專利名稱：垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體的涉及一種垂直型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著能源危機(jī)越來(lái)越嚴(yán)重，風(fēng)電作為一種清潔能源，越來(lái)越受到重視。中國(guó)風(fēng)電事業(yè)發(fā)展迅猛，尤其是在十一五期間，風(fēng)電行業(yè)得到了國(guó)家大力的支持，2006年我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)總?cè)萘繛?588兆瓦，2008年末為1212兆瓦，截止到2010年6月，中國(guó)風(fēng)力發(fā)電能力為 33800兆瓦。一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以劃分為兩類，即水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，顧名思義，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直，葉片個(gè)數(shù)一般為2至3片， 葉片少的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在高速運(yùn)行時(shí)具有較高的風(fēng)能利用率，但起動(dòng)風(fēng)速較高。另一種為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸與地面垂直。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是不需要對(duì)風(fēng)，可以利用任何風(fēng)輪四周的風(fēng)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般運(yùn)用于小型風(fēng)力發(fā)電，非常適合民用發(fā)電。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)有很多種，其中研究較為廣泛的兩種是達(dá)里厄風(fēng)輪和薩渥紐斯風(fēng)輪。達(dá)里厄風(fēng)輪為升力型風(fēng)輪，特點(diǎn)是啟動(dòng)風(fēng)速大，風(fēng)能利用率高。薩渥紐斯風(fēng)輪又稱S 型風(fēng)輪，為阻力型風(fēng)輪，其特點(diǎn)是啟動(dòng)風(fēng)速低，風(fēng)能利用率低。申請(qǐng)?zhí)枮镃N 200910262634. 3的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括支撐柱，該支撐柱上間隔地設(shè)有上端轉(zhuǎn)動(dòng)件、下端轉(zhuǎn)動(dòng)件；由支撐柱支承的多個(gè)卷曲成形的風(fēng)葉，該風(fēng)葉的上端與上端轉(zhuǎn)動(dòng)件固定連接，該風(fēng)葉的下端與下端轉(zhuǎn)動(dòng)件固定連接，上端轉(zhuǎn)動(dòng)件和下端轉(zhuǎn)動(dòng)件可相對(duì)于支撐柱轉(zhuǎn)動(dòng)；上端轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、下端轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，上端轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)分別與上端轉(zhuǎn)動(dòng)件以及上驅(qū)動(dòng)件接合，下端轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)分別與下端轉(zhuǎn)動(dòng)件以及下驅(qū)動(dòng)件接合， 從而分別將上端轉(zhuǎn)動(dòng)件、下端轉(zhuǎn)動(dòng)件的在水平平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為上驅(qū)動(dòng)件和下驅(qū)動(dòng)件在垂直平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)；與發(fā)電機(jī)連接的動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，由下驅(qū)動(dòng)件驅(qū)動(dòng)。該垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用達(dá)里厄Φ型結(jié)構(gòu)，風(fēng)葉兩端固定在支撐柱上，雖然從一定程度上解決了垂直風(fēng)力發(fā)電主軸結(jié)構(gòu)不穩(wěn)的缺點(diǎn)，但是該垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)還存在啟動(dòng)性能差得缺陷。申請(qǐng)?zhí)枮镃N 201010176426. 