桨叶上设有横筋的垂直轴风力发电机制造技术

本发明专利技术中公开了一种桨叶上设有横筋的垂直轴风力发电机，包括机箱、发电机、两根牵拉钢杆、固定横梁、主轴和三片桨叶，其中：三片桨叶沿主轴周向均匀分布并与主轴固定连接，桨叶为一曲面且曲率半径由下至上逐渐增大，桨叶的上方和下方分别安装有一顶盘和一底盘，顶盘和底盘均套设在主轴上并与主轴固定连接；固定横梁的两端分别通过一根牵拉钢杆与机箱的顶盖固定连接，主轴的上端可转动地连接至固定横梁、下端穿过机箱的顶盖伸入机箱内，发电机安装在机箱内并连接至主轴的下端；顶盘和底盘上均加工有多个通孔。本发明专利技术中的风力发电机安装方便、易于启动、涉及简单。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力设备领域，具体而言，涉及一种桨叶上设有横筋的垂直轴风力发电机。
技术介绍
随着新能源产业的发展，人们愈加重视对风能的利用。根据风力发电机组的额定功率将其分类，一般分为：微型机(10kW以下)；小型机(10kW至100kW)；中型机(100kW至1000kW)及大型机(1000kW以上，MW级风机)。风力发电机组(以下简称“风机”)主要由两大部分组成：风轮机部分——将风能转换为机械能；发电机部分——将机械能转换为电能。风机的发电机部分可采用异步发电机或同步发电机。常用的风机均为水平轴式风轮机，存在以下缺点:(1)体积大、重心高，安装不便，需要拉纤固定，一旦遭遇强风极易倒倾；(2)启动风速较高，对风场要求高，在微风地区很难启动发电；(3)需加装迎风装置，以保证风轮机的叶轮始终处于最大受风面所在位置，这为简易型风机设计增加了难度。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种安装方便、易于启动、设计简单的风力发电机。因此，本专利技术的技术方案如下：一种桨叶上设有横筋的垂直轴风力发电机，包括机箱、发电机、两根牵拉钢杆、固定横梁、主轴和三片桨叶，其中：三片所述桨叶沿所述主轴周向均匀分布并与所述主轴固定连接，所述桨叶为一曲面且曲率半径由下至上逐渐增大，所述桨叶的上方和下方分别安装有一顶盘和一底盘，所述顶盘和所述底盘均套设在所述主轴上并与所述主轴固定连接；所述固定横梁的两端分别通过一根牵拉钢杆与所述机箱的顶盖固定连接，所述主轴的上端可转动地连接至所述固定横梁、下端穿过所述机箱的顶盖伸入所述机箱内，所述发电机安装在所述机箱内并连接至所述主轴的下端；所述顶盘和所述底盘上均加工有多个通孔。进一步，所述桨叶上安装有多个沿竖直方向均匀布置的横筋，所述横筋的两端分别延伸至所述主轴和所述桨叶的外边缘，所述横筋与水平面呈预设角度且所述横筋在所述主轴的一端低于其在所述桨叶的外边缘的一端，所述预设角度为27～33°。进一步，所述主轴的上端与所述固定横梁之间、所述主轴的下端与所述机箱的顶盖之间分别安装有一止推轴承。本专利技术中的桨叶上设有横筋的垂直轴风力发电机，具有以下优点：(1)安全性——采用垂直叶片和三角形双支点设计，并且主要受力点集中于轮毂，因此能够较好解决叶片脱落、断裂和叶片飞出等问题；(2)噪音——水平轴式风轮机采用垂直面旋转且叶片应用飞机机翼原理设计，使其运行时噪音较大。