專利名稱：一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供了一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，它屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，它可應(yīng)用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之中。
技術(shù)背景垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)型式有多種，目前還沒有定型，尚處在不斷創(chuàng)新、改進(jìn)和提高的過程。目前出現(xiàn)過的結(jié)構(gòu)型式，大都屬于“H”型。它們的特點(diǎn)是葉片立式布置， 與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主軸相平行；采用常規(guī)的內(nèi)轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)；葉片為安裝角不變的固定式安裝結(jié)構(gòu)；葉片用金屬構(gòu)件與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子輸出軸的聯(lián)軸器固定連接。對于不同類型的產(chǎn)品，其具體的結(jié)構(gòu)是會有所區(qū)別。有一類產(chǎn)品把發(fā)電機(jī)置于風(fēng)輪體的中間位置，發(fā)電機(jī)輸出軸端的聯(lián)軸器用二根上下傾斜的金屬構(gòu)件與葉片固定連接(參見附


圖1)。這種結(jié)構(gòu)型式存在一些的缺點(diǎn)由于葉片和發(fā)電機(jī)之間有傾斜的金屬構(gòu)件，當(dāng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時傾斜的金屬構(gòu)件對氣流的擾動，會影響氣流對后續(xù)葉片的作功，使風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率下降；風(fēng)輪體的重量和氣流作用于葉片上的作用力最終轉(zhuǎn)換為軸承的軸向負(fù)荷和徑向負(fù)荷，全部由發(fā)電機(jī)的軸承來承受，特別當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率不斷提高時，其軸承的負(fù)荷會變得越來越大，對發(fā)電機(jī)的工作壽命會有影響；傾斜的金屬構(gòu)件與葉片固定連接的型式是很難采用轉(zhuǎn)動式葉片的結(jié)構(gòu)， 使這項(xiàng)新技術(shù)難以得到推廣。另一類產(chǎn)品把發(fā)電機(jī)置于風(fēng)輪體的底部位置。為了使葉片與發(fā)電機(jī)輸出軸相連接，則在發(fā)電機(jī)輸出端處設(shè)置一根長的立軸，用聯(lián)軸器把立軸與發(fā)電機(jī)輸出軸固定連接。在立軸上分別設(shè)置二個軸套，用來固定懸臂橫梁。在上、下二片懸臂橫梁的端部固定葉片(參見附圖2)。這種結(jié)構(gòu)型式已沒有傾斜的金屬構(gòu)件，消除了對氣流的擾動，但它還存在著與上述產(chǎn)品其它類同的缺點(diǎn)風(fēng)輪體的重量和氣流作用于葉片上的作用力最終轉(zhuǎn)換為軸承的軸向負(fù)荷和徑向負(fù)荷全部由發(fā)電機(jī)的軸承來承受，尤其是這類產(chǎn)品有一根長的立軸，懸臂結(jié)構(gòu)，氣流作用于風(fēng)輪體上所有的作用力轉(zhuǎn)換為軸承的徑向負(fù)荷特別大，對發(fā)電機(jī)的工作壽命會有影響；懸臂橫梁與葉片固定連接很難采用轉(zhuǎn)動式葉片的結(jié)構(gòu)， 使這項(xiàng)新技術(shù)也難以得到推廣；由于長立軸是懸臂結(jié)構(gòu)，對立軸的加工和葉片安裝都提出了較高的要求，否則會影響機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。綜上所述，目前垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組“H”型的結(jié)構(gòu)型式均存在著一些缺點(diǎn)，有待改進(jìn)提高。目前在沒有更好的結(jié)構(gòu)型式下，它們?nèi)栽谥行⌒痛怪陛S風(fēng)力發(fā)電機(jī)中得到應(yīng)用。隨著垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率不斷提高，人們對它的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率的提高更為關(guān)注；轉(zhuǎn)動式葉片及葉片安裝角控制等新技術(shù)的采用，更為迫切；機(jī)組功率的提高，伴隨著機(jī)組重量和尺寸的加大，對機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性和工作可靠性將會提出更高的要求。上述二類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)型式已不能適應(yīng)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展形勢的需要，期待著出現(xiàn)一種更適用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)型式，希望它能消除目前垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)型式中的不足。
