一种高效抗风灾垂直轴升阻互补型风力发电机制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高效抗风灾垂直轴升阻互补型风力发电机，其构成包括有风机基座、中心轴、升力型叶轮、阻力型叶轮、离合机构、发电机、制动器，其特征在于：所述中心轴垂直固定于风机基座上部，所述升力型叶轮与阻力型叶轮围绕该中心轴轴向分层设置，升力型叶轮与一个发电机转子联动，构成一个升力型叶轮发电单元，阻力型叶轮与一个发电机转子联动，构成一个阻力型叶轮发电单元，阻力型叶轮发电单元还通过离合机构与升力型叶轮发电单元之间呈可离可合方式连接。

An efficient anti typhoon vertical shaft lift drag complementary type wind power generator

The utility model relates to an efficient anti typhoon vertical shaft lift drag complementary type wind power generator, which comprises a fan base, a central shaft, impeller, impeller type lift drag type, clutch mechanism, generator and brake, which is characterized in that the center shaft is vertically fixed on the base of the upper fan, the lift type the impeller and the impeller axial resistance around the center axis layered set, a lift type impeller and rotor linkage, a lift type impeller generating unit, a resistance type impeller and a generator rotor linkage, a resistance type impeller generating unit, resistance type impeller power generation unit through between the clutch mechanism and lift type the power unit is left with connection.

【技术实现步骤摘要】
一种高效抗风灾垂直轴升阻互补型风力发电机
本技术涉及一种风力发电机，尤其为一种将升力型叶轮与阻力型叶轮轴向组合设置形成的高效抗风灾垂直轴风力发电机。
技术介绍
垂直轴风力发电机在低风速条件仍然能启动发电，这一特点使垂直轴风力发电机在许多风场资源一般的地区仍然能发挥较好的作用。对于全年大部分时间，风速在8米/秒以下的风场，垂直轴风力发电机尤其适用。低风速转动是阻力型叶轮风机的特点，但由于阻力型叶轮的λ数值不超过1（λ数值为风轮转速叶尖或叶边处的线速度与风速的比值）。而升力型叶轮风机启动风速要求较高，但其λ数值最大可超过5。目前，已有将升力型叶片与阻力型叶片做组合式设计，形成升阻互补型风力发电机，这些升阻互补型风力发电机通常只兼顾到风机的启动和功率输出。
技术实现思路
