一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，其包括：上端板和下端板，其中部位置均间隔开设有多个第一安装连接孔，其边缘位置均对称开设有多个第二安装连接孔，且第一安装连接孔与第二安装连接孔在上、下端板的位置一一对应；风力机叶片，其上下两端固定连接有安装螺栓，用于与上、下端板固定安装；发电机外壳，其内部设置发电机本体，包括外壳定子和转子轴；所述转子轴贯穿设置于发电机本体的中心，并从发电机外壳的下端伸出；上法兰，其设置于发电机外壳的顶端；下法兰，其固定套设于转子轴的下端；基座，其固定安装于船舶上；上、下法兰分别与下端板和基座固定连接。本发明专利技术具有双重风能利用模式，风能利用率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置
本专利技术涉及风力发电和风帆助航领域，具体涉及一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置。
技术介绍
船舶在海上航行时，需要消耗大量的燃油进行发电和航行，当前国际环保法规越来越严格，对船舶的能效和有害气体排放、温室气体排放要求越来越高，而海上风能资源丰富，利用海上风能进行发电和助航，必将减少船舶燃油消耗，促进清洁能源在航运中的应用。目前，国内外的研究主要集中在船舶风能发电上或者是船舶风帆助航上，没有考虑将两者进行有效结合，以提高风能的综合利用效率。根据航线和风速等航行状况，灵活使用不同的运行模式，在船舶航行时，可以运行风帆助航模式；在低速航行、停航和工程作业期间，可以运行风力发电模式，可以极大提高风能资源的利用效率，对航运节能减排，清洁能源的高效利用，缓解我国能源压力，减轻环境污染具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，通过采用可变叶片和可调半径的垂直轴风力机，并充分考虑船舶在不同航行情况条件下，通过改变叶片，灵活组成既可用于发电，也可用于助航的两用型风能利用装置，特别地，该装置没有中间支撑轴对风轮内部流场造成干扰，有利于开展更深层次的机理研究，解决了现有风能利用装置模式单一，风能利用率不高，有中间支撑轴对内部流场干扰等问题。同时，使用上下端板，可以阻止叶尖绕流，减小叶尖窝的产生，以提高风能利用效率。为了达到上述目的，本专利技术提供一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，其包含：上端板和下端板，其中部位置均间隔开设有多个第一安装连接孔，其边缘位置均对称开设有多个第二安装连接孔，且第一安装连接孔与第二安装连接孔在上、下端板的位置一一对应；风力机叶片，其上下两端固定连接有安装螺栓，用于与上、下端板固定安装；发电机外壳，其内部设置发电机本体，包括外壳定子和转子轴，所述外壳定子固定设置在发电机外壳上；所述转子轴贯穿设置于发电机本体的中心，并从发电机外壳的下端伸出；上法兰，其设置于发电机外壳的顶端，且与下端板固定连接；下法兰，其固定套设于转子轴的下端；基座，其固定安装于船舶上，且与下法兰固定连接。其中，所述上端板和下端板上的第一安装连接孔的位置一一对应，且分别按照72°间隔角、或90°间隔角或和120°间隔角按列分布形成多组第一安装连接孔，每列第一安装连接孔的数量至少为一个。其中，上端板和下端板上的每个第一安装连接孔到其端板中心的距离为安装半径，其安装半径小于其端板的半径。其中，所述下端板的中部位置还开设有多个第三安装连接孔，用于与发电机外壳固定连接。其中，所述上法兰上还开设有多个第一螺纹安装孔，用于与下端板固定连接。其中，所述下法兰上还开设有多个第二螺纹安装孔，用于与基座固定连接。其中，在风力发电模式时，所述风力机叶片为风力发电叶片，其安装在同一种具有相同间隔角的一组第一安装连接孔上，该组中每列第一安装连接孔上只需安装一片风力机叶片，且每片风力机叶片固定安装在安装半径相同的第一安装连接孔上，所述风力机叶片上下两端的安装螺栓与上端板和下端板上的第一安装连接孔通过螺帽进行固定连接，以形成不同风轮半径的风力机，进行风力发电。其中，在风能助航模式时，所述风力机叶片为风力助推叶片，其形状为半圆形，数量为2片，风力助推叶片上下两端同样固定连接有安装螺栓，所述安装螺栓贯穿位于上端板和下端板边缘上的第二安装连接孔，将所述2片风力助推叶片对立设置后分别和上、下端板固定连接，以形成转筒型风帆，进行风能助航。其中，所述第三安装连接孔内设有螺纹，其开孔位置根据上法兰上的第一螺纹安装孔而设置，以适应不同大小的发电机。其中，所述发电机为两用型发电机，在风力发电模式时，发电机作为风力发电装置；在风能助航模式时，发电机作为电动机，提供动能。综上所述，与现有技术相比，本专利技术提供的一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，具有如下有益效果：1、通过调节上下端板和更换叶片类型，可实现风力发电和风力助推的模式变换。并利用发电机可作为电动机又可作为发电机使用的特性，通过半圆形帆叶实现船舶风帆助航；利用两种模式来捕捉风能，使风能利用率和利用范围更广更高；2、本装置将电动机等重物设置在低位，极大的改善了结构的受力情况和装置的稳定性；3、本装置尺寸可以任意设计，叶片翼型和弦长、高度均可以灵活调整，以适应不同场合的需要。