發(fā)明內(nèi)容[0004]本實(shí)用新型提供了一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。它的結(jié)構(gòu)型式是葉片安裝在二根互相平行的懸臂橫梁之間，而二根懸臂橫梁又與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)支撐立柱相連接，呈“中”字型。這種結(jié)構(gòu)型式的特點(diǎn)是沒有懸臂結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)主軸，只有一根不旋轉(zhuǎn)支撐立柱，消除了懸臂主軸而產(chǎn)生的的旋轉(zhuǎn)晃動，提高了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)性，特別是大中型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這種結(jié)構(gòu)型式還改善了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的受力狀態(tài)， 能克服“H”型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)型式中的不足，能分流部分軸向力，減小徑向力，以減輕發(fā)電機(jī)滾動軸承的負(fù)荷，能減輕重量，降低成本，能降低機(jī)組加工和安裝的要求。此外， 這種結(jié)構(gòu)型式為轉(zhuǎn)動式葉片的采用創(chuàng)造條件。本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是1.垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)支撐立柱構(gòu)建采用了外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)G)，它的外殼是旋轉(zhuǎn)的，而它的中心軸固定不旋轉(zhuǎn)的；其葉片安裝在二根互相平行的懸臂橫梁之間，而二根懸臂橫梁又與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱相連接，結(jié)構(gòu)型式呈“中”字型； 它沒有懸臂結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)主軸，只有一根不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱；該不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱是由薄壁管材制成的上立柱(1 、外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(1 和薄壁管材制成的下立柱(2)組成；外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(1 上連接上立柱(12)，下連接下立柱O)；為實(shí)施連接， 外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(15)的二端必須外伸于外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)(4)之外，它的上端設(shè)置發(fā)電機(jī)上法蘭(14)，它的下端設(shè)置發(fā)電機(jī)下法蘭(16)；在上立柱(1 的下端設(shè)置上立柱法蘭(13)，在下立柱O)的上端設(shè)置下立柱法蘭(3)；外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(1 向上用發(fā)電機(jī)上法蘭(14)和上立柱法蘭(1 對接固定，向下用發(fā)電機(jī)下法蘭(16)和下立柱法蘭C3)對接固定；這樣便構(gòu)成“中”字型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱。2.懸臂橫梁與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)支撐立柱之間的連接方法如下下懸臂橫梁 (5)安裝于外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的外殼之上，用螺釘固定連接，確定了下懸臂橫梁(5)的軸向位置，但又能隨著外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)(4) 一起旋轉(zhuǎn)；上懸臂橫梁(8)安裝于帶有法蘭結(jié)構(gòu)的滾動軸承座(11)之上，用螺釘連接固定，滾動軸承(9)的內(nèi)圈套裝于上立柱(1 的頂部，滾動軸承(9)的外圈壓入滾動軸承座(11)內(nèi)，并用軸承壓板(10)固定，這樣便確定了上懸臂橫梁(8)的軸向位置，也能以上立柱(1 為軸而旋轉(zhuǎn)；風(fēng)輪體通過上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁(5)以二支點(diǎn)型式支撐在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱之上。3.葉片與懸臂橫梁之間的連接方法如下葉片安裝于上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁(5)之間，上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁(5)互相平行并垂直于外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(15)，上懸臂橫梁⑶和下懸臂橫梁(5)之間距離應(yīng)大于葉片的高度，以便葉片(6)的安裝；葉片(6)的上下二端均設(shè)置帶有螺紋的小軸，分別安裝于上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁(5)之中，在調(diào)整好葉片㈩)的安裝角后并用螺母(7)緊固。由于這種結(jié)構(gòu)不存在傾斜的金屬構(gòu)件，可減少對氣流的擾動。同時也適用于轉(zhuǎn)動式葉片的采用。由于葉片的重量是通過上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁(5)作用到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)支撐立柱，滾動軸承(9) 和外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的軸承將同時受力，使外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的軸承因滾動軸承(9)的分流作用，使它承受的軸向負(fù)荷減小。