CN218669661U - 垂直式风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种垂直式风力发电装置，包括：风叶、连接结构、发电机。风叶呈半圆球结构；发电机包括定子部和转子部，所述定子部和所述转子部可相对运动配合产生电流；所述转子部通过所述连接结构与所述风叶的背风面连接。根据本申请的垂直式风力发电装置，至少具有如下有益效果：将风叶设置为半圆球结构，减小风对其风叶的迎风面的阻力，并且提高风对其风叶的背风面的推力。另外，发电机通过连接结构链连接的是风叶的背风面，可以减少由于连接结构对风叶的迎风面的破风效果。

Description

垂直式风力发电装置

技术领域

本申请涉及清洁能源技术领域，特别涉及一种垂直式风力发电装置。

背景技术

随着时代与科技的进步，不可再生能源逐渐减少，人们对可再生能源的需求逐日增加。风能是可再生能源中的一种，通过风能带动发电机的转子转动，使发电机产生电能，通过上述方式将风能转化机械能，再将机械能转化为电能。

其中，风力发电机一般包括垂直式风力发电机和水平式风力发电机，水平式风力发电机中，风轮的旋转轴与风向平行；垂直式风力发电机中，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。相较于水平式风力发电机，垂直式风力发电机在风向改变的时候无需对风。

相关技术中，垂直式风力电机的风叶一般为螺旋设置或者竖直设置的弧面结构，该结构对风能的获取效果较差，不能够有效的利用风能。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种垂直式风力发电装置，能够有效的利用风能。

根据本申请的实施例的垂直式风力发电装置，包括：风叶、连接结构、发电机。

风叶呈半圆球结构；

发电机包括定子部和转子部，所述定子部和所述转子部可相对运动配合产生电流；所述转子部通过所述连接结构与所述风叶的背风面连接。

根据本申请的垂直式风力发电装置，至少具有如下有益效果：将风叶设置为半圆球结构，减小风对其风叶的迎风面的阻力，并且提高风对其风叶的背风面的推力。另外，发电机通过连接结构链连接的是风叶的背风面，可以减少由于连接结构对风叶的迎风面的破风效果。

根据本申请的一些实施例，所述连接结构包括连接部、支撑杆、连接杆，所述连接部设置于所述转子部，所述支撑杆包括至少两根，并与所述连接部构成三角结构；所述连接杆的两端分别连接于所述支撑杆交接处以及所述风叶的背风面的中心。

根据本申请的一些实施例，所述发电机还包括机壳，所述转子部包括有竖直设置的转轴、套设于所述转轴的磁体，所述定子部包括有围绕所述磁体外侧设置的线圈，所述线圈和所述磁体皆设置于所述机壳内，所述转轴的上端穿设所述机壳；所述连接部为风叶安装盘，所述风叶安装盘固定设置于所述转轴的上端。

根据本申请的一些实施例，所述机壳的内腔的底部设置有第一安装盘，所述第一安装盘的上端设置有第一磁铁，所述转轴的下端设置有第二安装盘，所述第二安装盘的下端设置有第二磁铁，所述第一磁铁和所述第二磁铁相对设置，且所述第一磁铁和所述第二磁铁相对的一侧磁极相同。

根据本申请的一些实施例，所述发电机还包括第一轴承，所述转轴可活动的穿设所述第一轴承的内圈，所述机壳的内壁设置有限位块，所述限位块围绕所述第一轴承设置，且所述第一轴承的外圈与所述限位块相连接。

根据本申请的一些实施例，所述转轴上设置有台阶环，所述台阶环设置于所述第一轴承与所述磁体之间。

根据本申请的一些实施例，所述定子部包括固定设置的中心轴、围绕所述中心轴设置的线圈，所述转子部包括磁体、转子外壳，所述转子外壳可转动的架设于所述中心轴，且所述线圈置于所述转子外壳内，所述磁体设置于所述转子外壳的内壁，所述磁体围绕所述线圈设置；所述连接结构为连接架，所述连接架架设于所述转子外壳外部的上下两侧。

根据本申请的一些实施例，所述发电机还包括固定设置的固定套筒，所述中心轴固定设置于所述固定套筒内，所述连接架的下部与所述固定套筒转动连接；所述转子外壳和所述中心轴之间设置有第二轴承，所述转子外壳和所述固定套筒之间设置有第三轴承。

根据本申请的一些实施例，所述固定套筒内水平架设有长杆，所述长杆与所述固定套筒可拆卸连接，所述长杆上设置有活动套筒，所述中心轴插设于所述活动套筒内。

根据本申请的一些实施例，所述磁体包括多个磁瓦，所述磁瓦首尾相连构成环状结构。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请实施例的垂直式风力发电装置的俯视图；

