一種可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)裝置及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)裝置及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對(duì)能源需求的不斷增多，尤其是對(duì)電力需求量的日益增大，而我國和許多國家發(fā)電主要還是靠煤炭、石油、天然氣，俗稱"火電"，和礦物質(zhì)(核電)，它們都屬于不可再生能源，對(duì)這些不可再生能源的無度掘采總有用盡的時(shí)候，且這些不可再生能源燃燒的過程中，不可避免的向大氣中釋放出大量的二氧化碳、粉塵和污染物質(zhì)，人類賴以生存的空氣受到了嚴(yán)重的污染，就中國來說很多省份每年P(guān)M2.5超標(biāo)天數(shù)越來越多，因此治理環(huán)境刻不容緩。煤炭發(fā)電對(duì)大氣污染最為嚴(yán)重所以人們想到了取之不盡用之不竭天然綠色能源-風(fēng)能。
[0003]目前大型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備分為兩種:一種是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)；另一種是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，垂直軸風(fēng)電機(jī)通過實(shí)驗(yàn)產(chǎn)能微弱投入生產(chǎn)很少。技術(shù)比較成熟的是水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它是通過風(fēng)力作用到三個(gè)對(duì)稱的槳式葉片上，使葉片旋轉(zhuǎn)形成扭矩，通過輪軸傳遞給機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能，但是它仍有諸多缺點(diǎn)。具體如下:
[0004]1、當(dāng)風(fēng)向突然發(fā)生變化時(shí)，由于葉片很長，轉(zhuǎn)向突然加快會(huì)使葉片或水平軸和軸承損壞。
[0005]2、由于是三支槳式葉片，因此受風(fēng)面積很小，大部分風(fēng)能從其葉片之間流過，白白損失掉了，即使風(fēng)接觸到了葉片，由于是槳式葉面，所以它有一個(gè)角度的問題，因此風(fēng)能又損失了一部分，還由于考慮到葉片的強(qiáng)度和可靠性，葉面最寬部位設(shè)在與軸相近的位置，這樣一來力矩又小了很多。綜上所述這些問題使得發(fā)電機(jī)獲得的風(fēng)能成倍遞減。
[0006]3、由于三葉槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)箱、葉輪葉片全部安裝在幾十米、近百米高的鐵塔頂部，所以安裝起來困難；維修就更困難，因此無論是葉輪、葉片、增速箱和發(fā)電機(jī)及其所有的機(jī)艙內(nèi)部構(gòu)件，在加工制作的過程中都要求必須達(dá)到相當(dāng)高的可靠性和精密度，大大的增加了它的制作成本。
[0007]由于三葉槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)投資大、收益率低，就目前而言，三葉槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)只能作為發(fā)電設(shè)備的一種補(bǔ)充。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提供了一種可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)裝置及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
[0009]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0010]一種可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)裝置包括上護(hù)板和下護(hù)板，所述上護(hù)板和下護(hù)板平行，所述下護(hù)板的下表面沿周向設(shè)有由多個(gè)齒牙形成的齒環(huán)，所述齒牙方向向下；
[0011]所述上護(hù)板和下護(hù)板之間沿豎直方向設(shè)有多個(gè)第一導(dǎo)風(fēng)板，每個(gè)所述第一導(dǎo)風(fēng)板均呈弧形，所述第一導(dǎo)風(fēng)板的頂端與上護(hù)板的下表面固定連接，所述第一導(dǎo)風(fēng)板的底端與下護(hù)板的上表面固定連接；
