垂直轴风帆式风力发电机制造技术

一种垂直轴风帆式风力发电机，包括一组以上的发电机组、用于驱动发电机组发电的主轴和与主轴连接的风轮；所述风轮由三片以上的叶片组成；所述叶片包括悬臂和帆船装置，所述帆船装置包括船体、桅杆、挂在桅杆上的风帆以及驱动风帆升降和转向的控制系统，所述悬臂的一端与主轴连接，悬臂的另一端与帆船装置的船体连接；所述船体或悬臂的底部设有止压轮，所述止压轮的下方设有围绕主轴设置的止压轮滑板，所述止压轮离开止压轮滑板。利用帆船与风力发电机叶片的风动力共性，将帆船直接应用在风力发电机的叶片上，整体结构简单；帆船叶片的风帆受风面积阻力更小，能够提高发电效率，容易实现大型化设计。现大型化设计。现大型化设计。

【技术实现步骤摘要】
垂直轴风帆式风力发电机


[0001]本专利技术涉及风力发电领域，尤其是一种垂直轴风帆式风力发电机。

技术介绍

[0002]清洁能源是当今世界的主流发展方向。风力发电是清洁能源的一种，目前在风资源多的环境应用广泛。风力发电设备从结构上分为水平轴与垂直轴，目前水平轴风力发电已经发展到15MW，其塔架高度超过200米，叶轮直径超过180米，这对于大型风力发电的设计、安装、维护和可靠性都提出了巨大的挑战。在陆上，由于叶片过长导致运输困难，使得陆上风机功率增加受限制；对于海上风机，在台风等极端天气情况下，会对高耸的风塔与叶片造成不可逆的破坏。
[0003]垂直轴风机分为阻力型与升力型，阻力型对风能的利用率低，而不能用于大型风力发电的设计，升力型叶片可利用空气的升力来驱动，风能利用率高。现有的垂直轴大功率风机不如水平轴风机普及的原因之一是功率越大，叶片越大，叶片的重量使得悬臂梁结构难以大型化，有设计人员在叶片底部做止压轮与止压轮滑板做支撑，可使叶片大型化有可能。如中国专利公开号为CN109763941A的一种垂直轴风力发电设备及发电方法。垂直轴风力发电设备包括基座、环形轨道、至少两个轨道车、发电机、垂直主轴，环形轨道固设于基座上，轨道车架设于环形轨道上，每个轨道车上安装至少一个升力叶片，每个轨道车通过至少一个横梁与垂直主轴固连，升力叶片受风产生升力，推动轨道车沿环形轨道环形移动，通过横梁带动垂直主轴转动，带动发电机产生电能。又如公告号为CN210087547U的一种帆布展翼垂直轴风力发电机包括发电机，所述发电机的传动轴上设有支架，所述支架上滑动连接有滑块的一端，所述滑块的另一端滑动连接在滑道上，所述滑道设置在固定面上，所述支架的端部设有叶片系统，所述叶片系统包括主轴，所述主轴通过转动螺栓转动连接转板，所述转板上设有帆布扇叶，所述帆布扇叶上设有张拉绳的一端，所述张拉绳的另一端连接在所述滑块上，通过在叶片系统随风力转动时，滑道和滑块相互配合能够带动张拉绳改变叶片系统的角度。上述两种风力发电机的叶片均需要止压轮滑板或滑道的承托来支撑大型叶片的重量，由于止压轮滑板与止压轮直接接触，二者之间存在摩擦力，再加上叶片重量较大，该部分摩擦力较大，这样一来，不仅抵消了一部分风能，降低了发电效率，而且增大了风力发电机启动的难度。
[0004]另外，为了减少叶片的摩擦力，也有采用悬浮支撑的结构，如中国专利公告号为CN210317601U一种带磁悬浮承重结构的垂直轴风力发电机，包括垂直轴、风力发电机以及设在垂直轴上并驱动风力发电机的风轮，风轮包括旋转安装在垂直轴上的旋转笼、设在旋转笼外侧的叶片以及连接叶片与旋转笼的连杆，风轮下方固设有磁悬浮止压轮滑板，风轮的底部设有与磁轨匹配的滑块，磁悬浮止压轮滑板与滑块之间设置有浮力产生单元。采用上述技术方案，在风轮的底部设置滑块，滑块设置在磁悬浮止压轮滑板中，风轮旋转过程中滑块跟随风轮在磁悬浮止压轮滑板中移动，浮力产生单元对滑块施加向上的力，起到支撑风轮的作用。磁悬浮结构虽然也能减少叶片的摩擦力，但是磁悬浮本身造价昂贵，而且需要
不定期的维护，增大了发电成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供垂直轴风帆式风力发电机，结构和安装简单，制造成本低，运输方便；叶片的阻力更小，能够提高发电效率；容易实现大型化设计。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种垂直轴风帆式风力发电机，包括一组以上的发电机组、用于驱动发电机组发电的主轴和与主轴连接的风轮；所述风轮由三片以上的叶片组成；所述叶片包括悬臂和帆船装置，所述帆船装置包括船体、桅杆、挂在桅杆上的风帆以及驱动风帆升降和转向的控制系统，所述悬臂的一端与主轴连接，悬臂的另一端与帆船装置的船体连接；所述船体或悬臂的底部设有止压轮，所述止压轮的下方设有围绕主轴设置的止压轮滑板，所述止压轮离开止压轮滑板。