而垂直轴式风轮机运行时噪音可降低到在自然环境下测量不到的程度；(3)抗风能力——垂直轴式风轮机的水平旋转和三角形双支点设计原理，使其受风压力小，在基础固定稳固的条件下可以抵抗速度30m/s以内的强风；(4)回转半径——由于其设计结构和工作原理的不同，比其他形式风轮机具有更小的回转半径，节省了空间，同时提高了效率；(5)发电曲线特性——由于垂直轴式风机的运行特性，它的启动风速低于其他形式的风机，发电功率的上升幅度较平缓，因此在5～8m/s的风速范围内，其发电量较其他类型的风机高10％～30％；(6)利用风速范围——垂直轴式风机采用了特殊的控制原理，使它的适合运行风速范围扩大到2.5～25m/s，在最大限度利用风力资源的同时获得了更大的发电总量，提高了风电设备使用的经济性；(7)刹车装置——垂直轴式风机可配置机械手动和电子自动刹车两种，在无超强阵风的地区，仅需设置手动刹车即可；(8)运行维护——无需加装转向机构，只需定期(一般每半年)对链条传动部件的连接处进行检查。附图说明图1是根据本专利技术实施例的桨叶上设有横筋的垂直轴风力发电机的结构示意图；图2是图1中桨叶上设有横筋的垂直轴风力发电机中桨叶部分的结构示意图；图3是图2中桨叶上凹槽的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如图1至图3所示，根据本专利技术的实施例的桨叶上设有横筋的垂直轴风力发电机，包括机箱1、发电机2、两根牵拉钢杆3、固定横梁4、主轴5和三片桨叶6，其中：三片所述桨叶6沿所述主轴5周向均匀分布并与所述主轴5固定连接，所述桨叶6为一曲面且曲率半径由下至上逐渐增大，所述桨叶6的上方和下方分别安装有一顶盘7和一底盘8，所述顶盘7和所述底盘8均套设在所述主轴5上并与所述主轴5固定连接；所述固定横梁4的两端分别通过一根牵拉钢杆3与所述机箱1的顶盖9固定连接，所述主轴5的上端可转动地连接至所述固定横梁4、下端穿过所述机箱1的顶盖9伸入所述机箱1内，所述发电机2安装在所述机箱1内并连接至所述主轴5的下端。进一步，所述桨叶7上安装有多个沿竖直方向均匀布置的横筋10，所述横筋10的两端分别延伸至所述主轴5和所述桨叶7的外边缘，所述横筋10与水平面呈预设角度且所述横筋10在所述主轴5的一端低于其在所述桨叶7的外边缘的一端，所述预设角度为27～33°。进一步，所述主轴5的上端与所述固定横梁4之间、所述主轴5的下端与所述机箱1的顶盖9之间分别安装有一止推轴承11。进一步，所述顶盘7和所述底盘8上均加工有多个通孔。具体而言：(1)机箱1的顶盖7可以采用钢板保证支撑刚度，其圆心处打叶轮轴过孔并焊装轴承座；箱体用钢板围制与顶盖7焊接；箱体正面居中设置单开检修门并加锁；箱体底部焊装基础固定法兰和加强筋板；箱体上端采用钢板左右对称纵向焊装加强耳板及钢管以安装叶轮固定构架。(2)主轴5的下端及发电机2轴上安装齿轮组，用链条链接作为传动装置。固定发电机2的构件根据所选发电机规格采用钢板制作。(3)叶轮设计为三片桨叶6，位置互差120°，这样设计的三片桨叶6对任意方向的来风，都存在至少一片桨叶6处于一个极佳的受风位置，特别是对于风机在微风情况下的启动较为有利。每片桨叶6由上至下呈斜线收窄并沿轴向弯成半圆弧，桨叶6的凹面部分的风阻大于凸面部分的风阻，以此产生压力差驱动叶轮旋转。为了使风动效能更大，将桨叶6扭转至顶端弦线与底端弦线之间呈15°夹角，运转中产生一定量的螺旋上升气流以减小因叶轮自重产生的对底部轴承的摩擦力。