4的中國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種混合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括達(dá)里厄風(fēng)輪、達(dá)里厄風(fēng)輪連桿、轉(zhuǎn)軸、S型風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)，其中所述S型風(fēng)輪具有上隔板、下隔板以及S型風(fēng)輪葉片，該S型風(fēng)輪葉片能夠在上隔板或下隔板上的葉片軌道內(nèi)移動(dòng)；混合垂直軸發(fā)電機(jī)還包括S型風(fēng)輪自動(dòng)閉合系統(tǒng)，其設(shè)置在S型風(fēng)輪的上隔板或下隔板上，該S型風(fēng)輪自動(dòng)閉合系統(tǒng)能夠根據(jù)發(fā)電機(jī)所處狀態(tài)的不同而改變各S型風(fēng)輪葉片之間的相對(duì)位置，進(jìn)而改變S型風(fēng)輪的迎風(fēng)面積，實(shí)現(xiàn)在不改變發(fā)電機(jī)的最大啟動(dòng)力矩的情況下，降低其在正常運(yùn)行時(shí)的阻力。該混合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)將達(dá)里厄風(fēng)輪和S型風(fēng)輪安裝在同一根轉(zhuǎn)軸之上，且在S型風(fēng)輪上加裝了一個(gè)S型風(fēng)輪自動(dòng)閉合裝置，可以根據(jù)發(fā)電機(jī)的運(yùn)行情況來(lái)改變S型葉輪葉片之間的相對(duì)位置，雖然在一定程度上降低了混合型垂直軸風(fēng)力機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)的阻力，使整個(gè)系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可以更加高效，但是該混合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的S型風(fēng)輪自動(dòng)閉合裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制不便?；谏鲜霈F(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)存在的缺點(diǎn)，本發(fā)明旨在探索一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，使得該垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)兼具阻力型風(fēng)輪較好的啟動(dòng)性能和升力型風(fēng)輪較高的風(fēng)能利用率，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且能夠兼具采用阻力型風(fēng)輪的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的較好的啟動(dòng)性能和采用升力型風(fēng)輪的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的較高的風(fēng)能利用率。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)輪、轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機(jī)， 所述風(fēng)輪包括一組葉片組或至少兩組呈環(huán)形均布設(shè)置的葉片組，所述每組葉片組包括至少三只相互平行且呈弧形排列的葉片，所述葉片兩端分別與設(shè)置在頂端的頂蓋和設(shè)置下端的底座固定連接，所述轉(zhuǎn)軸的輸入端與所述底座相連并與底座同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)軸的輸出端通過(guò)連接裝置與所述發(fā)電機(jī)相連。進(jìn)一步，所述連接裝置包括設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的變速箱，所述變速箱的輸出軸與發(fā)電機(jī)軸之間通過(guò)聯(lián)軸器相連。進(jìn)一步，所述連接裝置還包括設(shè)置在所述變速箱與底座之間的離合器。進(jìn)一步，所述發(fā)電機(jī)外設(shè)有外殼，所述轉(zhuǎn)軸延伸穿過(guò)外殼與所述離合器相連，所述轉(zhuǎn)軸與所述外殼之間設(shè)有由上軸承、下軸承和位于上軸承與下軸承之間的軸套組成的雙軸承結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，所述外殼上設(shè)有外殼蓋。進(jìn)一步，所述葉片為機(jī)翼形葉片。本發(fā)明的有益效果為1、本發(fā)明通過(guò)設(shè)置一組葉片組或多組呈環(huán)形均布布置的葉片組，且每組的葉片相互平行并呈弧形排列，在獲得較大的升力型風(fēng)能的同時(shí)，又能獲得阻力型風(fēng)能，因此，采用本發(fā)明的風(fēng)輪既具有升力型風(fēng)輪具有較高的風(fēng)能利用率的優(yōu)點(diǎn)，又兼具阻力型風(fēng)輪具有較好的啟動(dòng)性能；2、通過(guò)在轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機(jī)之間設(shè)置變速箱和離合器，變速箱能夠?qū)L(fēng)輪的轉(zhuǎn)速增加或降低為發(fā)電機(jī)需要的轉(zhuǎn)速，且當(dāng)風(fēng)速過(guò)大時(shí)，斷開(kāi)離合器能有效保護(hù)發(fā)電機(jī)不受損害；3、通過(guò)在轉(zhuǎn)軸與外殼之間設(shè)置裝軸承結(jié)構(gòu)，可使轉(zhuǎn)軸運(yùn)行更加平穩(wěn)；4、將葉片設(shè)置為機(jī)翼形葉片，不僅能夠獲得較高的風(fēng)能轉(zhuǎn)化率，而且葉片采用機(jī)翼形葉片，同一組葉片組相鄰兩葉片之間形成風(fēng)道，風(fēng)道的中間部分較其兩端窄，形成半風(fēng)道式風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高風(fēng)能利用率。