本专利技术原理：利用帆船与风力发电机叶片的风动力共性，将帆船直接应用在风力发电机的叶片上，整体结构简单；可采用目前市面上现有的帆船作为叶片，解决传统大型风力发电机叶片运输难和安装难的问题。本专利技术帆船作为叶片，正常状态下为悬空，减少了叶片的摩擦力，因此可以提高风力发电机的发电效率，也可以降低叶片的启动难度；正常风速下，各个叶片为悬空状态，当某个帆船所受风压较大时，帆船瞬间下沉，导致悬臂弯曲，且底部的止压轮与止压轮滑板发生接触，止压轮滑板支撑止压轮防止悬臂进一步弯曲，此时叶片所受摩擦力增大，一定程度上起到对风轮刹车的作用；当风压消失后，该帆船在悬臂的弹性作用下重新上浮，止压轮离开止压轮滑板，帆船在悬空状态转动。本专利技术由于采用止压轮与止压轮滑板瞬间点接触支撑回弹的原理，可以避免悬臂形变过大而发生折断，同时也简化了悬臂的结构；由于帆船本身重量较轻，使其能够直接应用在悬臂的末端，而且帆船的风帆面积大，能够增大受风面积，进而提高发电效率。
[0007]作为改进，所述悬臂和桅杆均为铝合金或复合材料型材。
[0008]作为改进，所述桅杆与船体之间或桅杆与悬臂之间设有钢索。
[0009]作为改进，所述主轴上套有轮毂，所述悬臂通过轮毂与主轴连接。
[0010]作为改进，风力发电机还包括安装平台，所述止压轮滑板安装在安装平台上或围绕安装平台独立设置。
[0011]作为改进，所述安装平台为机房，其包括机房墙体和机房房顶，所述止压轮滑板设在机房房顶上，所述发电机组设在机房墙体内。
[0012]作为改进，所述主轴设在机房内，主轴的上端穿出机房房顶，机房内设有至少两个套在主轴上的轴承。
[0013]作为改进，所述安装平台设在建筑物的楼顶。
[0014]作为改进，所述发电机组包括发电机、变速机和传动机构，所述主轴上套有齿轮盘，齿轮盘通过齿轮啮合驱动变速机，变速机通过传动机构驱动发电机。
[0015]作为改进，所述止压轮与升降机构连接。
[0016]本专利技术与现有技术相比所带来的有益效果是：1、利用帆船与风力发电机叶片的风动力共性，将帆船直接应用在风力发电机的叶片上，整体结构简单；2、可采用目前市面上现有的帆船作为叶片，解决传统大型风力发电机叶片运输难和安
装难的问题；3、本专利技术帆船作为叶片，正常状态下为悬空，减少了叶片的摩擦力，因此可以提高风力发电机的发电效率，也可以降低叶片的启动难度；4、正常风速下，各个叶片为悬空状态，当某个帆船所受风压较大时，帆船瞬间下沉，导致悬臂弯曲，且底部的止压轮与止压轮滑板发生接触，止压轮滑板支撑止压轮防止悬臂进一步弯曲，此时叶片所受摩擦力增大，一定程度上起到对风轮刹车的作用；当风压消失后，该帆船在悬臂的弹性作用下重新上浮，止压轮离开止压轮滑板，帆船在悬空状态转动；5、本专利技术由于采用止压轮与止压轮滑板瞬间点接触支撑回弹的原理，可以避免悬臂形变过大而发生折断，同时也简化了悬臂的结构；6、由于帆船本身重量较轻，使其能够直接应用在悬臂的末端，而且帆船的风帆面积大，能够增大受风面积，进而提高发电效率；7、采用铝合金或其他复合材料型材的悬臂和桅杆，可以减轻叶片的重量，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风帆式风力发电机，包括一组以上的发电机组、用于驱动发电机组发电的主轴和与主轴连接的风轮；所述风轮由三片以上的叶片组成；其特征在于：所述叶片包括悬臂和帆船装置，所述帆船装置包括船体、桅杆、挂在桅杆上的风帆以及驱动风帆升降和转向的控制系统，所述悬臂的一端与主轴连接，悬臂的另一端与帆船装置的船体连接；所述船体或悬臂的底部设有止压轮，所述止压轮的下方设有围绕主轴设置的止压轮滑板，所述止压轮离开止压轮滑板。2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风帆式风力发电机，其特征在于：所述悬臂和桅杆均为铝合金或复合材料型材。3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风帆式风力发电机，其特征在于：所述桅杆与船体之间或桅杆与悬臂之间设有钢索。4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风帆式风力发电机，其特征在于：所述主轴上套有轮毂，所述悬臂通过轮毂与主轴连接。5.根据权利要求1所述的一种垂直轴风帆式风力发电机，...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春陆，
申请(专利权)人：广州市陆洋复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：