串式垂直轴风力发电机制造技术

本申请的串式垂直轴风力发电机通过将垂直轴风轮在竖直方向上串起来，使得垂直轴风力发电机的成为一种高层或超高层风力发电建筑，对于高空中的风能的利用率更高。同时将多个垂直轴风轮成串式的连接，在高度较高的风力发电机上降低了垂直轴风轮的尺寸，相当于，将一个较大的垂直轴风轮分割呈多个垂直轴风轮，降低了垂直轴风轮的安装难度和加工难度。同时由于单体垂直轴风轮的尺寸减小，对于垂直轴风轮的风桨等强度也相应的降低。

【技术实现步骤摘要】
串式垂直轴风力发电机
本申请涉及风力发电领域，具体而言，涉及串式垂直轴风力发电机。
技术介绍
风力发电机是将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。目前大中型风电主要采用水平轴风力机，属升力型风力机，具有转速高、风的利用率较高的优点。目前投入商业运营的风力发电机主流风力发电机基本上是水平轴风力发电机。风力发电机的支撑采用的是竖向直立塔筒，随着水平轴风力发电机容量的不断增大，目前主流风力发电机的容量已达2兆瓦—3.5兆瓦，相应的发电机的整体机舱的重量已达70-100吨，机舱高度也达到100米左右。设备的制作、运输、安装成本显著增加，因此水平轴风力发电机的发展已达到瓶颈期。旋转轴是垂直的风力发电机叫垂直轴风力发电机。垂直轴风力发电机具有低噪声、维护简单等优点。但传统垂直轴风力发电机在近几十年之所以没有得到发展，主要是垂直轴风力发电机存在着以下一些缺点。传统垂直轴风力发电机的风能利用率低。由于传统垂直轴风力发电机的叶片为固定，一侧叶片在风推动做功的同时另一侧的叶片受风的推动在抵消做功，这样就造成了风能的利用率不高。传统H型垂直轴风力发电机的水平支撑杆为悬挑结构，在受的风的推力为方向交变，杆件容易疲劳。为克服垂直轴风力发电机这种刚度较差的缺点，又需要加大风轮支撑系统的杆件截面尺寸，相应的增加了风轮的重量，使风轮的扫风面积受到了限制，使传统垂直轴风力发电机的单机发电容量受到了制约。传统垂直轴风力发电机的发电机是一个环状的，安装时需用吊车从塔筒(垂直于地面的支撑杆)的顶端套进支撑杆，因此塔筒的高度不可能太高，同时安装难度较大。风轮的安装如果采用整体调转的话，由于重量较大，显而易见安装会有较大困难，而如果采用散装，可以想象在高空中会更加困难。申请内容有鉴于此，本申请的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种高层或超高层、安装、加工难度小的串式垂直轴风力发电机。为解决上述技术问题，本申请采用的技术方案是：串式垂直轴风力发电机，包括垂直轴风轮以及发电机，所述垂直轴风轮包括与所述发电机相连的风轮转轴，还包括竖直支架，至少两个所述垂直轴风轮串设于所述竖直支架上并相对所述竖直支架转动，每一所述垂直轴风轮连接有一个固设于所述竖直支架的所述发电机。在示例性实施例中，所述竖直支架为塔筒；所述风轮转轴呈筒状且转动地设于所述塔筒的外壁，所述风轮转轴的内侧为永磁环；所述塔筒的外壁与所述永磁环之间还设有所述发电机的定子，所述定子与所述永磁环之间存有气隙。在示例性实施例中，所述竖直支架为塔筒；所述风轮转轴呈筒状且转动地设于所述塔筒的外壁；所述发电机的转子相对定子转动；所述转子与所述风轮转轴通过变速箱连接，所述风轮转轴和所述转子上均与所述变速箱通过齿轮副传动。在示例性实施例中，所述塔筒采用现浇钢管混凝土格构式。在示例性实施例中，所述塔筒的顶部设有一水平放置的桁架，所述桁架的两端在所述塔筒上伸出。在示例性实施例中，所述竖直支架为在竖直方向上堆叠的笼式框架，每一所述笼式框架内转动地设有一所述垂直轴风轮和固设有一所述发电机。在示例性实施例中，所述垂直轴风轮包括支撑臂、风桨转轴和风桨；至少3个所述支撑臂呈辐射状的连接于所述风轮转轴上，所述风桨通过所述风桨转轴转动地连接于所述支撑臂上。在示例性实施例中，所述垂直轴风轮还包括风向感测装置和驱动装置；所述风向感测装置用于感测风向；所述驱动装置驱动位于迎风半周的所述风桨始终垂直于风向的水平分向；所述驱动装置驱动位于逆风半周的所述风桨始终平行于风向的水平分向。在示例性实施例中，相邻的所述支撑臂之间设有支撑杆，所述支撑杆在平面上构成正多边形。在示例性实施例中，所述垂直轴风轮包括还包括风轮毂；所述风轮毂包括轴套、辐条和毂圈，所述轴套套设于所述风轮转轴上，所述辐条一端与风轮转轴连接，另一端与毂圈连接；所述毂圈外侧均布有至少3个与所述毂圈的径向同向的所述支撑臂，所述风桨通过所述风桨转轴转动地连接于所述支撑臂上。本申请与现有技术相比，其显著优点是：本申请的串式垂直轴风力发电机通过将垂直轴风轮在竖直方向上串起来，使得垂直轴风力发电机的成为一种高层或超高层风力发电建筑，对于高空中的风能的利用率更高。同时将多个垂直轴风轮成串式的连接，在高度较高的风力发电机上降低了垂直轴风轮的尺寸，相当于，将一个较大的垂直轴风轮分割呈多个垂直轴风轮，降低了垂直轴风轮的安装难度和加工难度。同时由于单体垂直轴风轮的尺寸减小，对于垂直轴风轮的风桨等强度也相应的降低。为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1示出了本申请实施例1所提供的风力发电机的串式垂直轴风力发电机结构示意图；图2示出了本申请实施例1所提供的串式垂直轴风力发电机的塔筒的结构示意图；图3示出了本申请实施例1所提供的串式垂直轴风力发电机的主视图；图4示出了本申请实施例1所提供的串式垂直轴风力发电机的局部剖面结构示意图；图5示出了本申请实施例1所提供的串式垂直轴风力发电机的塔筒的俯视图；图6示出了本申请实施例1所提供的串式垂直轴风力发电机的俯视图；图7示出了本申请实施例所提供的串式垂直轴风力发电机的垂直轴风轮的俯视图；图8示出了本申请实施例所提供的串式垂直轴风力发电机的垂直轴风轮的主视图；图9示出了本申请实施例1所提供的串式垂直轴风力发电机的垂直轴风轮的局部放大结构示意图；图10示出了本申请实施例2所提供的串式垂直轴风力发电机的塔筒的俯视图；图11示出了本申请实施例3所提供的串式垂直轴风力发电机的轴测结构示意图；图12示出了本申请实施例3所提供的串式垂直轴风力发电机的笼式框架的轴测结构示意图。图标：1-串式垂直轴风力发电机；10-垂直轴风轮；101-风轮转轴；102-支撑臂；103-风桨转轴；104-风桨；105-垂直支撑杆；106-水平支撑杆；107-驱动装置；108-风轮毂；1081-轴套；1082-辐条；1083-毂圈；20-发电机；201-定子；202-转子；30-塔筒；301-钢平台；302-竖直电梯；303-桁架；40-变速箱；50-笼式框架；501-框架横梁；502-框架立柱。具体实施方式在下文中，将结合附图更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。因此，将参照在附图中示出的特定实施例更详细地描述本公开。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。结合附图的描述，同样的附图标号标示同样的元件。在下文中，可在本公开的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本公开的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且本文档来自技高网...

