專利名稱：垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置及垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置及垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，已商業(yè)化的風(fēng)機(jī)均是水平橫軸式風(fēng)機(jī)，其典型特征是槳葉圍繞水平橫軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于風(fēng)能利用率很低，要獲得足夠的發(fā)電功率，槳葉半徑均非常大，造成設(shè)備造價(jià)高，安裝、維護(hù)困難、維修費(fèi)用大，同時(shí)風(fēng)機(jī)的使用壽命較短，使得電價(jià)居高不下。與水平橫軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，采用長(zhǎng)形兜體的垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)其風(fēng)能利用率顯著提高，并且在長(zhǎng)形兜體采用對(duì)稱打開的結(jié)構(gòu)后，解決了風(fēng)大停機(jī)或風(fēng)機(jī)風(fēng)速控制的難題，使得垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)商業(yè)化成為可能。在新開發(fā)的大功率的垂直風(fēng)機(jī)中，由于垂直風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速比較慢，垂直風(fēng)機(jī)的功率比較大，例如IOOkw lOOOkw，技術(shù)人員遇到了如何將垂直風(fēng)機(jī)的動(dòng)力傳遞至地面的難題， 造成現(xiàn)有技術(shù)的垂直風(fēng)機(jī)的功率都比較小，沒有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化可并網(wǎng)發(fā)電的垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)可供參考或借鑒。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置及垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，能夠以緊湊的結(jié)構(gòu)將風(fēng)機(jī)動(dòng)力傳遞至地面。為此，本發(fā)明提供了一種垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置，包括塔頂架，其內(nèi)部支撐有朝向地面延伸的中心傳動(dòng)軸；轉(zhuǎn)筒，位于塔頂架的頂部，其上具有用于安裝長(zhǎng)形風(fēng)兜的懸臂； 回轉(zhuǎn)軸承，包括與轉(zhuǎn)筒固定連接的外保持圈和與塔頂架固定連接的內(nèi)保持圈，以及增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括在內(nèi)保持圈上形成的齒圈、在中心傳動(dòng)軸上設(shè)置的中心齒輪、以及在齒圈和中心齒輪之間過渡傳動(dòng)的至少一過渡齒輪。進(jìn)一步地，上述垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置還包括通過傳動(dòng)齒輪與齒圈嚙合傳動(dòng)的剎車機(jī)構(gòu)。進(jìn)一步地，上述垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置還包括與各長(zhǎng)形風(fēng)兜相連并且控制各長(zhǎng)形風(fēng)兜啟閉的拉桿、在轉(zhuǎn)筒中水平設(shè)置的驅(qū)動(dòng)盤、以及設(shè)置在轉(zhuǎn)筒上并驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤相對(duì)轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，其中，驅(qū)動(dòng)盤的盤面上設(shè)有螺旋導(dǎo)軌，各拉桿伸入轉(zhuǎn)筒的內(nèi)腔中并且具有與驅(qū)動(dòng)盤的螺旋導(dǎo)軌傳動(dòng)配合的導(dǎo)槽。進(jìn)一步地，上述電機(jī)的輸出軸上設(shè)有齒輪，驅(qū)動(dòng)盤的盤面上設(shè)有與齒輪嚙合傳動(dòng)的齒圈。進(jìn)一步地，上述沿驅(qū)動(dòng)盤的圓周上設(shè)有用于在下方支撐驅(qū)動(dòng)盤的多個(gè)支撐輥和用于在上方壓下施壓驅(qū)動(dòng)盤的多個(gè)定位壓輥。進(jìn)一步地，上述中心傳動(dòng)軸的位于塔頂架中的部位設(shè)有引入電源的第一電刷機(jī)構(gòu)，中心傳動(dòng)軸的位于轉(zhuǎn)筒的部位設(shè)有引出電源的第二電刷機(jī)構(gòu)，其中，第二電刷機(jī)構(gòu)與電機(jī)電連接。
