CN212337539U - 半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于风力发电设备技术领域，尤其涉及一种半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，包括安装支架、风力发电装置和半封闭导风装置；安装支架设置有开口型腔，安装支架设置有安装连接槽；风力发电装置包括风轮机构和能量转换机构，风轮机构转动连接在开口型腔的开口端，能量转换机构设置在开口型腔的底部，能量转换机构与风轮机构连接；半封闭导风装置包括半封闭罩体、风向标和连接套体，连接套体连接在安装连接槽内，半封闭罩体与连接套体固定连接，半封闭罩体设置有半封闭腔体，风向标与连接套体固定连接。本实用新型的有益效果在于：采用半封闭罩体结构，有效的防止逆风旋转的叶扇与风源接触，有效地提高了风力发电机的发电效率。

Description

半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机

技术领域

本实用新型属于发电机设备技术领域，尤其涉及一种半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。

风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。

目前市场上的风力发电机的品型众多，大致可分为两类：

1、水平轴风力发电机，其风轮的旋转轴与风向平行；

2、垂直轴风力发电机，其风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向；

现有技术中，水平轴风力发电机的缺点在于，该风轮和发电机都安装在支撑柱或支撑塔的顶部位置，重心偏高，稳定抗风性能差；垂直轴风力发电机的缺点在于，风能的利用率低，风轮在顺风旋转时做功产生电能，风轮在逆风旋转时，风能对风轮产生的作用力不仅无法产生电能，还会阻碍正在顺风旋转的风轮正常做功，导致该风力发电机的做功效率降低，不利于电能的产生。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，旨在解决现有技术中的垂直轴风力发电机的做功效率低，不利于电能产生的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供的一种半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，包括安装支架、风力发电装置和半封闭导风装置；所述安装支架设置有开口朝上的开口型腔，所述安装支架的外侧壁设置有安装连接槽；所述风力发电装置包括风轮机构和能量转换机构，所述风轮机构转动连接在所述开口型腔的开口端且用于将风能转换为动能，所述能量转换机构设置在所述开口型腔的底部，所述能量转换机构的输入端与所述风轮机构的输出端连接且用于将动能转换为电势能；所述半封闭导风装置包括半封闭罩体、风向标和连接套体，所述连接套体转动连接在所述安装连接槽内，所述半封闭罩体的底部与所述连接套体固定连接，所述半封闭罩体的上端延伸至所述风轮机构上且设置有用于包覆所述风轮机构的逆风叶扇端的半封闭腔体，所述风向标与所述连接套体固定连接。

可选地，所述连接套体和所述安装连接槽的内壁之间设置有轴承结构，所述半封闭罩体的底部与所述连接套体的外侧壁固定连接，所述风向标的端部与所述半封闭罩体的底部固定连接，所述风向标位于所述半封闭腔体的开口端面。

可选地，所述连接套体和所述半封闭罩体之间设置有第一加强筋，所述第一加强筋的数量为两组，所述连接套体和所述风向标之间设置有第二加强筋，所述风向标和所述半封闭罩体之间设置有第三加强筋。

可选地，所述半封闭罩体的底部设置有连接台，所述连接台的截面呈半圆环状结构，所述连接台与所述连接套体的外侧壁固定连接，所述连接台与所述半封闭罩体结构的底部对称设置，以形成用于增强所述半封闭罩体的稳定性的底座结构。

可选地，所述半封闭罩体的外侧壁上设置有第一固定带、第二固定带和第三固定带，所述第一固定带、所述第二固定带和所述第三固定带沿X轴、Y轴和Z轴方向延伸并形成用以包覆固定所述半封闭罩体的框架结构，所述第一固定带和所述第二固定带的两端均与所述连接套体固定连接，第三固定带呈环状结构，所述第三固定带与所述第一固定带和所述第二固定带固定连接。

可选地，所述风向标包括第一连接体、第二连接体和导风板，所述第一连接体的一端与所述连接套体固定连接，所述第一连接体的另一端往背向所述连接套体的方向延伸，所述第二连接体设置在所述第一连接体远离所述连接套体的一端，所述导风板的数量为两组，两组所述导风板分别设置在所述第二连接体的两端，两组所述导风板均呈竖直状态设置且所述导风板始终与空气流动方向平行。

可选地，所述风轮机构包括叶扇组件、传动轴和连接架，所述传动轴转动连接于开口型腔内，所述连接架固定设置在所述传动轴的顶端，所述叶扇组件设置在所述连接架的外侧壁上，所述叶扇组件的逆风端位于所述半封闭腔体内。