【技术保护点】
串式垂直轴风力发电机，包括垂直轴风轮以及发电机，所述垂直轴风轮包括与所述发电机相连的风轮转轴，其特征在于，还包括竖直支架，至少两个所述垂直轴风轮串设于所述竖直支架上并相对所述竖直支架转动，每一所述垂直轴风轮连接有一个固设于所述竖直支架的所述发电机。

【技术特征摘要】
1.串式垂直轴风力发电机，包括垂直轴风轮以及发电机，所述垂直轴风轮包括与所述发电机相连的风轮转轴，其特征在于，还包括竖直支架，至少两个所述垂直轴风轮串设于所述竖直支架上并相对所述竖直支架转动，每一所述垂直轴风轮连接有一个固设于所述竖直支架的所述发电机。2.根据权利要求1所述的串式垂直轴风力发电机，其特征在于，所述竖直支架为塔筒；所述风轮转轴呈筒状且转动地设于所述塔筒的外壁，所述风轮转轴101的内侧为永磁环；所述塔筒的外壁与所述永磁环之间还设有所述发电机的定子，所述定子与所述永磁环之间存有气隙。3.根据权利要求1所述的串式垂直轴风力发电机，其特征在于，所述竖直支架为塔筒；所述风轮转轴呈筒状且转动地设于所述塔筒的外壁；所述发电机的转子相对定子转动；所述转子与所述风轮转轴通过变速箱连接，所述风轮转轴和所述转子上均与所述变速箱通过齿轮副传动。4.根据权利要求2或3所述的串式垂直轴风力发电机，其特征在于，所述塔筒采用现浇钢管混凝土格构式。5.根据权利要求2或3所述的串式垂直轴风力发电机，其特征在于，所述塔筒的顶部设有一水平放置的桁架，所述桁架的两端在所述塔筒上伸出。6.根据权利要求1所述的串式垂直轴风力发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张朝阳，张诗文，张玲，
申请(专利权)人：王伟民，
类型：新型
国别省市：河南,41