[0012]所述上護(hù)板和下護(hù)板及所述第一導(dǎo)風(fēng)板形成第一圓柱形結(jié)構(gòu)；
[0013]在所述第一圓柱形結(jié)構(gòu)的一側(cè)還連接有進(jìn)風(fēng)通道。
[0014]本發(fā)明所述可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)裝置可以用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)并且可以顯著提高發(fā)電能力，通過進(jìn)風(fēng)通道以及設(shè)有的多個(gè)第一導(dǎo)風(fēng)板和多個(gè)第二導(dǎo)風(fēng)板的合理設(shè)置，本發(fā)明所述可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)裝置具有良好的導(dǎo)風(fēng)引風(fēng)效果，設(shè)有的齒環(huán)可以方便與其他裝置連接，可以根據(jù)實(shí)際情況制作成不同型號(hào)，廣泛應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。
[0015]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。
[0016]進(jìn)一步，進(jìn)風(fēng)通道包括弧面結(jié)構(gòu)，所述弧面結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)端部和一個(gè)開口側(cè)，弧面結(jié)構(gòu)的開口側(cè)與上護(hù)板的外壁和下護(hù)板的外壁固定連接，所述弧面結(jié)構(gòu)的一端為進(jìn)風(fēng)口，另一端與所述第一圓柱形結(jié)構(gòu)連通。
[0017]進(jìn)一步，所述弧面結(jié)構(gòu)和由上護(hù)板、下護(hù)板及多個(gè)第一導(dǎo)風(fēng)板形成的第一圓柱形結(jié)構(gòu)一起形成了蝸殼形結(jié)構(gòu)；所述弧面結(jié)構(gòu)的內(nèi)部設(shè)有至少一個(gè)第二導(dǎo)風(fēng)板，每個(gè)所述第二導(dǎo)風(fēng)板均成弧形，所述第二導(dǎo)風(fēng)板的末端固定在上護(hù)板和下護(hù)板之間，所述第二導(dǎo)風(fēng)板的前端固定在進(jìn)風(fēng)口內(nèi)；多個(gè)所述第一導(dǎo)風(fēng)板和多個(gè)第二導(dǎo)風(fēng)板及弧面結(jié)構(gòu)的末端排列在一起形成弧形，所述弧形的弧長為所述弧形所在圓的周長的2/3。
[0018]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:
[0019]1、本發(fā)明所述可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)裝置，通過在上護(hù)板和下護(hù)板之間設(shè)置弧形的第一導(dǎo)風(fēng)板，在第一柱圓柱形結(jié)構(gòu)的一側(cè)設(shè)置弧面結(jié)構(gòu)，在弧面結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置了第二導(dǎo)風(fēng)板，有效起到了導(dǎo)風(fēng)引風(fēng)的作用并且具有截風(fēng)面積大等優(yōu)點(diǎn)，使截得的風(fēng)能通過多個(gè)第一導(dǎo)風(fēng)板、第二導(dǎo)風(fēng)板及弧面結(jié)構(gòu)同時(shí)近乎垂直的作用到風(fēng)輪的2/3的葉面上，可以顯著增大風(fēng)輪的受風(fēng)面積，風(fēng)能損失盡可能減少甚至可以忽略不計(jì)。因此，在同樣風(fēng)輪直徑的情況下，采用本發(fā)明所述可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)裝置的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)所獲得的風(fēng)能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水平軸槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能。
[0020]2、進(jìn)風(fēng)口接收到的風(fēng)通過第二導(dǎo)風(fēng)板和外弧末端引導(dǎo)至傳動(dòng)軸的一側(cè)和后部。在其余第一圓柱形結(jié)構(gòu)周長的1/3處不設(shè)置導(dǎo)風(fēng)板，和風(fēng)輪下部一起作為出風(fēng)口用以釋放掉做完功的弱風(fēng)。因此可以顯著提高發(fā)電能力。
