專利名稱：一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)，特別是涉及一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電已有一百五十多年的歷史，科學(xué)家在分析了大氣環(huán)流模型之后發(fā)現(xiàn)，大氣低層的對流氣團(tuán)所包含的風(fēng)能是非常巨大的，是人類可利用且取之不盡、用之不竭的再生能源之一。因此，在人類面臨逐漸加劇的能源危機(jī)的情況下，對于風(fēng)力發(fā)電的研究開發(fā)也就越來越具有重大和深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。在一些發(fā)達(dá)國家，如美國、荷蘭、丹麥、法國、德國、意大利等國，風(fēng)力發(fā)電在其國內(nèi)的電力結(jié)構(gòu)中已起到了舉足輕重的作用。而在我國，只有少數(shù)地區(qū)，如新疆、內(nèi)蒙、甘肅、廣東的南澳及汕尾紅海灣、福建的漳州東山島等地設(shè)有風(fēng)力發(fā)電站，其總裝機(jī)容量還不到62000MW，占我國電力結(jié)構(gòu)比率不及3%。現(xiàn)有技術(shù)中，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)可分為兩個主要類型，一類是利用翼型結(jié)構(gòu)的升力做功的升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，最典型的是達(dá)里厄(Darrieus)型風(fēng)力發(fā)電機(jī),而許多生產(chǎn)廠家的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制造技術(shù)都是依該翼型結(jié)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)原理的基礎(chǔ)上作出一些改進(jìn)的技術(shù)；另一類是阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其原型結(jié)構(gòu)是由風(fēng)杯式測風(fēng)儀的結(jié)構(gòu)演變而來的，其原理就是利用風(fēng)葉水平旋轉(zhuǎn)時正反兩面對風(fēng)的阻力差來做功。升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時風(fēng)能利用率可高達(dá)42 %，但存在以下缺陷:在低風(fēng)速狀態(tài)時，受力面積較小，所產(chǎn)生的起動扭矩小，自然條件下通常要在四級或者四級以上的風(fēng)才能起動，由此使得對于大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常需另配電動機(jī)輔助起動裝置強(qiáng)制起動，從而使得整機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增高；而且在低風(fēng)速陣風(fēng)時功耗也比較大。阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其風(fēng)輪可以獲得較大的起動力矩；但受其結(jié)構(gòu)限制，圍繞著風(fēng)輪產(chǎn)生的側(cè)向推力，使得風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較低。因而現(xiàn)有技術(shù)中的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常為中、小功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其風(fēng)輪葉片的結(jié)構(gòu)形式雖然不斷有新的改進(jìn)，但往往都僅限于其中的一些局部結(jié)構(gòu)中的某一方面的改進(jìn)，這些現(xiàn)有技術(shù)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)仍然存在以上的缺陷，所作改進(jìn)技術(shù)仍不夠全面，而在成本上及風(fēng)葉結(jié)構(gòu)的變形問題上亦難以取得實(shí)質(zhì)性的突破，因此風(fēng)能利用效率及綜合成本仍然不夠理想。中國發(fā)明專利(專利號為:ZL201020209996.4公開了一種“軌道式大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組”，其結(jié)構(gòu)主要為:葉片為升力型葉片，該葉片固定于風(fēng)葉支架，風(fēng)葉支架連接于回轉(zhuǎn)系統(tǒng)。通過采用較為穩(wěn)固的回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，以提高葉片強(qiáng)度，使之能夠抵御較大臺風(fēng)。但是上述專利也存在著以下問題:升力型葉片在運(yùn)動過程中如出現(xiàn)離心力不平衡，易導(dǎo)致葉片出現(xiàn)歪斜及扭曲的現(xiàn)象；而且，風(fēng)葉支架及整體結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，使得該軌道式大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組材料消耗較大，綜合制造成本較高，且不易維護(hù)，也不利于工業(yè)化生產(chǎn)及微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組市場的推廣應(yīng)用。因此，針對現(xiàn)有技術(shù)中的存在問題，亟需提供一種能夠提高穩(wěn)定性及平衡性，且結(jié)構(gòu)簡單、綜合成本低、易于維護(hù)，有利于工業(yè)化生產(chǎn)及微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組市場的推廣應(yīng)用的垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的技術(shù)顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種能夠提高穩(wěn)定性及平衡性，且結(jié)構(gòu)簡單、綜合成本低、易于維護(hù)的垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