進(jìn)一步地，上述懸臂包括上懸臂和下懸臂，上述轉(zhuǎn)筒包括安裝上懸臂的上轉(zhuǎn)筒體和安裝下懸臂的下轉(zhuǎn)筒體，其中，上懸臂和下懸臂成對(duì)使用。進(jìn)一步地，上述成對(duì)使用的上懸臂和下懸臂之間呈V形配置，并且上懸臂和下懸臂均為桁架結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，上述至少一過渡齒輪圍繞中心齒輪環(huán)形均布。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括塔頂裝置和安裝在塔頂裝置上的長(zhǎng)形風(fēng)兜，該塔頂裝置為上面所描述的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置。在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)筒和塔頂之間形成由齒圈和中心齒輪之間形成的增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 該增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高度方向上結(jié)構(gòu)緊湊，塔頂和中心傳動(dòng)軸受力合理，解決了如何將垂直風(fēng)機(jī)的動(dòng)力傳遞至地面的難題。除了上面所描述的目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)之外，本發(fā)明具有的其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)，將結(jié)合附圖作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


構(gòu)成本說明書的一部分、用于進(jìn)一步理解本發(fā)明的附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并與說明書一起用來說明本發(fā)明的原理。圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；以及圖3是圖2所示垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置的驅(qū)動(dòng)盤和拉桿之間的配合關(guān)系。附圖標(biāo)記說明
10轉(zhuǎn)筒20長(zhǎng)形風(fēng)兜
11上懸臂12下懸臂
30塔頂架31中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸
40回轉(zhuǎn)軸承41外保持圈
42內(nèi)保持圈50增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
51齒圈52中心齒輪
53過渡齒輪60剎車機(jī)構(gòu)
61傳動(dòng)齒輪70拉桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
71拉桿72驅(qū)動(dòng)盤
73電機(jī)721螺旋導(dǎo)軌
711導(dǎo)槽731齒輪
722齒圈74支撐輥
75定位壓輥81第一電刷機(jī)構(gòu)
82第二電刷機(jī)構(gòu)13上轉(zhuǎn)筒體
14下轉(zhuǎn)筒體90恒速裝置。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1所示垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示，垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置包括轉(zhuǎn)筒10，沿其外周排列有安裝長(zhǎng)形風(fēng)兜20的上懸臂11和下懸臂12 ；塔頂架30，具有向地面垂直延伸的中心傳動(dòng)軸31 ；回轉(zhuǎn)軸承40，包括與轉(zhuǎn)筒固定連接的外保持圈41和與塔架固定連接的內(nèi)保持圈42，以及增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)50，包括在內(nèi)保持圈上形成的齒圈51、在中心傳動(dòng)軸31上設(shè)置的中心齒輪52、以及在齒圈51和中心齒輪52之間過渡傳動(dòng)的至少一過渡齒輪53。本發(fā)明的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置的工作原理如下轉(zhuǎn)筒10在長(zhǎng)形兜體20的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)齒圈51轉(zhuǎn)動(dòng)，該齒圈51通過至少一過渡齒輪53向中心齒輪52傳遞動(dòng)力，由中心齒輪52帶動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸31向下傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)增速減扭。在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)筒和塔頂之間形成由齒圈和中心齒輪之間形成的增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 該增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高度方向上結(jié)構(gòu)緊湊，塔頂和中心傳動(dòng)軸受力合理，解決了如何將垂直風(fēng)機(jī)的動(dòng)力傳遞至地面的難題。再如圖2所示，垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置還包括剎車機(jī)構(gòu)60，該剎車機(jī)構(gòu)60通過傳動(dòng)齒輪61與內(nèi)齒圈51實(shí)現(xiàn)嚙合。通過設(shè)置內(nèi)齒圈51，不僅易于實(shí)現(xiàn)增速傳動(dòng)，還易于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)筒10的剎車。