[0021]進(jìn)一步，所述上護(hù)板和下護(hù)板之間還設(shè)有多個(gè)用于支撐上護(hù)板和下護(hù)板的支撐框，所述支撐框的頂端與上護(hù)板的下表面固定連接，所述支撐框的底端與下護(hù)板的上表面固定連接。
[0022]采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是:使本發(fā)明所述可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)裝置更加穩(wěn)固。
[0023]一種可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括機(jī)艙，所述機(jī)艙內(nèi)部設(shè)有發(fā)電機(jī)組；還包括可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)裝置、風(fēng)輪、支撐裝置、底座和頂蓋；
[0024]所述風(fēng)輪包括上環(huán)形骨架、下環(huán)形骨架以及上環(huán)形骨架和下環(huán)形骨架之間的多個(gè)風(fēng)葉形成的第二圓柱形結(jié)構(gòu)；
[0025]所述上環(huán)形骨架與下環(huán)形骨架平行并且上環(huán)形骨架與下環(huán)形骨架之間設(shè)有多個(gè)風(fēng)葉，所述風(fēng)葉的頂部和底部分別與上環(huán)形骨架、下環(huán)形骨架固定連接；
[0026]所述第二圓柱形結(jié)構(gòu)位于所述第一圓柱形結(jié)構(gòu)的內(nèi)部并且與第一圓柱形結(jié)構(gòu)具有相同的軸線，在軸線處設(shè)有傳動(dòng)軸，所述第二圓柱形結(jié)構(gòu)的直徑小于第一圓柱形結(jié)構(gòu)的直徑；
[0027]所述第一圓柱形結(jié)構(gòu)、第二圓柱形結(jié)構(gòu)的下方依次設(shè)有支撐裝置、機(jī)艙和底座；
[0028]所述頂蓋位于第一圓柱形結(jié)構(gòu)、第二圓柱形結(jié)構(gòu)的上方，并且頂蓋套在傳動(dòng)軸外；所述傳動(dòng)軸的底端通過聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)組連接。
[0029]進(jìn)一步，在所述傳動(dòng)軸的上部和下部分別設(shè)有用于穩(wěn)定傳動(dòng)軸的上軸承座和下軸承座，傳動(dòng)軸在上、下軸承座的中心可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，在上軸承座與上護(hù)板內(nèi)壁之間設(shè)有多個(gè)上軸承座連接桿，下軸承座與下護(hù)板內(nèi)壁之間設(shè)有多個(gè)下軸承座連接桿；每個(gè)上軸承座連接桿的一端與上軸承座外端固定連接，其另一端與上護(hù)板的內(nèi)壁固定連接；每個(gè)下軸承座連接桿的一端與下軸承座外端固定連接，其另一端與下護(hù)板的內(nèi)壁固定連接；
[0030]所述傳動(dòng)軸的上部和下部還分別設(shè)有第一支撐件和第二支撐件，所述第一支撐件和第二支撐件與傳動(dòng)軸固定連接；在傳動(dòng)軸和第二圓柱形結(jié)構(gòu)之間還設(shè)有多個(gè)上斜支撐桿和多個(gè)下斜支撐桿；每個(gè)上斜支撐桿的一端與第一支撐件固定連接，其另一端與上環(huán)形骨架固定連接；每個(gè)下斜支撐桿的一端與第二支撐件固定連接，其另一端與下環(huán)形骨架固定連接；在上環(huán)形骨架和下環(huán)形骨架之間設(shè)有垂直支撐桿，垂直支撐桿與上環(huán)形骨架和下環(huán)形骨架分別均勻垂直固定連接；
[0031]所述傳動(dòng)軸頂端還設(shè)有軸套，所述軸套與上軸承座扣接，在軸套的頂部還設(shè)有隨風(fēng)向變化而轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)向控制舵，所述風(fēng)向控制舵與軸套可轉(zhuǎn)動(dòng)連接；
[0032]每個(gè)所述風(fēng)葉包括葉面框和葉面，葉面嵌在葉面框內(nèi)，所述葉面框豎直方向設(shè)置并且與上環(huán)形骨架的外側(cè)和下環(huán)形骨架的外側(cè)固定連接，在相鄰兩個(gè)葉面框之間還設(shè)有至少兩根葉面斜支撐桿，葉面斜支撐桿沿水平方向設(shè)置，所述葉面斜支撐桿的一端與葉面框的外側(cè)固定連接，所述葉面斜支撐桿的另一端與其相鄰的葉面框的內(nèi)側(cè)固定連接；