可选地，所述连接架的截面呈“H”结构，所述传动轴的顶部与所述连接架的中心位置连接，所述连接架的上端设置有防水盖板。

可选地，所述能量转换机构包括驱动轴、传动组件、变速器和发电机，所述发电机设置在所述开口型腔的底部，所述变速器设置在所述发电机上，所述变速器的输出端与所述发电机的输入端连接，所述驱动轴与所述变速器的输入端驱动连接，所述传动组件设置在所述驱动轴的顶端，所述传动轴与所述传动组件驱动连接。

本实用新型实施例提供的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：该半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机的工作原理：风向标受空气流影响，通过连接套体带动半封闭罩体旋转，使半封闭罩体的开口端面平行于空气流向，由于半封闭罩体将风轮机构的叶扇逆风端包覆，因此空气流只作用在风轮机构的叶扇的顺风端上，叶扇旋转并与驱动能量转换机构发电；相较于现有技术中的垂直轴风力发电机存在叶扇在逆风旋转时，阻碍顺风旋转的叶扇正常做功，导致风力发电机的做功效率低，不利于电能产生的技术问题，本实用新型实施例提供的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机采用半封闭罩体结构顺利引导空气流仅作用在风轮机构的叶扇顺风面，使叶扇逆风端作负功的情况消失，有效地提高了该半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机的做功效能，提高发电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机的结构示意图。

图2为图1中的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机的正视图图。

图3为图1中的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机的结构爆炸图。

图4为图1中的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机的侧面剖视图。

图5为图1中的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机增设加强筋和固定带后的结构图。

图6为图5的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机的正视图。

图7为本实用新型实施例提供的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机的工作流程图。

其中，图中各附图标记：

10—安装支架 20—风力发电装置 21—风轮机构

22—能量转换机构 30—半封闭导风装置 31—半封闭罩体

32—风向标 33—连接套体 11—安装连接槽

34—第一加强筋 35—第二加强筋 36—第三加强筋

41—第一固定带 42—第二固定带 43—第三固定带

321—第一连接体 322—第二连接体 323—导风板

211—叶扇组件 212—传动轴 213—连接架

221—驱动轴 222—传动组件 223—变速器

224—发电机 37—连接台。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～7所示的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型的实施例，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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实施例和简化描述，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解锁，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

图1～7所示，本实用新型的一个实施例提供一种半封闭罩体31外接式垂直轴风力发电机，包括安装支架10、风力发电装置20和半封闭导风装置30；所述安装支架10设置有开口朝上的开口型腔，所述安装支架10的外侧壁设置有安装连接槽11；所述风力发电装置20包括风轮机构21和能量转换机构22，所述风轮机构21转动连接在所述开口型腔的开口端且用于将风能转换为动能，所述能量转换机构22设置在所述开口型腔的底部，所述能量转换机构22的输入端与所述风轮机构21的输出端连接且用于将动能转换为电势能；所述半封闭导风装置30包括半封闭罩体31、风向标32和连接套体33，所述连接套体33转动连接在所述安装连接槽11内，所述半封闭罩体31的底部与所述连接套体33 固定连接，所述半封闭罩体31的上端延伸至所述风轮机构21上且设置有用于包覆所述风轮机构21的逆风叶扇端的半封闭腔体，所述风向标32与所述连接套体33固定连接。

具体地，该半封闭罩体31外接式垂直轴风力发电机的工作原理：风向标32 受空气流影响，通过连接套体33带动半封闭罩体31旋转，使半封闭罩体31的开口端面平行于空气流向，由于半封闭罩体31将风轮机构21的叶扇逆风端包覆，因此空气流只作用在风轮机构21的叶扇的顺风端上，叶扇旋转并与驱动能量转换机构22发电；相较于现有技术中的垂直轴风力发电机存在叶扇在逆风旋转时，阻碍顺风旋转的叶扇正常做功，导致风力发电机的做功效率低，不利于电能产生的技术问题，本实用新型实施例提供的半封闭罩体31外接式垂直轴风力发电机采用半封闭罩体31结构顺利引导空气流仅作用在风轮机构21的叶扇顺风面，使叶扇逆风端作负功的情况消失，有效地提高了该半封闭罩体31外接式垂直轴风力发电机的做功效能，提高发电效率。

图1～7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述连接套体33和所述安装连接槽11的内壁之间设置有轴承结构，所述半封闭罩体31的底部与所述连接套体33的外侧壁固定连接，所述风向标32的端部与所述半封闭罩体31的底部固定连接，所述风向标32位于所述半封闭腔体的开口端面，在本实施例中，所述轴承结构为推力轴承，所述轴承结构安装在所述安装连接槽11的两端，在本实用新型的其余实施例中，所述轴承结构可以是径向轴承结构。