图2为本申请实施例的垂直式风力发电装置的主视图，发电机为第一种发电机的情况；

图3为图2中发电机的内部结构示意图；

图4为图3中发电机的俯视图；

图5为本申请实施例的垂直式风力发电装置的主视图，发电机为第二种发电机的情况；

图6为图5中发电机的内部结构示意图以及与连接架的连接结构示意图；

图7为图6中发电机的俯视图。

附图标记：

风叶100、背风面101、迎风面102

连接结构200、风叶安装盘210、连接架220、支撑杆230、连接杆240、固定盘250、通孔251；

发电机300、线圈310、转轴320、健销321、台阶环322、第二安装盘323、第二磁铁324；磁体330、磁瓦331；机壳340、限位块341、上腔室342、下腔室343、第一安装盘344、第一磁铁345；第一轴承351、第二轴承352、第三轴承353；中心轴360、转子外壳370；固定套筒380、长杆381、活动套筒382；

柱子400。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

根据本申请的实施例的垂直式风力发电装置，包括：风叶100、连接结构200、发电机300。

风叶100呈半圆球结构；

发电机300包括定子部和转子部，定子部和转子部可相对运动配合产生电流；转子部通过连接结构200与风叶100的背风面101连接。

可以理解的是，该垂直式风力发电装置在风力的作用下，风会推动风叶100，风叶100通过连接结构200带动发电机300的转子部转动，转子部相对定子部转动，以产生电流(发电机300的转子部相对定子部转动从而产生电流为现有发电机300的常规技术，此处不再赘述)。

可以理解的是，将风叶100设置为半圆球结构，半圆球结构的外侧面为迎风面102，内侧凹面为背风面101，需要说明的是，半圆球结构的外侧面的破风效果较好，风能够均匀的从其表面划过，减小风对风叶100的迎风面102的阻力；半圆球结构的内侧凹面构成一个较大的凹部，使其能够接收到较大的风力，提高风对风叶100的背风面101的推力。综上，通过将风叶100设置为半圆球结构能够使得风叶100能够更好的获取风能。

另外，为了减小连接结构200影响风叶100的迎风面102的破风效果，发电机300通过连接结构200链连接的是风叶100的背风面101，避免连接结构200形成在风叶100的迎风面102时，导致迎风面102处造成紊流。

还需要说明的是，该垂直式风力发电装置还包括柱子400，发电机300设置于柱子400的顶端，柱子400用以安装发电机300，并使发电机300以及风叶100设置在一定的高度。

针对于连接结构200的具体结构：连接结构200包括连接部、支撑杆230、连接杆240，连接部设置于转子部，支撑杆230包括至少两根，并与连接部构成三角结构，可以理解的是，通过三角结构，提高连接部与支撑杆230的连接稳定性；连接杆240的两端分别连接于支撑杆230交接处以及风叶100的背风面101的中心。可以理解的是，通过构成了三角结构一部分的支撑杆230支撑连接杆240，提高连接杆240对风叶100的支撑效果。

另外，为了进一步提高连接杆240对风叶100的支撑效果，在本实施例中，连接结构200还包括固定盘250，固定盘250的边缘连接于风叶100的内侧凹面设置，连接杆240穿设固定盘250的中心并与其固定连接，从而通过固定盘250提高连接杆240与风叶100的连接稳定性，以及提高风叶100的抗变形能力，为了避免固定盘250影响背风面101接受风的推力，固定盘250上开设有通孔251，以使风能够穿过固定盘250，另外，还减轻了固定盘250的重量；在其他实施例中，连接结构200还包括加强筋和加强杆，加强筋环绕风叶100的内侧凹面设置，加强杆连接加强筋和连接杆240，从而提高连接杆240与风叶100的连接稳定性，并且，加强筋提高了风叶100的抗变形能力。

针对于发电机300的具体结构，本申请至少包括两种发电机300的设置形式，其中，第一种发电机300为转子在内、定子在外的设置形式，具体来说：

第一种发电机300还包括机壳340，具体来说，机壳340设置在柱子400的顶端，转子部包括有竖直设置的转轴320、套设于转轴320的磁体330，定子部包括有围绕磁体330外侧设置的线圈310，线圈310和磁体330皆设置于机壳340内，具体来说，线圈310设置固定在机壳340的内壁，磁体330通过转轴320可转动的设置在线圈310中间；转轴320的上端穿设机壳340，使得转轴320的上端裸露于机壳340外；连接部为风叶安装盘210，风叶安装盘210固定设置于转轴320的上端，具体来说，转轴320通过设置健销321卡接于风叶安装盘210，风叶安装盘210套着转轴320，风叶安装盘210与转轴320顶端螺纹螺母固定连接。

