一种垂直轴风力机复合振动发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种垂直轴风力机复合振动发电系统，所述发电系统包括风力机叶片、长轴、长轴轴承、可变特征长度的钝体、万向节、增速器、发电主机、弹簧拉索往复运动发电模块；发电主机放置地面且带增速装置，叶片直接安装在长轴上，因为传统垂直轴风力机运行时存在剧烈振动，固定安装易导致支撑架疲劳，将长轴通过万向节带动增速器旋转，可有效解决材料疲劳问题；可变特征长度的钝体是两个对接的伞状外壳，拉长收紧可改变外部形状，可改变涡激振荡频率，目的是与风力机叶片振动形成共振，以获取更多振动能；弹簧拉索往复运动发电模块中弹簧拉索一端拉住长轴轴承，一端带动两个对向安装的发电机，两个发电机轴上各装一个单向轴承，往复运动中两个发电机交替工作，该模式既能缓冲系统运行产生的剧烈振荡，又通过振动获得电能，提高整个系统的发电效率。提高整个系统的发电效率。提高整个系统的发电效率。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直轴风力机复合振动发电系统


[0001]本申请涉及风力发电领域，特别涉及一种垂直轴风力机复合振动发电系统。

技术介绍

[0002]目前，垂直轴风力机商业发展依然缓慢，主要有两个原因：一是直线翼型虽成本低但风能利用系数也低，兆瓦级比同级水平轴风力机约差0.1；二是运行中存在剧烈振荡，风力机作为钝体在风场中都有涡激振荡现象，但垂直轴风力机还存在旋转叶片所受风压周期性变化所产生的振荡，两种振荡耦合易致支撑柱疲劳破坏，上世纪80年代的多起事故均与剧烈振荡有关，目前解决办法主要是加固处理。历史经验及教训表明控制振荡是大型垂直轴风力机容量突破的首要问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的首要技术问题是：提供一种垂直轴风力机复合振动发电系统，除叶片随长轴旋转发电外，还能够利用垂直轴风力机运行过程中的振动进行发电，与传统垂直轴风力机相比，该复合系统的风能利用系数得以提高，为同时解决大型化垂直轴风力机风能利用系数低和剧烈振荡问题提供一种优化方案。本专利技术所解决的第二个技术问题是：提供一种实现叶片振荡与系统涡激振荡共振的方法。本专利技术所解决的第三个技术问题是：提供一种利用弹簧拉索实现往复发电的方法。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种垂直轴风力机复合振动发电系统，所述系统包括垂直轴风力机发电模块以及弹簧拉索往复运动发电模块，所述垂直轴风力机发电模块包括叶片、长轴、增速器以及发电主机。所述弹簧拉索往复运动发电模块由所述拉索及所述往复发电机组成，所述拉索连接所述长轴轴承与所述往复发电机，所述往复发电机以所述长轴为中心圆周阵列在所述发电主机的水平面上。作为一种改进方案，所述长轴中连接有可增加所述可变特征长度钝体与所述万向节，所述长轴轴承安装在所述长轴上。作为一种改进方案在所述往复运动发电模块中含有相同的小型发电机组。为解决上述第二个问题：本专利技术所采用的方案是一种垂直轴风力机复合振动发电系统，通过所述拉索、所述万向节、以及所述可变特征长度钝体进行支撑，在不同的来流风速下，改变流体涡的脱体频率，实现与长轴振动频率相近，引起共振。为解决第三个问题：本专利技术所采用的方案是一种垂直轴风力机复合振动发电系统，所述小型发电机组通过所述拉索与所述垂直轴风力机发电装置连接起来，在所述小型发电机组的两个发电机轴上各装一个单向轴承，拉索往复运动，两个发电模块交替发电。采用上述技术方案所取得的技术效果为：与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1.本专利技术实现对垂直轴风力机运动过程中产生的振动能量进行回收，以解决大型化垂直轴风力机风能利用系数低和剧烈振荡问题。2.本专利技术在垂直轴风力机长轴的基础上，增加万向节，可变特征长度钝体，在不同的来流风速下，改变流体涡的脱体频率，实现与长轴振荡频率相近，引起共振，提高振动能量密度。3.本专利技术所述的弹簧拉索往复运动发电模块中，创新性在两个发电机轴上分别使用单向轴承，实现了两个发电机单方向交替发电，减少换向过程中的能量损失。
附图说明
[0004]图1为本专利技术的一种垂直轴风力机复合振动发电系统的结构示意图图2为图1中的弹簧拉索往复运动发电模块的示意图图中各标号说明：1
‑
风力机叶片，2
‑
长轴，3
‑
长轴轴承，4
‑
可变特征长度 钝体，5
‑
万向节，6
‑
弹簧拉索往复运动发电模块，61
‑
拉索，62
‑
往复式发电装置， 63
‑
弹簧，7
‑
增速器，8
‑
发电主机
具体实施方式
[0005]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术所采用的技术方案进行详细，完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。一种风力机发电装置的专利技术，包括双叶片的垂直轴风力机，如图依次为1风力机叶片，2长轴，3长轴轴承，4可变特征长度钝体，5万向节，6弹簧拉索及其往复运动驱动的发电模块，7增速器，8发电主机。特征在于，垂直轴风力机的旋转中心处有长轴2，长轴2下方有一万向节5与增速器7相连。可变特征长度钝体4上方有一长轴轴承3，长轴轴承3上有四根弹簧拉索，分别与下方四组发电机相连接，下方四组发电机固定于十字型底座上四个端点上，发电机轴上各装一个单向轴承，每个发电机构成一个发电模块，与上方的垂直轴风力机发电一起构成五个发电模块，在底座中间有一发电主机8，增速器7与发电主机8连接，发电主机8固定于底座并实现五个发电模块的联合发电。在风力的驱动下，上方的垂直轴风力机做旋转运动，带动长轴2，通过万向节5驱动增速器7，带动发电主机8进行发电。风力机叶片除绕长轴旋转外，还存在剧烈振荡，致使长轴2摆动，长轴外敷的可变特征长度钝体4为两个对接的伞状外壳，拉长收紧可改变外部形状，在不同的来流风速下，改变流体涡的脱体频率，实现与长轴的振荡频率相近，引起共振，提高振动的能量密度。由于长轴2摆动偏离原来的位置，拉动弹簧，处于拉伸的弹簧，通过轴承3做往复式运动，将振动的能量转变成弹簧的弹性势能，弹簧拉索往复运动带动发电模块62交替发电。系统从而实现旋转加振动联合发电。其中垂直轴风力机的风机叶片1数可随实际情况的改变选择不同叶片，安装位置为长轴2顶部. 弹簧拉索往复运动发电模块6中的发电机可以独立选择不同类型的发电机。在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。显然，本专利技术的上述实施例仅仅是为清楚地说明本专利技术所作的举例，而并非是对本专利技术的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术要求的保护范围之内。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风力机复合振动发电系统，其特征在于：采用垂直轴风力发电与弹簧拉索往复运动发电结合的发电模式；所述垂直轴风力发电包括风力机叶片、长轴、万向节、增速器、发电主机；所述风力机叶片直接安装在长轴上，长轴通过万向节带动增速器旋转；所述发电主机位于装置底座中心，所述增速器位于发电主机上方；采用三套以上所述弹簧拉索与长轴轴承连接，其驱动的往复运动发电模块位于装置底座外围，所述长轴中间外敷可变特征长度钝体。2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力机复合振动发电系统，其特征在于：所述万向节一端连接长轴，一端连接增速器，此举不仅可使叶片自旋驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，黄惠兰，李佳，农子河，罗嘉斌，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：