專利名稱：中心固定支承式垂直軸風力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電機，特別是一種結(jié)構(gòu)簡單可靠、運行穩(wěn)定、使用維護方
便、成本低、效率高、壽命長、有效風速范圍寬的多層葉片、中心軸固定支承的風力發(fā)電機，屬于風力發(fā)電領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風能是人類最早利用的最廉價、最方便、最清潔的一種可再生的綠色能源，與傳統(tǒng)能源相比，風力發(fā)電不依賴礦物能源，沒有燃料價格風險，發(fā)電成本穩(wěn)定，也沒有碳排放等環(huán)境成本。因此，風力發(fā)電逐漸成為許多國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，發(fā)展迅速。
風力發(fā)電機是利用風能的主要設(shè)備，它可以分為水平軸風力機和垂直軸風力機兩類。水平
軸風力機的風輪圍繞著一個水平軸旋轉(zhuǎn)，工作時風輪的旋轉(zhuǎn)平面與風向垂直。垂直軸風力
機的風輪圍繞一個垂直軸旋轉(zhuǎn)，主要有利用空氣阻力做功和利用翼型升力做功兩大類。 目前，世界上正在運行的風力發(fā)電機絕大部分是水平軸發(fā)電機，其結(jié)構(gòu)主要由風
輪、低速聯(lián)軸器、增速器、高速聯(lián)軸器、發(fā)電機、塔架、調(diào)速裝置、調(diào)向裝置、制動器等組成。盡
管其應用普遍，但在結(jié)構(gòu)和設(shè)計上還存在一些問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面 (1)風能利用率根據(jù)葉素理論計算垂直軸風輪的風能利用率，得出了利用率不
如水平軸的結(jié)論，但在實際環(huán)境中風向是經(jīng)常變化的，水平軸風輪的迎風面不可能始終對
著風，這就引起了"對風損失"，而垂直軸風輪則不存在這個問題。 (2)風向影響垂直軸風力機可以接受任何方向的來風.不需要水平軸風力機所必須具備的迎風轉(zhuǎn)向(偏航)機構(gòu)。因此，垂直軸風力機的結(jié)構(gòu)比水平軸風力機簡單，成本較低。 (3)風力機結(jié)構(gòu)特點水平軸的發(fā)電機都置于幾十米的高空，而垂直軸的發(fā)電機可以放在風輪的下部或是地面，便于安裝維護。并且水平軸風力機的葉片比垂直軸風力機的葉片相對復雜，加工成本相對較高，而垂直軸風力機的葉片形狀簡單，加工容易，成本低。
(4)環(huán)保問題風力發(fā)電運行對環(huán)境產(chǎn)生的影響主要是產(chǎn)生噪音和對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的影響。水平軸風輪的尖速比一般在5 8左右，在這樣的高速下葉片切割氣流將產(chǎn)生很大的氣動噪音。垂直軸風輪的尖速比則要比水平軸的小的多，一般在3 4.5之間，產(chǎn)生氣動噪音較小，對環(huán)境幾乎沒有影響。 而目前大部分的垂直軸風力發(fā)電機也存在著一定的問題 (1)垂直軸風力發(fā)電機一般都是單層葉片的，葉片較長，在旋轉(zhuǎn)過程中，承受著較大的、周期性的正負載荷的變化，疲勞壽命較短； (2)雖然利用三根纜索固定，但由于中心軸是旋轉(zhuǎn)的及采用單層葉片，脈動比較大，損失了部分風能，機械部件的摩檫損耗大，故障率高； (3)纜索的固定需要較大的空間距離，增加了復雜度，特別是加大了海上施工的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中風力發(fā)電機所面臨的問題，提供一種風能利用率高、成本低、轉(zhuǎn)速低、結(jié)構(gòu)相對簡單、而且運行穩(wěn)定、噪音低、維護方便的中心固定支承式垂直軸風力發(fā)電機。 本發(fā)明的中心固定支承式垂直軸風力發(fā)電機，包括地面基座、中心軸、葉片、發(fā)電
機，其特征在于還包括至少2個定位槽、至少2個定位架、層間傳扭機構(gòu)、小軸承或滑輪，
所述的中心軸垂直固裝在地面基座上，各定位槽分別固裝在中心軸的下部和中心軸的中上
部，各定位架分別經(jīng)小軸承或滑輪安裝在各自對應的定位槽上，層間傳扭機構(gòu)固定連接在
各個定位架之間，葉片經(jīng)葉片架安裝在中心軸中上部的定位架上，發(fā)電機轉(zhuǎn)子經(jīng)支架安裝
在中心軸下部的定位架上，發(fā)電機定子及機殼套裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上并固裝在地面基座上。 所述葉片選用多層葉片，上、下層葉片按平均的角度錯開分布。 所述層間傳扭機構(gòu)選用套筒型傳扭機構(gòu)或鼠籠型傳扭機構(gòu)或網(wǎng)格型傳扭機構(gòu)。 工作時，中心軸固定不動，葉片在風能的作用下通過定位架帶動層間傳扭機構(gòu)經(jīng)
小軸承或滑輪沿定位槽繞中心軸中上部旋轉(zhuǎn)，經(jīng)層間傳扭機構(gòu)帶動下部的定位架沿定位槽
繞中心軸下部旋轉(zhuǎn)，安裝在下部的定位架帶動支架使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。本發(fā)明的
中心固定支承式垂直軸風力發(fā)電機與現(xiàn)有的轉(zhuǎn)達動式垂直軸風力發(fā)電機相比，明顯具有以
下優(yōu)點 1.由于采用中心軸固定支承、多層葉片，并將發(fā)電機固定在地面，可以減輕中心軸的負擔，運行過程中機身穩(wěn)定，脈動小，抗臺風能力強，安裝維修方便。 2.由于采用多層葉片，葉片的長度更短，減小了單個葉片的正負載荷，抗折彎強度