可以理解的是，当风叶100被风力推动时，风叶100通过连接杆240、支撑杆230、风叶安装盘210带动转轴320转动，转轴320带动磁体330在线圈310内旋转，从而，线圈310切割磁体330所产生的磁场从而产生电流。

针对于磁体330的具体结构，在本实施例中，磁体330包括多个磁瓦331，磁瓦331首尾相连构成环状结构，在其他实施例中，磁体330也可以为多级磁环。

为了降低承载转轴320转动时的轴承351摩擦力，机壳340的内腔的底部设置有第一安装盘344，第一安装盘344的上端设置有第一磁铁345，转轴320的下端设置有第二安装盘323，第二安装盘323的下端设置有第二磁铁324，第一磁铁345和第二磁铁324相对设置，且第一磁铁345和第二磁铁324相对的一侧磁极相同，且相互相斥。

根据同性相斥的原理，第二磁铁324将在磁力的作用下浮起，需要说明的是，转轴320可上下活动的穿设机壳340的上端；在第二磁铁324悬浮的同时，通过第二安装盘323使得转轴320也能够悬浮，以减少承载转轴320的轴承351在转动过程中所收到的压力摩擦力，从而提高转轴320的旋转速度，提高发电机300的能量转化率，还能提高转子部的轴承351使用寿命。

为了进一步减少转轴320转动时的摩擦，发电机300还包括第一轴承351，转轴320可活动的穿设第一轴承351的内圈，使得转轴320能够在第一轴承351固定的情况下依然能够悬浮；机壳340的内壁设置有限位块341，限位块341围绕第一轴承351设置，具体来说，限位块341的呈内部中空的圆柱结构，且第一轴承351的外圈与限位块341相连接，即与限位块341的内壁相连接。

可以理解的是，转轴320外侧套设第一轴承351，并通过第一轴承351与限位块341相连接，通过第一轴承351能够减少转轴320旋转时的摩擦，通过限位块341能够固定并限制第一轴承351位置。

另外，第一轴承351可以包括至少两个，至少一个设置在靠近转轴320上端的位置，至少一个设置在靠近转轴320下端的位置，即至少两个第一轴承351分别位于磁体330的上下两侧，并且机壳340对应每个第一轴承351皆形成有限位块341。

为了避免转轴320脱出机壳340，转轴320上设置有两处台阶环322，台阶环322设置于第一轴承351与磁体330之间，在转轴320上下活动时，台阶环322能够与第一轴承351相抵，以限制转轴320的上下滑动的距离空间。

具体来说，机壳340内形成上下两个腔室，转轴320穿过两个腔室，上端穿过上腔室342的顶部、中部位于上腔室342内、下端位于下腔室343内；磁体330位于上腔室342内，线圈310固定于上腔室342的内壁，并且限位块341包括两个，两个限位块341形成于上腔室342的顶壁和底壁，对应地，设置有两个第一轴承351；第一安装盘344和第一磁铁345设置在下腔室343的底壁，对应地，第二安装盘323和第二磁铁324也位于下腔室343内。

可以理解的是，在转轴320向上滑动过高时，位于磁体330上方的台阶环322能够与位于上腔室342的上壁的第一轴承351相抵接，避免转轴320脱出机壳340；向下滑动过低时，位于磁体330下方的台阶环322能够与位于上腔室342的下壁的第一轴承351相抵接，需要说明的是，台阶环322与第一轴承351之间的间距小于第一磁铁345与第二磁铁324之间的间距，从而，避免第一磁铁345与第二磁铁324相撞损坏。

第二种发电机300为转子在外、定子在内的设置形式，具体来说：

定子部包括固定设置的中心轴360、围绕中心轴360设置的线圈310，转子部包括磁体330、转子外壳370，转子外壳370可转动的架设于中心轴360，且线圈310置于转子外壳370内，磁体330设置于转子外壳370的内壁，磁体330围绕线圈310设置；连接结构200为连接架220，连接架220架设于转子外壳370外部的上下两侧。

可以理解的是，当风推动风叶100转动时，风叶100通过连接架220带动转子外壳370绕中心轴360旋转，从而磁体330绕线圈310旋转，线圈310切割磁铁所产生的磁场，从而产生电流。

在本实施例中，连接架220包括上圆盘、下圆盘，上圆盘和下圆盘分别连接转子外壳370的上下两侧，且，上圆盘和下圆盘之间通过螺丝连接，使得在风叶的带动下上圆盘和下圆盘能够同步转动。

