动齿轮(7)齿牙齿数的0.5N倍。

3.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述发电装置还包括偏航装置以及与所述偏航装置连接的风向判断装置。

4.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，设置在不同所述连接梁(2)上的所述风叶(4)的排列方向沿同一方向旋转；两根相邻的所述连接梁(2)的夹角为α°，设置在所述两根相邻的连接梁(2)上的所述风叶(4)的排列方向的夹角为0.5α°。