图1～7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述连接套体33和所述半封闭罩体31之间设置有第一加强筋34，所述第一加强筋34的数量为两组，所述连接套体33和所述风向标32之间设置有第二加强筋35，所述风向标32和所述半封闭罩体31之间设置有第三加强筋36；采用多向加强筋结构有效的维持所述连接套体33、所述半封闭罩体31和所述风向标32之间的结构稳定性。

图1～7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述半封闭罩体31的底部设置有连接台37，所述连接台37的截面呈半圆环状结构，所述连接台37与所述连接套体33的外侧壁固定连接，所述连接台37与所述半封闭罩体结构的底部对称设置，以形成用于增强所述半封闭罩体31的稳定性的底座结构；具体地，该底座结构整体呈带孔圆台状结构，整个底座与连接套体的外侧部充分固定连接，使半封闭罩体31的底部具有足够多的部分与连接套体33固定连接，有效地增加该半封闭罩体31的结构稳定性。

图1～7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述半封闭罩体31的外侧壁上设置有第一固定带41、第二固定带42和第三固定带43，所述第一固定带 41、所述第二固定带42和所述第三固定带43沿X轴、Y轴和Z轴方向延伸并形成用以包覆固定所述半封闭罩体31的框架结构，所述第一固定带41和所述第二固定带42的两端均与所述连接套体33固定连接，第三固定带43呈环状结构，所述第三固定带43与所述第一固定带41和所述第二固定带42固定连接；采用固定带结构，当空气流速较大时，固定带结构能够维持半封闭罩体31上端的稳定性，减少半封闭罩体31的上端因受风力影响而产生的抖动篇幅，有效地提高了该半封闭罩体31外接式垂直轴风力发电机的稳定性，所述第一固定带41、所述第二固定带42和所述第三固定带43均为扁平状金属条结构。

图1～7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述风向标32包括第一连接体321、第二连接体322和导风板323，所述第一连接体321的一端与所述连接套体33固定连接，所述第一连接体321的另一端往背向所述连接套体33的方向延伸，所述第二连接体322设置在所述第一连接体321远离所述连接套体 33的一端，所述导风板323的数量为两组，两组所述导风板323分别设置在所述第二连接体322的两端，两组所述导风板323均呈竖直状态设置且所述导风板323始终与空气流动方向平行；本实施例中，所述第二连接体322的截面呈三角形状结构，两组所述导风板323对称设置在所述第二连接体322的两端，使所述风向标32整体呈飞机尾翼形状结构，采用该结构的风向标32，能够更加有效的根据空气流向实现旋转调整，进而有利于半封闭罩体31准确覆盖所述风轮机构21的叶扇的逆风端。

图1～7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述风轮机构21包括叶扇组件211、传动轴212和连接架213，所述传动轴212转动连接于开口型腔内，所述连接架213固定设置在所述传动轴212的顶端，所述叶扇组件211设置在所述连接架213的外侧壁上，所述叶扇组件211的逆风端位于所述半封闭腔体内，所述传动轴212与所述开口型腔内壁通过轴承结构转动连接，所述传动轴 212与所述轴承结构的内圈紧配连接，所述轴承结构的外圈与所述开口型腔的内壁紧配连接。

图1～7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述连接架213的截面呈“H”结构，所述传动轴212的顶部与所述连接架213的中心位置连接，所述连接架213的上端设置有防水盖板。采用“H”型形状结构的连接架213，使传动轴212与连接架213的连接位置成型在连接架213的中心位置上，有效地维持该连接架213在受叶扇组件211旋转驱动而旋转时的稳定性，提高该风轮机构 21的结构强度。

图1～7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述能量转换机构22包括驱动轴221、传动组件222、变速器223和发电机224，所述发电机224设置在所述开口型腔的底部，所述变速器223设置在所述发电机224上，所述变速器 223的输出端与所述发电机224的输入端连接，所述驱动轴221与所述变速器223的输入端驱动连接，所述传动组件222设置在所述驱动轴221的顶端，所述传动轴212与所述传动组件222驱动连接，本实施例中，所述传动组件222为十字传动联轴器，该传动组件222为技术成型和技术成熟的结构，本实施例不再赘述。