圖1為本發(fā)明垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為第一實(shí)施例垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主視圖3為第一實(shí)施例垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪葉片布置圖；圖4為本發(fā)明垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)第二實(shí)施例的葉輪葉片布置圖；圖5為本發(fā)明垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)第三實(shí)施例的葉輪葉片布置圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1-頂蓋；2-葉片；3-底座；4-軸套；5-外殼；6_聯(lián)軸器-J-發(fā)電機(jī)；8_變速箱； 9-離合器；10-下軸承；11-上軸承；12-軸承蓋；13-外殼蓋；14-轉(zhuǎn)軸。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作詳細(xì)說(shuō)明。第一實(shí)施例如圖1所示，為本發(fā)明垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)包括風(fēng)輪、轉(zhuǎn)軸14和發(fā)電機(jī)7，風(fēng)輪包括一組葉片組或至少兩組呈環(huán)形均布設(shè)置的葉片組，每組葉片組包括至少三只相互平行且呈弧形排列的葉片2，葉片2兩端分別與設(shè)置在頂端的頂蓋1和設(shè)置下端的底座3固定連接，轉(zhuǎn)軸14的輸入端與底座3相連接并與底座3同步轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸14的輸出端通過(guò)連接裝置與發(fā)電機(jī)7相連。本實(shí)施例的風(fēng)輪包括兩個(gè)呈環(huán)形均布設(shè)置的葉片組，每組葉片組包括5只葉片2，5只葉片之間相互平行布置且5只葉片2之間排列成弧形，如圖3所示。本實(shí)施例通過(guò)設(shè)置兩組呈環(huán)形均布布置的葉片組，且每組的葉片2相互平行并呈弧形排列，在獲得較大的升力型風(fēng)能的同時(shí)，又能獲得阻力型風(fēng)能，因此，采用本實(shí)施例的風(fēng)輪既具有升力型風(fēng)輪較高的風(fēng)能利用率的優(yōu)點(diǎn)，又兼具阻力型風(fēng)輪具有較好的啟動(dòng)性能。作為本實(shí)施例的一種改進(jìn)，連接裝置包括設(shè)置在轉(zhuǎn)軸14上的變速箱8，變速箱8的輸出軸與發(fā)電機(jī)軸之間通過(guò)聯(lián)軸器6相連，通過(guò)設(shè)置變速箱8能將風(fēng)輪較快/較慢的轉(zhuǎn)速降低/增加為發(fā)電機(jī)7所需的轉(zhuǎn)速進(jìn)行發(fā)電。
作為本實(shí)施例的一種改進(jìn)，連接裝置還包括設(shè)置在變速箱8與底座3之間的離合器9，通過(guò)設(shè)置離合器9，當(dāng)風(fēng)力較大，風(fēng)力轉(zhuǎn)速過(guò)快時(shí)，斷開(kāi)離合器能有效保護(hù)發(fā)電機(jī)7不受fe舍。作為本實(shí)施例的一種改進(jìn)，發(fā)電機(jī)7外設(shè)有外殼5，轉(zhuǎn)軸14延伸穿過(guò)外殼5與離合器9相連，轉(zhuǎn)軸14與外殼5之間設(shè)有由上軸承11、下軸承10和位于上軸承11與下軸承10 之間的軸套4組成的雙軸承結(jié)構(gòu)，發(fā)電機(jī)7固定安裝在外殼5內(nèi)，如圖2所示。通過(guò)設(shè)置雙軸承結(jié)構(gòu)，可使轉(zhuǎn)軸運(yùn)行更加平穩(wěn)。優(yōu)選的，外殼5上設(shè)有外殼蓋13，通過(guò)設(shè)置外殼13能夠便于發(fā)電機(jī)7和外殼5內(nèi)的其他裝置的維護(hù)。作為本實(shí)施例的一種改進(jìn)，所述葉片2采用機(jī)翼形葉片，將葉片2設(shè)置為機(jī)翼形葉片，不僅能夠獲得較高的風(fēng)能轉(zhuǎn)化率，而且葉片3采用機(jī)翼形葉片，同一組葉片組相鄰兩葉片之間形成風(fēng)道，風(fēng)道的中間部分較其兩端窄，形成半風(fēng)道式風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高風(fēng)能利用率。第二實(shí)施例如圖4所示，為本發(fā)明垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)第二實(shí)施例的葉輪葉片布置圖，本實(shí)施例的葉輪包括一組葉片組，該葉片組包括3只葉片2，每只葉片2之間呈平行設(shè)置，3只葉片