[0033]支撐裝置位于下護(hù)板的下方，所述支撐裝置包括框式平臺(tái)和多個(gè)V字形內(nèi)傾支撐，所述框式平臺(tái)呈多邊形，框式平臺(tái)的底部設(shè)有多個(gè)V字形內(nèi)傾支撐，并且框式平臺(tái)相鄰邊組成的夾角處的底部下表面與多個(gè)V字形內(nèi)傾支撐的頂端固定連接；所述框式平臺(tái)的上表面的相鄰的邊組成的夾角處設(shè)有多組偏航電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和多組從動(dòng)齒輪裝置，多組偏航電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置和多組從動(dòng)齒輪裝置間隔設(shè)置；每組偏航電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置均設(shè)有凹形驅(qū)動(dòng)齒輪，每組從動(dòng)齒輪裝置均設(shè)有凹形從動(dòng)齒輪，所述每個(gè)凹形驅(qū)動(dòng)齒輪、每個(gè)凹形從動(dòng)齒輪均與V字支撐的各個(gè)頂端在同一條垂直線上，且均與下護(hù)板的下表面設(shè)有的齒環(huán)咬合；
[0034]所述頂蓋包括頂蓋面和頂蓋筋，所述頂蓋面和頂蓋筋形成圓錐形，所述頂蓋面套在傳動(dòng)軸外并且頂蓋的錐形頂部位于軸套的下方，所述頂蓋的圓形底邊與上護(hù)板內(nèi)圓部分可拆卸的固定連接。
[0035]本發(fā)明所述可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，通過獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大提高了風(fēng)能的利用率。工作時(shí)，通過偏航電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置上的齒輪驅(qū)動(dòng)附著在下護(hù)板下表面的齒環(huán)，從而帶動(dòng)第一圓柱形結(jié)構(gòu)及弧面結(jié)構(gòu)水平轉(zhuǎn)動(dòng)，使環(huán)形弧面、進(jìn)風(fēng)口迎風(fēng)，風(fēng)從而通過上護(hù)板和下護(hù)板之間的多個(gè)不同位置不同弧度豎立排列的導(dǎo)風(fēng)板第一導(dǎo)風(fēng)板以及進(jìn)風(fēng)口處的第二導(dǎo)風(fēng)板及弧面結(jié)構(gòu)，使來風(fēng)轉(zhuǎn)向入風(fēng)輪的一側(cè)，從而使風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩，繼而在傳遞給傳動(dòng)軸，最終傳動(dòng)軸接收到扭力后傳遞給機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。
[0036]1、當(dāng)風(fēng)向發(fā)生變化時(shí)，只需通過風(fēng)向控制舵測出風(fēng)向信號(hào)后，通過風(fēng)向傳感器，控制偏航電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置來驅(qū)動(dòng)第一圓柱形結(jié)構(gòu)和弧面結(jié)構(gòu)水平轉(zhuǎn)動(dòng)，使上護(hù)板和下護(hù)板之間多個(gè)豎立排列的弧形第一導(dǎo)風(fēng)板的環(huán)形弧面和進(jìn)風(fēng)口迎風(fēng)，可快可慢不會(huì)對(duì)設(shè)備造成任何影響；當(dāng)風(fēng)力偏大時(shí)，偏航電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)第一圓柱形結(jié)構(gòu)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，減少截風(fēng)面積控制風(fēng)輪轉(zhuǎn)速保證發(fā)電機(jī)的工作效率；當(dāng)風(fēng)力非常強(qiáng)的時(shí)候，為避免本發(fā)明所述可水平轉(zhuǎn)動(dòng)引導(dǎo)風(fēng)式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)損壞，需要停止截風(fēng)，可以通過將第一圓柱形結(jié)構(gòu)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)100°的方式使弧面結(jié)構(gòu)的外弧面迎風(fēng)，減小風(fēng)阻，保證設(shè)備的安全。
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