如图7所示，本实用新型的另一个实施例提供该半封闭罩体31外接式垂直轴风力发电机的工作流程，其中，本实施例中的半封闭罩体31采用半圆形的外壳设计，更有利于在气流中抗风力；风轮机构21旋转一圈是360°，轨道刚好是一个圆周率范围，因此，风源空气流从六点钟的方向作用在该风力发电机上，每一片叶扇从零点起，经过一点、两点、三点、四点、五点、六点止，这段距离路程刚好是180°，是叶扇旋转一周的下半圈，属于叶扇逆风旋转的范围。

叶扇从六点起，经过七点、八点、九点、十点、十一点、十二点止，这段距离路程刚好是180°，是叶扇旋转一周的上半圈，属于叶扇顺风旋转的范围。

具体地，由于叶扇逆风旋转轨道范围刚好是个半圆圈，所以，沿叶扇旋转轨道设计一个180°且截面呈半圆状结构的外壳，沿着叶扇的逆回转轨道范围边上非接触保护起来，能够准确有效地将空气流阻挡在外壳外面，使叶扇能够免受逆向空气流的干扰。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，其特征在于，包括：

安装支架，设置有开口朝上的开口型腔，所述安装支架的外侧壁设置有安装连接槽；

风力发电装置，包括风轮机构和能量转换机构，所述风轮机构转动连接在所述开口型腔的开口端且用于将风能转换为动能，所述能量转换机构设置在所述开口型腔的底部，所述能量转换机构的输入端与所述风轮机构的输出端连接且用于将动能转换为电势能；

半封闭导风装置，包括半封闭罩体、风向标和连接套体，所述连接套体转动连接在所述安装连接槽内，所述半封闭罩体的底部与所述连接套体固定连接，所述半封闭罩体的上端延伸至所述风轮机构上且设置有用于包覆所述风轮机构的逆风叶扇端的半封闭腔体，所述风向标与所述连接套体固定连接。

2.根据权利要求1所述的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述连接套体和所述安装连接槽的内壁之间设置有轴承结构，所述半封闭罩体的底部与所述连接套体的外侧壁固定连接，所述风向标的端部与所述半封闭罩体的底部固定连接，所述风向标位于所述半封闭腔体的开口端面。

3.根据权利要求2所述的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述连接套体和所述半封闭罩体之间设置有第一加强筋，所述第一加强筋的数量为两组，所述连接套体和所述风向标之间设置有第二加强筋，所述风向标和所述半封闭罩体之间设置有第三加强筋。

4.根据权利要求3所述的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述半封闭罩体的底部设置有连接台，所述连接台的截面呈半圆环状结构，所述连接台与所述连接套体的外侧壁固定连接，所述连接台与所述半封闭罩体结构的底部对称设置，以形成用于增强所述半封闭罩体的稳定性的底座结构。

5.根据权利要求3所述的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述半封闭罩体的外侧壁上设置有第一固定带、第二固定带和第三固定带，所述第一固定带、所述第二固定带和所述第三固定带沿X轴、Y轴和Z轴方向延伸并形成用以包覆固定所述半封闭罩体的框架结构，所述第一固定带和所述第二固定带的两端均与所述连接套体固定连接，第三固定带呈环状结构，所述第三固定带与所述第一固定带和所述第二固定带固定连接。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述风向标包括第一连接体、第二连接体和导风板，所述第一连接体的一端与所述连接套体固定连接，所述第一连接体的另一端往背向所述连接套体的方向延伸，所述第二连接体设置在所述第一连接体远离所述连接套体的一端，所述导风板的数量为两组，两组所述导风板分别设置在所述第二连接体的两端，两组所述导风板均呈竖直状态设置且所述导风板始终与空气流动方向平行。

7.根据权利要求1～5任意一项所述的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述风轮机构包括叶扇组件、传动轴和连接架，所述传动轴转动连接于开口型腔内，所述连接架固定设置在所述传动轴的顶端，所述叶扇组件设置在所述连接架的外侧壁上，所述叶扇组件的逆风端位于所述半封闭腔体内。

8.根据权利要求7所述的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述连接架的截面呈“H”结构，所述传动轴的顶部与所述连接架的中心位置连接，所述连接架的上端设置有防水盖板。

9.根据权利要求7所述的半封闭罩体外接式垂直轴风力发电机，其特征在于：所述能量转换机构包括驱动轴、传动组件、变速器和发电机，所述发电机设置在所述开口型腔的底部，所述变速器设置在所述发电机上，所述变速器的输出端与所述发电机的输入端连接，所述驱动轴与所述变速器的输入端驱动连接，所述传动组件设置在所述驱动轴的顶端，所述传动轴与所述传动组件驱动连接。

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