氣流作用于葉片上的作用力也通過上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁( 傳遞到不旋轉(zhuǎn)支撐立柱上，由于是雙支點(diǎn)型式，使作用到外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)(4) 軸承上的徑向力大為減小。4.風(fēng)輪體的上立柱(12)是不旋轉(zhuǎn)的，采用重量輕，剛度好的大直徑空心薄壁管材制成，加工和安裝簡單。與“H”型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出軸為實(shí)心和旋轉(zhuǎn)的相比，其優(yōu)越性被顯示出來。5.外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)(4)置于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)支撐立柱的中間，即為上立柱(1 之下，下立柱( 之上，而又處于風(fēng)輪體的底部；降低機(jī)組的重心，提高機(jī)組運(yùn)行的平穩(wěn)性。本實(shí)用新型的有益效果是風(fēng)輪體以二支點(diǎn)型式支撐在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)支撐立柱上，消除了因懸臂結(jié)構(gòu)的主軸造成旋轉(zhuǎn)晃動，提高了機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)性，改善機(jī)組的受力方式，可減輕發(fā)電機(jī)軸承的負(fù)荷；以不旋轉(zhuǎn)支撐立柱替代旋轉(zhuǎn)立軸，用大直徑空心薄壁管材替代實(shí)心軸，減輕重量，降低加工和安裝要求；這種結(jié)構(gòu)型式還適宜于采用轉(zhuǎn)動式葉片和葉片安裝角控制技術(shù)，使垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率得到提高。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖1是“H”型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖2是“H”型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖3是本實(shí)用新型“中”字型結(jié)構(gòu)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.拉緊索；2.下立柱；3.下立柱法蘭；4.外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)；5.下懸臂橫梁； 6.葉片；7.螺母；8.上懸臂橫梁；9.滾動軸承；10.軸承壓板；11.滾動軸承座；12.上立柱； 13.上立柱法蘭；14.發(fā)電機(jī)上法蘭；15.外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸；16.發(fā)電機(jī)下法蘭。
具體實(shí)施方式
圖3是“中”字型結(jié)構(gòu)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)示意圖。在“中”字型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組內(nèi)有一根不旋轉(zhuǎn)支撐立柱，由薄壁管材制成的上立柱(12)、外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(1 和薄壁管材制成的下立柱( 組成。外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(1 上連接上立柱(12)，下連接下立柱O)。為實(shí)施連接，外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(1 的二端必須外伸于外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)(4)之外，它的上端設(shè)置發(fā)電機(jī)上法蘭(14)，它的下端設(shè)置發(fā)電機(jī)下法蘭(16)。在上立柱(1 的下端設(shè)置上立柱法蘭(13)，在下立柱O)的上端設(shè)置下立柱法蘭(3)。外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(1 向上用發(fā)電機(jī)上法蘭(14)和上立柱法蘭 (13)對接固定，向下用發(fā)電機(jī)下法蘭(16)和下立柱法蘭C3)對接固定。這樣便構(gòu)成“中” 字型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱。為提高該不旋轉(zhuǎn)支撐立柱的穩(wěn)定性，在下立柱法蘭(3)處用四條拉緊索(1)與地面固定并拉緊。下懸臂橫梁(5)固定于外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī) (4)的外殼之上，用螺釘連接固定，確定了下懸臂橫梁(5)的軸向位置，但又能隨著外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)(4) 一起旋轉(zhuǎn)。上懸臂橫梁(8)安裝在帶有法蘭結(jié)構(gòu)的滾動軸承座(11)之上，用螺釘連接固定。滾動軸承(9)的內(nèi)圈套裝于上立柱(1 的頂部，滾動軸承(9)的外圈壓入滾動軸承座(11)內(nèi)，并用軸承壓板(10)固定。這樣便確定了上懸臂橫梁(8)的軸向位置，也能以上立柱(1 為軸而旋轉(zhuǎn)。上懸臂橫梁(8)與下懸臂橫梁( 互相平行，均垂直于不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱。上懸臂橫梁(8)與下懸臂橫梁(5)之間的距離略大于葉片(6)的高度，以便葉片(6)的安裝。葉片(6)的上下二端均設(shè)置帶有螺紋的小軸，分別安裝于上懸臂橫梁 (8)和下懸臂橫梁(5)之中，在調(diào)整好葉片(6)的安裝角后并用螺母(7)緊固。風(fēng)輪體的
5上立柱(12)是不旋轉(zhuǎn)的，可采用重量輕，剛度好，大直徑空心薄壁管材制成，加工和安裝簡