高，使用壽命長、加工簡單、成本低，并容易向大功率發(fā)電機的方向發(fā)展。 3.由于整個電機輸出轉(zhuǎn)矩脈動和電壓脈動小，同時減少了機械部件的摩檫損耗，
降低了能量損耗和故障率，提高了風能利用率。 4.由于不用對風裝置，更適合在風向不定、風力隨時變化的地方安裝使用，可以簡化機身結(jié)構(gòu)，提高了風力機的運行可靠性，且運行條件寬松，可以更有效地利用高速風能。


附圖1是本發(fā)明的中心固定支承式垂直軸風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意 附圖2是附圖1中的A-A向結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參見附圖1和附圖2，圖中的1是中心軸，2是定位槽，3是小軸承或滑輪，4是葉片，5是葉片架，6是層間傳扭機構(gòu)，7是支架，8是發(fā)電機轉(zhuǎn)子，9是發(fā)電機定子，10是機殼，11是地面基座，12是定位架。 本發(fā)明的中心固定支承式垂直軸風力發(fā)電機，其結(jié)構(gòu)包括地面基座11、中心軸1、葉片4、發(fā)電機，還包括至少2個定位槽2、至少2個定位架12、層間傳扭機構(gòu)6、小軸承或滑輪3，所述的中心軸1垂直固裝在地面基座11上，各定位槽2分別固裝在中心軸1的下部和中心軸1的中上部，各定位架12分別經(jīng)小軸承或滑輪3安裝在各自對應的定位槽2上，層間傳扭機構(gòu)6固定連接在各個定位架12之間，葉片4經(jīng)葉片架5安裝在中心軸1中上部的定位架12上，發(fā)電機轉(zhuǎn)子8經(jīng)支架7安裝在中心軸1下部的定位架12上，發(fā)電機定子9及機殼10套裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子8上并固裝在地面基座11上。 所述所述葉片4選用多層葉片，葉片可以采用H型或①型或其它的形狀，上、下層
葉片4按平均的角度錯開分布，可使定位架等轉(zhuǎn)動機構(gòu)的運行更穩(wěn)定。 為了將上、下各定位架相互連為一體而同時轉(zhuǎn)動，所述層間傳扭機構(gòu)6選用套筒
型傳扭機構(gòu)或鼠籠型傳扭機構(gòu)或網(wǎng)格型傳扭機構(gòu)。 工作時，中心軸1固定不動，葉片4在風能的作用下通過定位架12帶動層間傳扭機構(gòu)6經(jīng)小軸承或滑輪3沿定位槽2繞中心軸1中上部旋轉(zhuǎn)，經(jīng)層間傳扭機構(gòu)6帶動下部的定位架12沿定位槽繞中心軸下部旋轉(zhuǎn)，安裝在下部的定位架12帶動支架7使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子8旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。
權(quán)利要求
一種中心固定支承式垂直軸風力發(fā)電機，包括地面基座、中心軸、葉片、發(fā)電機，其特征在于還包括至少2個定位槽、至少2個定位架、層間傳扭機構(gòu)、小軸承或滑輪，所述的中心軸垂直固裝在地面基座上，各定位槽分別固裝在中心軸的下部和中心軸的中上部，各定位架分別經(jīng)小軸承或滑輪安裝在各自對應的定位槽上，層間傳扭機構(gòu)固定連接在各個定位架之間，葉片經(jīng)葉片架安裝在中心軸中上部的定位架上，發(fā)電機轉(zhuǎn)子經(jīng)支架安裝在中心軸下部的定位架上，發(fā)電機定子及機殼套裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上并固裝在地面基座上。
2. 如權(quán)利要求1所述的中心固定支承式垂直軸風力發(fā)電機，其特征在于所述所述葉片選用多層葉片，上、下層葉片按平均的角度錯開分布。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的中心固定支承式垂直軸風力發(fā)電機，其特征在于所述層間傳扭機構(gòu)選用套筒型傳扭機構(gòu)或鼠籠型傳扭機構(gòu)或網(wǎng)格型傳扭機構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明的中心固定支承式垂直軸風力發(fā)電機，包括地面基座、中心軸、葉片、發(fā)電機，還包括至少2個定位槽、至少2個定位架、層間傳扭機構(gòu)、小軸承或滑輪，所述的中心軸垂直固裝在地面基座上，各定位槽分別固裝在中心軸的下部和中心軸的中上部，各定位架分別經(jīng)小軸承或滑輪安裝在各自對應的定位槽上，層間傳扭機構(gòu)固定連接在各個定位架之間，葉片經(jīng)葉片架安裝在中心軸中上部的定位架上，發(fā)電機轉(zhuǎn)子經(jīng)支架安裝在中心軸下部的定位架上，發(fā)電機定子及機殼套裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上并固裝在地面基座上。具有運行穩(wěn)定，脈動小，抗臺風能力強，風能利用效率高，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，壽命長，安裝維修方便等優(yōu)點，更適合在風向不定、風力隨時變化的地方安裝使用。
文檔編號F03D3/06GK101749190SQ20091026298
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者湯瑞源, 顧為東 申請人:江蘇省信息化研究中心