本技术的目的是，提供一种新型的垂直轴升阻互补型风力发电机，既考虑风机低风速启动与最大功率输出，同时也考虑到在出现超额定的大风速情况下，能提高风机的安全性。为实现上述目的，本技术的技术方案是，一种高效抗风灾垂直轴升阻互补型风力发电机，其构成包括有风机基座、中心轴、升力型叶轮、阻力型叶轮、离合机构、发电机、制动器，其特征在于：所述中心轴垂直固定于风机基座上部，所述升力型叶轮与阻力型叶轮围绕该中心轴轴向分层设置，升力型叶轮与一个发电机转子联动，构成一个升力型叶轮发电单元，阻力型叶轮与一个发电机转子联动，构成一个阻力型叶轮发电单元，阻力型叶轮发电单元还通过离合机构与升力型叶轮发电单元之间呈可离可合方式连接。上述技术方案中，所述一个升力型叶轮发电单元与一个阻力型叶轮发电单元共同构成一个轴向升阻互补发电单元，若干个轴向升阻互补发电单元围绕中心轴轴向设置，每一个轴向升阻互补发电单元中，阻力型叶轮发电单元与升力型叶轮发电单元之间通过离合机构连接，相邻两个轴向升阻互补发电单元之间通过离合机构连接。上述技术方案中，所述一个阻力型叶轮发电单元与两个升力型发电单元共同构成一个轴向升阻升互补发电单元，两个升力型发电单元和一个升阻力型发电单元均围绕中心轴轴向分层设置，上层为升力型发电单元、中层为阻力型发电单元，下层为升力型发电单元，中层阻力型发电单元中的阻力型叶轮通过一个离合机构既与其上方升力型发电单元中发电机转子连接，又通过另一个离合机构与其下方升力型发电单元中发电机转子连接。上述技术方案中，所述下层升力型发电单元中发电机转子与一个制动器连接。上述技术方案中，所述升力型叶轮的转动方向与阻力型叶轮的转动方向相同或相反。上述技术方案中，所述升力型叶轮由若干升力型叶片、支架及转动外套构成，升力型叶轮固定于支架外端部，支架内端部与转动外套固定，转动外套套装于中心轴。上述技术方案中，所述升力型叶轮转动外套处还设置有若干螺旋状阻力型叶片，螺旋状阻力叶片与转动外套固定，构成一个径向升阻互补叶轮。上述技术方案中，所述阻力型叶轮由若干阻力型叶片、支架及转动外套构成，阻力型叶片固定于支架外端，支架内端固定于转动外套，转动外套套装于中心轴。上述技术方案中，所述阻力型叶片或为直筒状阻力型叶片，或为螺旋状阻力型叶片，或为半球壳状阻力型叶片。上述技术方案中，所述离合机构为电控式离合机构或为机械离心式离合机构。本技术的优点是，充分利用了升力型叶片与阻力型叶片各自的特性，巧妙进行了组合设计，由于阻力型叶轮在低风速和额定风况条件下，仍然有功率输出，既解决了垂直轴风机低风速启动做功的问题，又保证了风机在额定风况条件下升力型叶轮充分发挥作用，形成最大功率输出，从而全面提升了整个风机的发电效率。此外，在风况超额定风速条件下，本技术还能将λ数值最大为1的阻力型叶轮通过离合机构与λ数值大于5的升力型叶轮吻合，即通过阻力型叶轮去限制升力型叶轮的转速，加之制动器的共同作用，从而有效地提高风机整体的抗风灾能力。附图说明图1是本技术实施例一的整机结构外形图。图2是本技术实施例一中，上层径向升阻互补型叶轮与发电机转子连接结构以及与中层阻力型叶轮之间离合机构示意图。图3是本技术实施例一中，中层阻力型叶轮与发电机转子连接结构以及与下层升阻互补型叶轮之间离合机构示意图。图4是本技术实施例一中，下层升阻互补型叶轮与发电机转子连接结构以及与制动器之间连接结构示意图。图5是本技术实施例中直筒状叶片阻力型叶轮的轴向视图。图6是本技术实施例中螺旋状叶片阻力型叶轮的轴向视图。图7是本技术实施例中半球壳状叶片阻力型叶轮的轴向视图。图8是本实新型实施例二的整机结构外形图。以上附图中，1是上层升阻互补叶轮的升力型叶片，2是上层升阻互补叶轮的螺旋状阻力型叶片，3是固定升力型叶片的支架，4是由上层升阻互补叶轮带动运转的盘式发电机，5是分别与发电机转子和中层阻力型叶轮相连接的离合机构，6是中层阻力型叶轮，7是中层阻力型叶轮带动运转的盘式发电机，8是分别与发电机转子与下层升阻互补型叶轮相连接的离合机构，9是由下层升阻互补叶轮带动运转的盘式发电机，10是与发电机转子相连接的制动器，11是基座，12是中层阻力型叶轮直筒状叶片，13是叶轮支架，14是中层阻力型叶轮螺旋状叶片，15是叶轮支架，16是中层阻力型叶轮半球壳状叶片，17是叶轮支架，21是升力型叶片，22是螺旋式阻力型叶片，23是支架，24是一层盘式发电机及离合器，25是直筒状阻力型叶轮，26是二层盘式发电机及离合器，27是三层盘式发电机，28是离合器及四层盘式发电机，29是制动器，30是基座。