一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组制造技术

一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组，至少两层风轮从下至上依次装设于所述机架机构，所述机架机构与所述发电机的垂直轴传动连接，在垂直投影方向视图，多组所述风叶单元呈圆周均匀分布；每组所述风叶单元包括支杆、铰接机构及风叶，所述支杆的一端设有铰接座，所述铰接座与所述机架机构通过第一销轴可转动连接，所述风叶通过所述铰接机构铰接于所述支杆的另一端；所述机架机构与所述支杆之间设有缓冲垫。本发明专利技术设有至少两层风轮，风压连续均衡并将风轮的扭矩通过机架传递给发电机，风能利用率高、发电量大。本发明专利技术同时安装至少两层的风轮，并使其同步协调工作，在增加风轮组迎风面积的同时保持运转时平稳性，有效节约成本。?

【技术实现步骤摘要】
一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组
本专利技术涉及垂直轴风力发电机
，特别是涉及一种能够稳定旋转的多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组。
技术介绍
目前，垂直轴风力发电机主要有两类：一类是利用翼型结构的升力做功的升力型风机，其原型是达里厄(Darrieus)型风力机，大部分垂直轴风机的制造技术都是在翼型结构运转原理的基础上进行少许的改进技术；另一类是阻力型风机，其原型是由风杯式测风仪的演变而来的，其原理就是利用风叶水平旋转时正反两面对风的阻力差来做功。现有技术中，垂直轴升力型风机在正常运转时风能利用率可高达42﹪，但是这类垂直轴升力型风机主要存在着以下缺陷：起动扭矩小，结构复杂，成本较高,风轮转速较低。此外，还有稳定性差，振动大且引起共振，以及有效利用的风速范围小的问题。中国技术专利（公告号CN201155425Y）公开了一种“垂直轴柔性风轮”，该垂直轴柔性风轮的结构包括一个立杆，所述立杆一端的轮毂通过连杆与不同的风叶连接，轮毂连接发电机将机械能转化为电能输出，所述立杆和所述每个风叶竖直设置，所述每个连杆水平设置，其一端和立杆相连接,另一端和风叶相连接，连杆与立杆以及连杆与风叶之间均分别呈90度直角，每一个风叶与连杆的连接处和立杆顶端之间分别系有一条柔性悬索，所述每个连杆与立杆的连接处，以及和风叶的连接处采用铰接方式。该垂直轴柔性风轮结构中的垂直轴柔性风轮为了使每个风叶受力均匀，而该垂直轴柔性风轮的柔性悬索是利用风叶与连杆的连接处和立杆顶端之间连接起来，该结构能使不同的风叶在受到不同风向时受力均匀，提高风能转化为机械能的效率。但是该垂直轴柔性风轮的垂直柔性风轮的稳定性、平衡性也有待进一步提高，以及在各种风力和风向作用下的较宽转速范围工况中易产生共振且较为严重，这也有待于进一步解决，而柔性悬索容易打结断裂，使其使用寿命较低，而且难以在强风中使用也是有待进一步解决的问题。因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种稳定性好、平衡性高、寿命长、抗强风性能高的垂直轴风力发电机技术显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种稳定性好、平衡性高、结构紧凑、抗强风性好、适用风速范围广并能有效保护发电机的多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：提供一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组，包括有发电机、机架机构及至少两层风轮，至少两层风轮从下至上依次装设于机架机构，机架机构与发电机的垂直轴驱动连接；其中，每层风轮均匀分布设置有多组风叶单元，风叶单元装设于机架机构；每组风叶单元包括有支杆、铰接机构及风叶，支杆的一端设有铰接座，铰接座与机架机构通过第一销轴铰接，风叶通过铰接机构铰接于支杆的另一端，每层所有风叶单元的支杆在旋转时均处于同一旋转平面。机架机构与支杆之间设置有缓冲垫，当风轮静止时，缓冲垫夹处于支杆与机架机构之间。优选的，机架机构包括有旋转套管、轴承及至少一个固设于旋转套管的机架，旋转套管的上端部固设于发电机的垂直轴，旋转套管的下端通过轴承可旋转装设于固定柱。更优选的，机架的数目设置为两个，具体为上机架和下机架，上机架固设于旋转套管的上部，下机架固设于旋转套管的下端。进一步的，上机架与支杆之间设置有缓冲垫；下机架与支杆之间设置有缓冲垫；其余每层风轮，对应支杆与旋转套管之间设置有缓冲垫，或者对应支杆与旋转套管设置的机架之间设置有缓冲垫。优选的，铰接机构包括有第二销轴和扭力弹簧，第二销轴穿过支杆及风叶，扭力弹簧套设于第二销轴，且扭力弹簧的第一端与支杆连接，扭力弹簧的第二端与风叶连接。更优选的，铰接机构位于风叶的重心上方的部位。进一步的，第一销轴的轴线方向和第二销轴的轴线方向均与支杆的长度方向垂直。具体，风叶固定设置有铰接件，第二销轴穿过风叶的铰接件及支杆，扭力弹簧的第二端与风叶的铰接件相接。优选的，铰接件为固定设置于风叶的凹槽状铰接件，且其两侧壁对称开设有供穿设第二销轴的通孔，通孔的轴线方向与风叶的长度方向垂直，第二销轴穿置于铰接件的通孔及支杆。优选的，旋转套管上端部设置有锥形孔，对应发电机的垂直轴的连接段为锥形轴段，旋转套管套设于发电机的垂直轴，并通过螺母旋压紧固于发电机的垂直轴。本专利技术的有益效果：一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组，包括有发电机、机架机构及至少两层风轮，至少两层风轮从下至上依次装设于机架机构，机架机构与发电机的垂直轴驱动连接；其中，每层风轮均匀分布设置有多组风叶单元，风叶单元装设于机架机构；每组风叶单元包括有支杆、铰接机构及风叶，支杆的一端设有铰接座，铰接座与机架机构通过第一销轴铰接，风叶通过铰接机构铰接于支杆的另一端，每层所有风叶单元的支杆在旋转时均处于同一旋转平面。本专利技术的垂直轴风力发电机设置有至少两层风轮，至少两层风轮的风叶单元在垂直投影中呈圆周均匀分布，在垂直投影视图中，相邻两个风叶单元的夹角相等，使多层风轮的风压连续均衡，并将风轮的扭矩通过机架机构传递给发电机，风能利用率高、发电量大。本专利技术在升力型叶片基础上，通过灵活设计机架机构，同时安装两层以上的风轮，并使其同步协调工作，在增加风轮组迎风面积的同时保持运转时平稳性，有效节约成本。同时，本专利技术的支杆与机架通过铰接座及第一销轴铰接，利用陀螺效应改善垂直轴风力发电机的稳定性，本专利技术多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组，当风轮高速旋转时，风叶单元绕着第一销轴向上转动，悬浮转动，整个风轮如转动的陀螺般围绕自身中轴线作“自转”，风速越大，风轮转得越快，稳定性越好，并不因为风速的增加而影响本专利技术的稳定性，避免共振，输出功率稳定，有利于延长发电机的使用寿命。并且，本专利技术的机架机构与支杆之间设有弹性材质制得的缓冲垫，该缓冲垫一方面可以有效防止风速减小而使风叶单元落下时支杆撞击发电机的垂直轴，影响发电机的稳定性及使用寿命，另一方面，通过该缓冲垫使所有支杆位于同一水平面，从而保证风轮在高速旋转时各风叶受力均衡，有效保证整机的稳定性，发电机输出功率稳定。并且本专利技术在风叶的重心的上方设有铰接机构，使得风叶在额定风速范围内保持风叶的垂直状态以获得最大的迎风面积，当遇到强风时，随着风轮转速提高，风叶的离心力随之同步增大，当离心力大于扭力弹簧及风叶重力相对于第一销轴轴线的力矩时，风叶绕第一销轴轴线转动角度，且转动角度的大小与离心力同步增大或减小，当离心力最终克服扭力弹簧的扭力时，风叶与支杆不再垂直，整个风轮的旋转外形呈锥台形，转速越高，风轮组的迎风面积越小，从而在强风时能够达到调整整机的功率输出的目的，防止功率过大而损害发电机。由于风叶与支杆之间采用铰接机构铰接，随风力调整风轮的迎风面积，在强风时也能正常发电，抗强风能力好，并且无尾舵，结构简单、节约材料，综合成本低。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的内容不构成对本专利技术的任何限制。图1是本专利技术的一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组的实施例的结构示意图；图2是图1中本专利技术的一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组的实施例的俯视结构示意图；图3是本专利技术的一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组的实施例在一种运转工况时的结构示意图；在图1至图3中包括有：1——风叶2——支杆3——第二销轴4——扭力弹簧5——铰接件6——螺母7——本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组，其特征在于：包括有发电机、机架机构及至少两层风轮，所述至少两层风轮从下至上依次装设于所述机架机构，所述机架机构与所述发电机的垂直轴驱动连接；其中，每层所述风轮均匀分布设置有多组风叶单元，所述风叶单元装设于所述机架机构；每组所述风叶单元包括有支杆、铰接机构及风叶，所述支杆的一端设有铰接座，所述铰接座与所述机架机构通过第一销轴铰接，所述风叶通过所述铰接机构铰接于所述支杆的另一端，每层所有所述风叶单元的所述支杆在旋转时均处于同一旋转平面；所述机架机构与所述支杆之间设置有缓冲垫，当风轮静止时，所述缓冲垫夹处于所述支杆与所述机架机构之间。