提供一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括有立柱以及位于所述立柱上部的風(fēng)葉驅(qū)動總成，所述風(fēng)葉驅(qū)動總成包括有風(fēng)輪組和垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述風(fēng)輪組設(shè)置有兩個或者兩個以上的升力型葉片和對應(yīng)設(shè)置于所述垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的兩個或者兩個以上的風(fēng)葉支架，所述風(fēng)葉支架包括有上支架與下支架，所述垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)置有外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的與內(nèi)定子相連的下軸固定設(shè)置于所述立柱上部，所述上支架和所述下支架分別位于所述升力型葉片的水平中心線兩側(cè)相隔設(shè)置，且所述上支架一端部和所述下支架一端部分別與所述升力型葉片固定連接，對應(yīng)所述上支架另一端部和所述下支架另一端部分別與所述外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的與外轉(zhuǎn)子相連的上端蓋和下端蓋連接。其中，所述上支架與所述下支架分別位于所述升力型葉片的水平中心線兩側(cè)等距相對設(shè)置。其中，所述上支架與所述下支架相互平行設(shè)置。其中，所述上支架一端部與所述升力型葉片焊接連接，所述下支架一端部與所述升力型葉片焊接連接。其中，所述升力型葉片的上部和/或下部設(shè)置有延伸部。其中，所述延伸部長度大于或者等于所述上支架和所述下支架分別與所述升力型葉片連接處之間的間距。其中，所述升力型葉片設(shè)置為橫截面呈翼型形狀的升力型葉片。其中，所述垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)置有上立柱，所述上立柱與所述外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的與內(nèi)定子相連的上軸法蘭連接。其中，所述上立柱上端部設(shè)置有燈柱。其中，所述升力型葉片設(shè)置有三個，所述三個升力型葉片均勻分布設(shè)置，對應(yīng)所述上支架均勻分布設(shè)置有三個和所述下支架均勻分布設(shè)置有三個，每個所述上支架一端部與對應(yīng)的所述升力型葉片焊接連接，每個所述上支架另一端部與所述上端蓋通過緊固螺栓連接，每個所述下支架一端部與對應(yīng)的所述升力型葉片焊接連接，每個所述下支架與所述下端蓋通過緊固螺栓連接。本發(fā)明的有益效果:
一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，由于包括有立柱以及位于立柱上部的風(fēng)葉驅(qū)動總成，風(fēng)葉驅(qū)動總成包括有風(fēng)輪組和垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，風(fēng)輪組設(shè)置有兩個或者兩個以上的升力型葉片和對應(yīng)設(shè)置于垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的兩個或者兩個以上的風(fēng)葉支架，風(fēng)葉支架包括有上支架與下支架，其中:垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)置有外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)固定設(shè)置于立柱上部，上支架和下支架分別位于升力型葉片的水平中心線兩側(cè)相隔設(shè)置，且上支架一端部和下支架一端部分別與升力型葉片固定連接，對應(yīng)上支架另一端部和下支架另一端部分別與外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的與外轉(zhuǎn)子相連的上端蓋和下端蓋連接。由此，通過采用上支架和下支架約束升力型葉片，上支架和下支架分別位于升力型葉片的水平中心線兩側(cè)相隔設(shè)置，且對應(yīng)與外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子連接，使得升力型葉片在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，上支架和下支架能夠提供必要的約束，并且使升力型葉片的上部和下部受力平衡，以同步驅(qū)動外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的外轉(zhuǎn)子并輸出電流，從而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性及平衡性，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)。與此同時，還精簡了零部件，降低了制造成本，且便于安裝及維護(hù)。


利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。圖1是本發(fā)明的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1中的“A——A”結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1、圖2中包括有:
I——立柱、2——上支架、3——下支架、4——外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)、
5——升力型葉片、6——延伸部、7——緊固螺栓、8——燈柱、
9-上立柱。
具體實(shí)施例方式結(jié)合以下實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例1