附图说明图1为本专利技术的一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置的立体结构示意图；图2为本专利技术的一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置的上端板结构示意图；图3为本专利技术的一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置的下端板结构示意图；图4为本专利技术的一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置的盘式电机结构示意图；图5为本专利技术的一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置的风力助推半圆形叶片结构示意图。具体实施方式以下将结合本专利技术实施例中的附图1～附图5，对本专利技术实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施方式的目的，并非用以限定本专利技术实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。需要说明的是，在本专利技术中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。如图1所示，本专利技术提供了一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，其包含：上端板1和下端板5，如图2和图3所示，该上端板1和下端板5的中部位置均间隔开设有多个第一安装连接孔2，上端板1和下端板5的边缘位置均对称开设有多个第二安装连接孔31，且第一安装连接件孔2与第二安装连接孔31在上、下端板的位置一一对应；进一步，在所述下端板5的中部位置还开设有多个第三安装连接孔4；多个风力机叶片3，每个风力机叶片3的上下两端固定连接有安装螺栓21，通过所述安装螺栓21将风力机叶片3的上下两端分别固定安装在上端板1和下端板5上；发电机外壳6，其内部设置发电机本体，如图4所示，该发电机外壳6包括外壳定子和转子轴61，所述外壳定子固定设置在发电机外壳6上；所述转子轴61贯穿设置于发电机本体的中心，并从发电机外壳6的下端伸出；上法兰7，其设置于发电机外壳6的顶端，并开设有第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，其特征在于，包括：/n上端板(1)和下端板(5)，其中部位置均间隔开设有多个第一安装连接孔(2)，其边缘位置均对称开设有多个第二安装连接孔(31)，且第一安装连接孔(2)与第二安装连接孔(31)在上、下端板的位置一一对应；/n风力机叶片(3)，其上下两端固定连接有安装螺栓(21)，用于与上、下端板固定安装；/n发电机外壳(6)，其内部设置发电机本体，包括外壳定子和转子轴(61)，所述外壳定子固定设置在发电机外壳(6)上；所述转子轴(61)贯穿设置于发电机本体的中心，并从发电机外壳(6)的下端伸出；/n上法兰(7)，其设置于发电机外壳(6)的顶端，且与下端板(5)固定连接；/n下法兰(8)，其固定套设于转子轴(61)的下端；/n基座(9)，其固定安装于船舶上，且与下法兰(8)固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，其特征在于，包括：
上端板(1)和下端板(5)，其中部位置均间隔开设有多个第一安装连接孔(2)，其边缘位置均对称开设有多个第二安装连接孔(31)，且第一安装连接孔(2)与第二安装连接孔(31)在上、下端板的位置一一对应；
风力机叶片(3)，其上下两端固定连接有安装螺栓(21)，用于与上、下端板固定安装；
发电机外壳(6)，其内部设置发电机本体，包括外壳定子和转子轴(61)，所述外壳定子固定设置在发电机外壳(6)上；所述转子轴(61)贯穿设置于发电机本体的中心，并从发电机外壳(6)的下端伸出；
上法兰(7)，其设置于发电机外壳(6)的顶端，且与下端板(5)固定连接；
下法兰(8)，其固定套设于转子轴(61)的下端；
基座(9)，其固定安装于船舶上，且与下法兰(8)固定连接。


2.如权利要求1所述的无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，其特征在于，所述上端板(1)和下端板(5)上的第一安装连接孔(2)的位置一一对应，且分别按照72°间隔角、或90°间隔角或120°间隔角按列分布形成多组第一安装连接孔(2)，每列第一安装连接孔(2)的数量至少为一个。


3.如权利要求2所述的无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，其特征在于，上端板(2)和下端板(5)上的每个第一安装连接孔(2)到其端板中心的距离为安装半径，其安装半径小于其端板的半径。


4.如权利要求1所述的无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，其特征在于，所述下端板(5)的中部位置还开设有多个第三安装连接孔(4)，用于与发电机外壳(6)固定连接。


5.如权利要求1所述的无中间支撑轴的垂直轴风力发电和助航风能利用装置，其特征在于，所述上法兰(7)上还开设有多...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华武，胡以怀，姜大勇，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海;31