具体实施方式实施例一，本实施例为一种“升-阻-升”三层叶轮轴向结构而成的垂直轴风力发电机，其外形结构如图1所示。风机的中心轴固定于基座11之上，中心轴起到承受各叶轮重量的作用。本实施例中，上层和下层升力型叶轮靠近叶轮转动外套附近均设置有螺旋状阻力叶片2。具体结构为，升力型叶片1固定在叶轮支架3外端部，螺旋状阻力叶片2固定在支架3内端部，支架内端部与转动外套固定成一体，这样，形成了一种径向升阻互补型叶轮。中层为直筒状叶片阻力型叶轮6，该直筒状叶片阻力型叶轮轴向俯视结构参见附图5，直筒状叶片12固定在叶轮支架13的外端处，支架13内端部与转动外套固定成一体。上层径向升阻互补型叶轮的转动外套与其下方盘式发电机4的转子连接，形成上层发电单元，中层直筒状叶片阻力型叶轮6的转动外套与其下方的7盘式发电机的转子连接，形成中层发电单元，下层径向升阻互补型叶轮的转动外套与其下方的盘式发电机9的转子连接，形成下层发电单元，下层盘式发电机转子还连接一个制动器10。中层直筒状叶片阻力型叶轮的转动外套上端部通过离合机构5与上层发电单元中盘式发电机4的转子固定连接，中层发电单元中盘式发电机7的转子还通过离合机构8与下层径向升阻互补型叶轮的转动外套的上端连接。在低风速情况下，中层直筒状叶片阻力型叶轮6以及上、下层径向升阻互补型叶轮中靠近转动外套的螺旋状阻力型叶片2会受到风力而缓缓启动，以克服风机的静止惯性，进而带动各层盘式发电机转子转动发电。当风速提升至风机正常工作的额定风速范围之内时，上层和下层叶轮中的升力型叶片发挥更大作用，进一步带动上层和下层的盘式发电机发出更多的电能。同样，在风速提升至风机正常工作的额定风速范围之内时，中层阻力型叶轮也能加快转动，进而带动中层盘式发电机发出更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高效抗风灾垂直轴升阻互补型风力发电机，其构成包括有风机基座、中心轴、升力型叶轮、阻力型叶轮、离合机构、发电机、制动器，其特征在于：所述中心轴垂直固定于风机基座上部，所述升力型叶轮与阻力型叶轮围绕该中心轴轴向分层设置，升力型叶轮与一个发电机转子联动，构成一个升力型叶轮发电单元，阻力型叶轮与一个发电机转子联动，构成一个阻力型叶轮发电单元，阻力型叶轮发电单元还通过离合机构与升力型叶轮发电单元之间呈可离可合方式连接。

【技术特征摘要】
1.一种高效抗风灾垂直轴升阻互补型风力发电机，其构成包括有风机基座、中心轴、升力型叶轮、阻力型叶轮、离合机构、发电机、制动器，其特征在于：所述中心轴垂直固定于风机基座上部，所述升力型叶轮与阻力型叶轮围绕该中心轴轴向分层设置，升力型叶轮与一个发电机转子联动，构成一个升力型叶轮发电单元，阻力型叶轮与一个发电机转子联动，构成一个阻力型叶轮发电单元，阻力型叶轮发电单元还通过离合机构与升力型叶轮发电单元之间呈可离可合方式连接。2.根据权利要求1所述的一种高效抗风灾垂直轴升阻互补型风力发电机，其特征在于：所述一个升力型叶轮发电单元与一个阻力型叶轮发电单元共同构成一个轴向升阻互补发电单元，若干个轴向升阻互补发电单元围绕中心轴轴向设置，每一个轴向升阻互补发电单元中，阻力型叶轮发电单元与升力型叶轮发电单元之间通过离合机构连接，相邻两个轴向升阻互补发电单元之间通过离合机构连接。3.根据权利要求1所述的一种高效抗风灾垂直轴升阻互补型风力发电机，其特征在于：所述一个阻力型叶轮发电单元与两个升力型发电单元共同构成一个轴向升阻升互补发电单元，两个升力型发电单元和一个升阻力型发电单元均围绕中心轴轴向分层设置，上层为升力型发电单元、中层为阻力型发电单元，下层为升力型发电单元，中层阻力型发电单元中的阻力型叶轮通过一个离合机构既与其上方升力型发电单元中发电机转子连接，又通过另一个离合机构与其下方升力型发电单元中发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国祥，
申请(专利权)人：胡国祥，
类型：新型
国别省市：江苏,32