(4)由于叶轮在风中转动，其间气体流动产生负压对顶盘7和底盘8形成复杂的作用力，在顶盘7和底盘8盘打孔，可以减小此作用力对叶轮稳定性的影响。(5)桨叶6表面设计有自主轴5向桨叶6外边缘出射且与叶轮轴成约60度(与水平地面成30度)的横筋10。横筋10的设置有利于提高桨叶6的强度和桨叶6表面的风阻，并将气流引向桨叶6边缘，加大气流作用力矩，增大风能的利用效率；并同样在运转中产生一定量的螺旋上升力以减小因叶轮自重产生的对底部轴承的摩擦力。(6)主轴5与机架最好采用止推轴承11(止推圆锥滚子轴承)连接。止推圆锥滚子轴承是圆锥形滚子的轴承，其作用使转动轴有良好的同心度及承压效果，有利于叶轮的转动平衡。滚针和滚道线接触修正的结果可避免产生有破坏性的边缘应力。(7)用钢构框架通过止推轴承11固定主轴，防止叶轮上部受力左右摇摆和上下位移。桨叶6采用的材料性能对风力发电装置的性能和效率有很大的影响。推荐采用价格相对低廉的铝合金铸压成型，也可采用强度高质量轻的碳纤维增强塑料注塑成型。碳纤维增强塑料虽然价格较高，但若采用此种材料，其强度高质量轻的特性，使得风力机桨叶可根据其受力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桨叶上设有横筋的垂直轴桨叶上设有横筋的垂直轴风力发电机，其特征在于，包括机箱(1)、发电机(2)、两根牵拉钢杆(3)、固定横梁(4)、主轴(5)和三片桨叶(6)，其中：三片所述桨叶(6)沿所述主轴(5)周向均匀分布并与所述主轴(5)固定连接，所述桨叶(6)为一曲面且曲率半径由下至上逐渐增大，所述桨叶(6)的上方和下方分别安装有一顶盘(7)和一底盘(8)，所述顶盘(7)和所述底盘(8)均套设在所述主轴(5)上并与所述主轴(5)固定连接；所述固定横梁(4)的两端分别通过一根牵拉钢杆(3)与所述机箱(1)的顶盖(9)固定连接，所述主轴(5)的上端可转动地连接至所述固定横梁(4)、下端穿过所述机箱(1)的顶盖(9)伸入所述机箱(1)内，所述发电机(2)安装在所述机箱(1)内并连接至所述主轴(5)的下端；所述桨叶(7)上安装有多个沿竖直方向均匀布置的横筋(10)，所述横筋(10)的两端分别延伸至所述主轴(5)和所述桨叶(7)的外边缘，所述横筋(10)与水平面呈预设角度且所述横筋(10)在所述主轴(5)的一端低于其在所述桨叶(7)的外边缘的一端，所述预设角度为27～33°。

【技术特征摘要】
1.一种桨叶上设有横筋的垂直轴桨叶上设有横筋的垂直轴风力发电机，其特征在于，包括机箱(1)、发电机(2)、两根牵拉钢杆(3)、固定横梁(4)、主轴(5)和三片桨叶(6)，其中：三片所述桨叶(6)沿所述主轴(5)周向均匀分布并与所述主轴(5)固定连接，所述桨叶(6)为一曲面且曲率半径由下至上逐渐增大，所述桨叶(6)的上方和下方分别安装有一顶盘(7)和一底盘(8)，所述顶盘(7)和所述底盘(8)均套设在所述主轴(5)上并与所述主轴(5)固定连接；所述固定横梁(4)的两端分别通过一根牵拉钢杆(3)与所述机箱(1)的顶盖(9)固定连接，所述主轴(5)的上端可转动地连接至所述固定横梁(4)、下...

【专利技术属性】
技术研发人员：于天一，孙宁，张志朋，王政钧，郭新，殷旺洲，毕宏图，张畅，徐东，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：天津;12