【技术特征摘要】
1.一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组，其特征在于：包括有发电机、机架机构及至少两层风轮，所述至少两层风轮从下至上依次装设于所述机架机构，所述机架机构与所述发电机的垂直轴驱动连接；其中，每层所述风轮均匀分布设置有多组风叶单元，所述风叶单元装设于所述机架机构；每组所述风叶单元包括有支杆、铰接机构及风叶，所述支杆的一端设有铰接座，所述铰接座与所述机架机构通过第一销轴铰接，所述铰接机构包括有第二销轴和扭力弹簧，所述第二销轴穿过所述支杆及所述风叶，所述扭力弹簧套设于所述第二销轴，且所述扭力弹簧的第一端与所述支杆连接，所述扭力弹簧的第二端与所述风叶连接；所述风叶通过所述铰接机构铰接于所述支杆的另一端，每层所有所述风叶单元的所述支杆在旋转时均处于同一旋转平面；所述机架机构与所述支杆之间设置有缓冲垫，当风轮静止时，所述缓冲垫夹处于所述支杆与所述机架机构之间。2.根据权利要求1所述的一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组，其特征在于：所述机架机构包括有旋转套管、轴承及至少一个固设于所述旋转套管的机架，所述旋转套管的上端部固设于所述发电机的垂直轴，所述旋转套管的下端通过所述轴承可旋转装设于固定柱。3.根据权利要求2所述的一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组，其特征在于：所述机架的数目设置为两个，具体为上机架和下机架，所述上机架固设于所述旋转套管的上部，所述下机架固设于所述旋转套管的下端。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：丑帅军，刘湘威，黄耀，
申请(专利权)人：深圳市宝联风光热能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：