圖3是圖2所示垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置的驅(qū)動(dòng)盤和拉桿之間的配合關(guān)系，結(jié)合參照?qǐng)D2和圖3，垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置還包括拉桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70，該拉桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70包括與控制長(zhǎng)形風(fēng)兜20啟閉的恒速裝置90連接的拉桿71、在轉(zhuǎn)筒10中水平設(shè)置的驅(qū)動(dòng)盤72、以及驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤72轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)73，其中，驅(qū)動(dòng)盤72的盤面上設(shè)有螺旋導(dǎo)軌721，各拉桿71伸入轉(zhuǎn)筒10的內(nèi)腔中并且具有與驅(qū)動(dòng)盤72的螺旋導(dǎo)軌721傳動(dòng)配合的導(dǎo)槽711。其中，電機(jī)73的輸出軸上設(shè)有齒輪731，驅(qū)動(dòng)盤72的盤面上設(shè)有與齒輪731嚙合傳動(dòng)的齒圈722。拉桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70的工作過程如下當(dāng)需要打開長(zhǎng)形兜體20時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤 72沿預(yù)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)，拉桿71向轉(zhuǎn)筒10外伸出，消除長(zhǎng)形兜體20打開的阻力，長(zhǎng)形兜體20 在風(fēng)力的作用下打開，以及時(shí)放走多余風(fēng)能；當(dāng)需要閉合長(zhǎng)形兜體20時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)盤 72沿預(yù)定方向的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，拉桿71向轉(zhuǎn)筒10內(nèi)回縮移動(dòng)，增加長(zhǎng)形兜體20打開的阻力， 長(zhǎng)形兜體20逐漸閉合。長(zhǎng)形兜體優(yōu)選采用對(duì)稱打開方式，該長(zhǎng)形兜體的結(jié)構(gòu)在中國(guó)發(fā)明專利說明書(申請(qǐng)?zhí)?010105666 . 7)中有詳細(xì)描述，其全部?jī)?nèi)部結(jié)合于此供參考。采用上述拉桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70可實(shí)現(xiàn)拉桿緩慢移動(dòng)，非常符合長(zhǎng)形兜體的啟閉要求。 另外拉桿驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)70結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，可以滿足多個(gè)拉桿例如5 9個(gè)拉桿同時(shí)啟閉的要求。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)盤72的圓周上均布有多個(gè)支撐輥74和定位壓輥75，以此可水平轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)筒10的內(nèi)腔中，該驅(qū)動(dòng)盤72的安裝方式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于拆卸維護(hù)的優(yōu)勢(shì)。優(yōu)選地，中心傳動(dòng)軸31的下端(位于塔頂架中)設(shè)有引入電源的第一電刷機(jī)構(gòu) 81，中心傳動(dòng)軸31的上端設(shè)有引出電源的第二電刷機(jī)構(gòu)82，其中，該第二電刷機(jī)構(gòu)82與電機(jī)73電連接。進(jìn)一步優(yōu)選地，中心轉(zhuǎn)動(dòng)軸31為空心軸，連接第一電刷機(jī)構(gòu)81和第二電刷機(jī)構(gòu)82的電源導(dǎo)線從中穿過。優(yōu)選地，上述轉(zhuǎn)筒10包括安裝上懸臂11的上轉(zhuǎn)筒體13和安裝下懸臂12的下轉(zhuǎn)筒體14，其中，上轉(zhuǎn)筒體13和下轉(zhuǎn)筒體14設(shè)置成使上懸臂11和下懸臂12能夠成對(duì)使用， 以連接同一長(zhǎng)形風(fēng)兜。進(jìn)一步地優(yōu)選地，上懸臂11和下懸臂12呈V形張開，如此可減小轉(zhuǎn)筒的高度，進(jìn)而增加塔架的穩(wěn)定性。 