为了固定中心轴360，第二种发电机300还包括固定设置的固定套筒380，中心轴360固定设置于固定套筒380内，具体来说，固定套筒380设置在柱子400的上端；连接架220的下部与固定套筒380转动连接，具体来说，在本实施中，连接架220的下部位于固定套筒380内，在其他实施例中，也可以位于固定套筒380的外侧；转子外壳370和中心轴360之间设置有第二轴承352，转子外壳370和固定套筒380之间设置有第三轴承353。

可以理解的是，中心轴360通过固定套筒380固定在柱子400上，而风叶100被风推动时，连接架220会相对于固定套筒380转动，并且通过第二轴承352与第三轴承353能够减少连接架220转动过程中与中心轴360、固定套筒380之间的摩擦，提高风能转化效果。

针对于固定套筒380与中心轴360的具体连接方式，固定套筒380内水平架设有长杆381，长杆381与固定套筒380可拆卸连接，长杆381上设置有活动套筒382，中心轴360插设于活动套筒382内。

可以理解的是，中心轴360的下端通过活动套筒382以及长杆381固定于固定套筒380内，由于长杆381与固定套筒380可拆卸连接，以便于活动套筒382在安装、维修等过程中的拆装。具体来说，活动套筒382与长杆381也可拆卸连接，进一步提高可拆卸性。

在本实施例中，长杆381为螺丝、螺柱、螺杆等连接件，穿设并螺纹连接固定套筒380以及活动套筒382的侧壁。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.垂直式风力发电装置，其特征在于，包括：

风叶，呈半圆球结构；

连接结构；

发电机，包括定子部和转子部，所述定子部和所述转子部可相对运动配合产生电流；所述转子部通过所述连接结构与所述风叶的背风面连接。

2.根据权利要求1所述的垂直式风力发电装置，其特征在于，所述连接结构包括连接部、支撑杆、连接杆，所述连接部设置于所述转子部，所述支撑杆包括至少两根，并与所述连接部构成三角结构；所述连接杆的两端分别连接于所述支撑杆交接处以及所述风叶的背风面的中心。

3.根据权利要求2所述的垂直式风力发电装置，其特征在于，所述发电机还包括机壳，所述转子部包括有竖直设置的转轴、套设于所述转轴的磁体，所述定子部包括有围绕所述磁体外侧设置的线圈，所述线圈和所述磁体皆设置于所述机壳内，所述转轴的上端穿设所述机壳；所述连接部为风叶安装盘，所述风叶安装盘固定设置于所述转轴的上端。

4.根据权利要求3所述的垂直式风力发电装置，其特征在于，所述机壳的内腔的底部设置有第一安装盘，所述第一安装盘的上端设置有第一磁铁，所述转轴的下端设置有第二安装盘，所述第二安装盘的下端设置有第二磁铁，所述第一磁铁和所述第二磁铁相对设置，且所述第一磁铁和所述第二磁铁相对的一侧磁极相同。

5.根据权利要求3所述的垂直式风力发电装置，其特征在于，所述发电机还包括第一轴承，所述转轴可活动的穿设所述第一轴承的内圈，所述机壳的内壁设置有限位块，所述限位块围绕所述第一轴承设置，且所述第一轴承的外圈与所述限位块相连接。

6.根据权利要求5所述的垂直式风力发电装置，其特征在于，所述转轴上设置有台阶环，所述台阶环设置于所述第一轴承与所述磁体之间。

7.根据权利要求2所述的垂直式风力发电装置，其特征在于，所述定子部包括固定设置的中心轴、围绕所述中心轴设置的线圈，所述转子部包括磁体、转子外壳，所述转子外壳可转动的架设于所述中心轴，且所述线圈置于所述转子外壳内，所述磁体设置于所述转子外壳的内壁，所述磁体围绕所述线圈设置；所述连接结构为连接架，所述连接架架设于所述转子外壳外部的上下两侧。

8.根据权利要求7所述的垂直式风力发电装置，其特征在于，所述发电机还包括固定设置的固定套筒，所述中心轴固定设置于所述固定套筒内，所述连接架的下部与所述固定套筒转动连接；所述转子外壳和所述中心轴之间设置有第二轴承，所述转子外壳和所述固定套筒之间设置有第三轴承。

9.根据权利要求8所述的垂直式风力发电装置，其特征在于，所述固定套筒内水平架设有长杆，所述长杆与所述固定套筒可拆卸连接，所述长杆上设置有活动套筒，所述中心轴插设于所述活动套筒内。

10.根据权利要求3和权利要求7中任一项所述的垂直式风力发电装置，其特征在于，所述磁体包括多个磁瓦，所述磁瓦首尾相连构成环状结构。

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