本發(fā)明的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，如圖1和圖2所示，包括有立柱I以及位于立柱I上部的風(fēng)葉驅(qū)動總成，風(fēng)葉驅(qū)動總成包括有風(fēng)輪組和垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，風(fēng)輪組設(shè)置有兩個或者兩個以上的升力型葉片5和對應(yīng)設(shè)置于垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的兩個或者兩個以上的風(fēng)葉支架，風(fēng)葉支架包括有上支架2與下支架3，垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)置有外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)4，外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)4固定設(shè)置于立柱I上部，上支架2和下支架3分別位于升力型葉片5的水平中心線兩側(cè)相隔設(shè)置，且上支架2 —端部和下支架3 —端部分別與升力型葉片5固定連接，對應(yīng)上支架2另一端部和下支架3另一端部分別與外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)4的與外轉(zhuǎn)子相連的上端蓋和下端蓋連接。通過采用上支架2和下支架3約束升力型葉片5，上支架2和下支架3位于升力型葉片5的水平中心線兩側(cè)相隔設(shè)置，且對應(yīng)與外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)4的外轉(zhuǎn)子連接，使得升力型葉片5在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時，上支架2和下支架3能夠提供必要的約束，并且使升力型葉片5的上部和下部受力平衡，以同步驅(qū)動外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)4的外轉(zhuǎn)子并輸出電流，從而提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性及平衡性，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，與此同時，還精簡了零部件，降低了制造成本，且便于安裝及維護(hù)。具體的，上支架2與下支架3可以分別位于升力型葉片5的水平中心線兩側(cè)等距相對設(shè)置，以使上支架2和下支架3對升力型葉片5的約束更加均勻，使升力型葉片5運(yùn)行更為平穩(wěn)。具體的，上支架2與下支架3平行設(shè)置。以便于安裝定位。
具體的，上支架2 —端部可以與升力型葉片5焊接連接，下支架3 —端部可以與升力型葉片5焊接連接。采用焊接連接結(jié)構(gòu)，固定性能更好。實(shí)施例2
本發(fā)明的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，如圖1所示，本實(shí)施例的主要技術(shù)方案與實(shí)施例1基本相同，在本實(shí)施例中未作解釋的特征，采用實(shí)施例1中的解釋，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:升力型葉片5的上部和/或下部可以設(shè)置有延伸部6。上部和/或下部增加延伸部6，以提高升力型葉片5的受風(fēng)受力面積，提高發(fā)電效率，特別是升力型葉片5的下部設(shè)置有延伸部6可以使升力型葉片5的重心下降，有效提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的抗擺能力，使運(yùn)轉(zhuǎn)更為平穩(wěn)。具體的，升力型葉片5的上部和下部均可以設(shè)置有延伸部6。延伸部6還可以設(shè)置為長度大于或者等于上支架2和下支架3分別與升力型葉片5連接處之間的間距。以進(jìn)一步提高升力型葉片5的受風(fēng)受力面積，提高發(fā)電效率，特別是升力型葉片5的下部設(shè)置有較長的延伸部6可以使升力型葉片5的重心進(jìn)一步下降，更為有效地提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的抗擺能力，使運(yùn)轉(zhuǎn)更為平穩(wěn)。具體的，升力型葉片5設(shè)置為橫截面呈翼型形狀的升力型葉片。以使升力型葉片的流體性能更好，阻力更小，運(yùn)轉(zhuǎn)效率更高。實(shí)施例3
本發(fā)明的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，如圖1所示，本實(shí)施例的主要技術(shù)方案與實(shí)施例1或者實(shí)施例2基本相同，在本實(shí)施例中未作解釋的特征，采用實(shí)施例1或者實(shí)施例2中的解釋，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)施例與實(shí)施例1或者實(shí)施例2的區(qū)別在于:垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以設(shè)置有上立柱9，上立柱9與外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)4的的與內(nèi)定子相連的上軸法蘭連接。具體的，上立柱9上端部可以設(shè)置有燈柱8。以使能夠廣泛應(yīng)用于路燈，航標(biāo)燈，河道導(dǎo)航，高空警示燈等等場合。使之更為節(jié)能環(huán)保，應(yīng)用范圍更廣。實(shí)施例4
本發(fā)明的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，如圖1和圖2所示，本實(shí)施例的主要技術(shù)方案與實(shí)施例1或者實(shí)施例2或者實(shí)施例3基本相同，在本實(shí)施例中未作解釋的特征，采用實(shí)施例1或者實(shí)施例2或者實(shí)施例3中的解釋，在此不再進(jìn)行贅述。本實(shí)施例與實(shí)施例I或者實(shí)施例2或者實(shí)施例3的區(qū)別在于:升力型葉片5設(shè)置有三個，三個升力型葉片5均勻分布設(shè)置，對應(yīng)上支架2均勻分布設(shè)置有三個和下支架3均勻分布設(shè)置有三個，每個上支架2 —端部與對應(yīng)的升力型葉片5焊接連接，每個上支架2另一端部與上端蓋通過緊固螺栓7連接，每個下支架3 —端部與對應(yīng)的升力型葉片5焊接連接，每個下支架3與下端蓋通過緊固螺栓7連接。本發(fā)明的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，可以滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行外界條件的國際標(biāo)準(zhǔn):