權(quán)利要求1.一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于采用了外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)；其葉片安裝在二根互相平行的懸臂橫梁之間，而二根懸臂橫梁又與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱相連接，結(jié)構(gòu)型式呈“中”字型；它沒有懸臂結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)主軸，只有一根不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱；該不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱是由薄壁管材制成的上立柱(12)、外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(15)和薄壁管材制成的下立柱( 組成；外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(巧)上連接上立柱(12)，下連接下立柱O)；為實(shí)施連接，外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(15)的二端必須外伸于外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)(4)之外，它的上端設(shè)置發(fā)電機(jī)上法蘭(14)，它的下端設(shè)置發(fā)電機(jī)下法蘭(16)；在上立柱(1 的下端設(shè)置上立柱法蘭(13)，在下立柱O)的上端設(shè)置下立柱法蘭(3)；外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(1 向上用發(fā)電機(jī)上法蘭(14)和上立柱法蘭(1 對接固定，向下用發(fā)電機(jī)下法蘭(16)和下立柱法蘭C3)對接固定；這樣便構(gòu)成“中”字型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于下懸臂橫梁(5)安裝于外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)的外殼之上，用螺釘連接固定，確定了下懸臂橫梁(5)的軸向位置， 但又能隨著外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)(4) 一起旋轉(zhuǎn)；上懸臂橫梁(8)安裝于帶有法蘭結(jié)構(gòu)的滾動軸承座(11)之上，用螺釘連接固定，滾動軸承(9)的內(nèi)圈套裝于上立柱(1 的頂部，滾動軸承 (9)的外圈壓入滾動軸承座(11)內(nèi)，并用軸承壓板(10)固定，這樣便確定了上懸臂橫梁 (8)的軸向位置，也能以上立柱(1 為軸而旋轉(zhuǎn)；風(fēng)輪體通過上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁(5)以二支點(diǎn)型式支撐在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于葉片安裝于上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁(5)之間，上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁(5)互相平行并垂直于外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)不旋轉(zhuǎn)中心軸(15)，上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁(5)之間的距離應(yīng)大于葉片的高度，以便葉片(6)的安裝；葉片(6)的上下二端均設(shè)置帶有螺紋的小軸，分別安裝于上懸臂橫梁(8)和下懸臂橫梁(5)之中，在調(diào)整好葉片(6)的安裝角后并用螺母(7)緊固。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于風(fēng)輪體的上立柱 (12)可采用重量輕、剛度好的大直徑空心薄壁管材制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)(4) 置于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱的中間，即為上立柱(1 之下，下立柱(2)之上，而又處于風(fēng)輪體的底部。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用外轉(zhuǎn)子發(fā)電機(jī)，并由它的不旋轉(zhuǎn)的中心軸向二端延伸與上立柱和下立柱相連接，構(gòu)成風(fēng)力發(fā)電機(jī)的不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱；它的葉片安裝在二根互相平行的懸臂橫梁之間，而二根懸臂橫梁又與不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱相連接，呈“中”字型；風(fēng)輪體通過上懸臂橫梁和下懸臂橫梁以二支點(diǎn)型式支撐在不旋轉(zhuǎn)的支撐立柱上，消除了“H”型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)因懸臂結(jié)構(gòu)而帶來旋轉(zhuǎn)主軸的晃動，提高了機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)性；同時能改善機(jī)組的受力狀態(tài)，能分流部分軸向力，減小徑向力，以減輕發(fā)電機(jī)軸承的負(fù)荷；降低機(jī)組加工和安裝要求；這種結(jié)構(gòu)型式為轉(zhuǎn)動式葉片的采用創(chuàng)造條件。
文檔編號F03D3/06GK202012451SQ201020662009
公開日2011年10月19日 申請日期2010年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者夏嘉琪 申請人:夏嘉琪