52不在一條直線上且布置成弧形。本實(shí)施例通過(guò)設(shè)置一組葉片組，且葉片2相互平行并呈弧形排列，在獲得較大的升力型風(fēng)能的同時(shí)，又能獲得阻力型風(fēng)能，因此，采用本實(shí)施例的風(fēng)輪既具有升力型風(fēng)輪較高的風(fēng)能利用率的優(yōu)點(diǎn)，又兼具阻力型風(fēng)輪具有較好的啟動(dòng)性能。本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同，不再一一累述。第三實(shí)施例如圖5所示，為本發(fā)明垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)第三實(shí)施例的葉輪葉片布置圖，本實(shí)施例的葉輪包括三組呈環(huán)形均布布置的葉片組，每個(gè)葉片組包括7只相互平行設(shè)置的葉片2， 每個(gè)葉片組的7只葉片2排列為弧形。本實(shí)施例通過(guò)設(shè)置三組葉片組，且每組葉片組的7只葉片2相互平行并呈弧形排列，在獲得較大的升力型風(fēng)能的同時(shí)，又能獲得阻力型風(fēng)能，因此，采用本實(shí)施例的風(fēng)輪既具有升力型風(fēng)輪較高的風(fēng)能利用率的優(yōu)點(diǎn)，又兼具阻力型風(fēng)輪具有較好的啟動(dòng)性能。本實(shí)施例的其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例相同，不再一一累述。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)輪、轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機(jī)，其特征在于所述風(fēng)輪包括一組葉片組或至少兩組呈環(huán)形均布設(shè)置的葉片組，所述每組葉片組包括至少三只相互平行且呈弧形排列的葉片，所述葉片兩端分別與設(shè)置在頂端的頂蓋和設(shè)置下端的底座固定連接，所述轉(zhuǎn)軸的輸入端與所述底座相連并與底座同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)軸的輸出端通過(guò)連接裝置與所述發(fā)電機(jī)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述連接裝置包括設(shè)置在轉(zhuǎn)軸上的變速箱，所述變速箱的輸出軸與發(fā)電機(jī)軸之間通過(guò)聯(lián)軸器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述連接裝置還包括設(shè)置在所述變速箱與底座之間的離合器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述發(fā)電機(jī)外設(shè)有外殼，所述轉(zhuǎn)軸延伸穿過(guò)外殼與所述離合器相連，所述轉(zhuǎn)軸與所述外殼之間設(shè)有由上軸承、下軸承和位于上軸承與下軸承之間的軸套組成的雙軸承結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述外殼上設(shè)有外殼蓋。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述葉片為機(jī)翼形葉片。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)輪、轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)輪包括一組葉片組或至少兩組呈環(huán)形均布設(shè)置的葉片組，所述每組葉片組包括至少三只相互平行且呈弧形排列的葉片，所述葉片兩端分別與設(shè)置在頂端的頂蓋和設(shè)置下端的底座固定連接，所述轉(zhuǎn)軸的輸入端與所述底座相連并與底座同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述轉(zhuǎn)軸的輸出端通過(guò)連接裝置與所述發(fā)電機(jī)相連。本發(fā)明通過(guò)設(shè)置一組葉片組或多組呈環(huán)形均布布置的葉片組，且每組的葉片相互平行并呈弧形排列，在獲得較大的升力型風(fēng)能的同時(shí)，又能獲得阻力型風(fēng)能，因此，采用本發(fā)明的風(fēng)輪既具有升力型風(fēng)輪具有較高的風(fēng)能利用率的優(yōu)點(diǎn)，又兼具阻力型風(fēng)輪具有較好的啟動(dòng)性能的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F03D3/06GK102400854SQ201110340968
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者徐愛(ài)群, 毛華鋒, 胡樹(shù)根, 諶忠瑞, 郭曉梅 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)