1、最高風(fēng)速為55m/s,高寒地區(qū)為40m/s；
2、機(jī)組正常運(yùn)行的溫度范圍為-20°C +50°C，高寒地區(qū)為-25°C +45°C；
3、機(jī)組運(yùn)彳丁的最聞海拔為4000m；
4、相對濕度為95% ； 最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對本發(fā)明作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(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)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括有立柱以及位于所述立柱上部的風(fēng)葉驅(qū)動總成，所述風(fēng)葉驅(qū)動總成包括有風(fēng)輪組和垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，所述風(fēng)輪組設(shè)置有兩個或者兩個以上的升力型葉片和對應(yīng)設(shè)置于所述垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的兩個或者兩個以上的風(fēng)葉支架，所述風(fēng)葉支架包括有上支架與下支架，其特征在于:所述垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)置有外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的與內(nèi)定子相連的下軸固定設(shè)置于所述立柱上部，所述上支架和所述下支架分別位于所述升力型葉片的水平中心線兩側(cè)相隔設(shè)置，且所述上支架一端部和所述下支架一端部分別與所述升力型葉片固定連接，對應(yīng)所述上支架另一端部和所述下支架另一端部分別與所述外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的與外轉(zhuǎn)子相連的上端蓋和下端蓋連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述上支架與所述下支架分別位于所述升力型葉片的水平中心線兩側(cè)等距相對設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述上支架與所述下支架相互平行設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述上支架一端部與所述升力型葉片焊接連接，所述下支架一端部與所述升力型葉片焊接連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述升力型葉片的上部和/或下部設(shè)置有延伸部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述延伸部長度大于或者等于所述上支架和所述下支架分別與所述升力型葉片連接處之間的間距。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述升力型葉片設(shè)置為橫截面呈翼型形狀的升力型葉片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)置有上立柱，所述上立柱與所述外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的與內(nèi)定子相連的上軸法蘭連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述上立柱上端部設(shè)置有燈柱。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于:所述升力型葉片設(shè)置有三個，所述三個升力型葉片均勻分布設(shè)置，對應(yīng)所述上支架均勻分布設(shè)置有三個和所述下支架均勻分布設(shè)置有三個，每個所述上支架一端部與對應(yīng)的所述升力型葉片焊接連接，每個所述上支架另一端部與所述上端蓋通過緊固螺栓連接，每個所述下支架一端部與對應(yīng)的所述升力型葉片焊接連接，每個所述下支架與所述下端蓋通過緊固螺栓連接。
全文摘要
一種平衡式垂直軸微小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括立柱以及位于立柱上部的風(fēng)葉驅(qū)動總成，風(fēng)葉驅(qū)動總成包括風(fēng)輪組和垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，風(fēng)輪組設(shè)有兩個或者兩個以上的升力型葉片和對應(yīng)設(shè)于垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的兩個或者兩個以上的風(fēng)葉支架，風(fēng)葉支架包括上支架與下支架，垂直立軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)有外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)，外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的與內(nèi)定子相連的下軸固定設(shè)置于所述立柱上部，上支架和下支架分別位于升力型葉片的水平中心線兩側(cè)相隔設(shè)置，且上支架一端部和下支架一端部分別與升力型葉片固接，對應(yīng)上支架另一端部和下支架另一端部分別與外轉(zhuǎn)子永磁發(fā)電機(jī)的與外轉(zhuǎn)子相連的上端蓋和下端蓋連接。具有能夠提高穩(wěn)定性及平衡性，且結(jié)構(gòu)簡單、綜合成本低、易于維護(hù)的特點(diǎn)。
文檔編號F03D9/00GK103206346SQ201210280220
公開日2013年7月17日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者劉少忠, 張維智 申請人:惠州市三鼎能源科技有限公司