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置，其特征在于，包括塔頂架(30)，其內(nèi)部支撐有朝向地面延伸的中心傳動(dòng)軸(31)；轉(zhuǎn)筒(10)，位于所述塔頂架(30)的頂部，其上具有用于安裝長(zhǎng)形風(fēng)兜00)的懸臂；回轉(zhuǎn)軸承(40)，包括與所述轉(zhuǎn)筒(10)固定連接的外保持圈Gl)和與所述塔頂架(30) 固定連接的內(nèi)保持圈G2)，以及增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(50)，包括在所述內(nèi)保持圈0 上形成的齒圈(51)、在所述中心傳動(dòng)軸 (31)上設(shè)置的中心齒輪(50)、以及在所述齒圈(51)和所述中心齒輪(50)之間過渡傳動(dòng)的至少一過渡齒輪(53)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置，其特征在于，還包括通過傳動(dòng)齒輪 (61)與所述齒圈(51)嚙合傳動(dòng)的剎車機(jī)構(gòu)(60)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置，其特征在于，還包括與各所述長(zhǎng)形風(fēng)兜00)相連并控制各所述長(zhǎng)形風(fēng)兜00)啟閉的拉桿(71)、在所述轉(zhuǎn)筒(10)中水平設(shè)置的驅(qū)動(dòng)盤(72)、以及設(shè)置在所述轉(zhuǎn)筒(10)上并驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)盤(7 相對(duì)所述轉(zhuǎn)筒(10)轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)(73)，其中，所述驅(qū)動(dòng)盤(7 的盤面上設(shè)有螺旋導(dǎo)軌(721)，各所述拉桿(71)伸入所述轉(zhuǎn)筒(10)的內(nèi)腔中并且具有與所述驅(qū)動(dòng)盤(7 的螺旋導(dǎo)軌(721)傳動(dòng)配合的導(dǎo)槽 (711)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置，其特征在于，所述電機(jī)(7 的輸出軸上設(shè)有齒輪(731)，所述驅(qū)動(dòng)盤(7 的盤面上設(shè)有與所述齒輪(731)嚙合傳動(dòng)的齒圈 (722)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置，其特征在于，沿所述驅(qū)動(dòng)盤(72)的圓周上設(shè)有用于在下方支撐所述驅(qū)動(dòng)盤m的多個(gè)支撐輥(74)和用于在上方向下施壓所述驅(qū)動(dòng)盤(72)的多個(gè)定位壓輥(75)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置，其特征在于，所述中心傳動(dòng)軸(31) 的位于所述塔頂架(30)中的部位設(shè)有引入電源的第一電刷機(jī)構(gòu)(81)，所述中心傳動(dòng)軸的位于所述轉(zhuǎn)筒(10)的部位設(shè)有引出電源的第二電刷機(jī)構(gòu)(82)，其中，所述第二電刷機(jī)構(gòu) (82)與所述電機(jī)(73)電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置，其特征在于，所述懸臂包括上懸臂 (13)和下懸臂(14)，所述轉(zhuǎn)筒(10)包括安裝所述上懸臂(11)的上轉(zhuǎn)筒體(13)和安裝所述下懸臂(12)的下轉(zhuǎn)筒體(14)，其中，所述上懸臂(13)和下懸臂(14)成對(duì)使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置，其特征在于，所述成對(duì)使用的上懸臂(13)和下懸臂(14)之間呈V形配置，并且所述上懸臂(13)和下懸臂(14)均為桁架結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置，其特征在于，所述至少一過渡齒輪圍繞所述中心齒輪環(huán)形均布。
10.一種垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括塔頂裝置和安裝在所述塔頂裝置上的長(zhǎng)形風(fēng)兜 (20)，其特征在于，所述塔頂裝置為權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置及垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，該垂直軸式風(fēng)機(jī)塔頂裝置包括轉(zhuǎn)筒，沿其外周排列有安裝長(zhǎng)形風(fēng)兜的上懸臂和下懸臂；塔頂架，具有向地面延伸的中心傳動(dòng)軸；回轉(zhuǎn)軸承，包括與轉(zhuǎn)筒固定連接的外保持圈和與塔架固定連接的內(nèi)保持圈，以及增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括在內(nèi)保持圈上形成的齒圈、在中心傳動(dòng)軸上設(shè)置的中心齒輪、以及在齒圈和中心齒輪之間過渡傳動(dòng)的至少一過渡齒輪。在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)筒和塔頂之間形成由齒圈和中心齒輪之間形成的增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該增速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在高度方向上結(jié)構(gòu)緊湊，塔頂和中心傳動(dòng)軸受力合理，解決了如何將垂直風(fēng)機(jī)的動(dòng)力傳遞至地面的難題。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102410147SQ20111044800
公開日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者丁開俊, 王汝藩, 裘樂天 申請(qǐng)人:溫州歐特萊科技有限公司