[發明專利]一種立軸型風力發電機的支撐機構

無效

• 申請號: 200910136769.5
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN101566138A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 謝永文
• 申請（專利權）人: 宜昌神風科技有限公司
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 北京知本村知識產權代理事務所
• 代理人: 周自清

技術領域

本發明涉及風力發電機，具體涉及一種立軸型風力發電機的支撐機構。

背景技術

現有風力發電機分兩大類，一類是葉片旋轉軸與地面平行的水平軸型，另一類是葉片旋轉軸與地面垂直的立軸型。水平軸型風力發電機在實際應用中出現一些難以克服的缺點：其調節和控制系統復雜，葉片制作加工困難。另外，由于其發電機和調節機構等均裝置在支撐塔架頂部，受到重量和尺寸空間的限制，難以大型化。為此，國內外許多研究部門大力開發適合于裝配大型化機件的立軸型風力發電機。立軸型風力發電機的支撐機構包括底座與設于底座上的中心轉軸，中心轉軸通過軸承支撐在底座上，底座內有重錘、剎車盤、發電機等設備，中心轉軸在與風輪構成轉動結構的同時支撐風輪重量。立軸型風力發電機的優點是，對于風向無要求，發電機裝在底部，無重量和尺寸空間限制，且安裝維修方便；控制機構比水平軸型簡單；葉片加工成本相對簡單、便宜。

立軸型風力發電機大型化后，其風輪直徑可達幾十米，葉片重量可達數十噸。龐大的風輪及其巨大的重量，對支撐機構提出了很高的要求。如果僅僅采用提高中心轉軸和支撐底座強度的方法來解決大型風輪的支撐問題，就要大幅度提高機器的制造成本。即使采用強度很高的材料，加粗加厚相關部件，所能解決的問題也是有限的，很難保證風力發電機在強風或超強風環境下安全可靠運行。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種制造成本低廉，運行穩定的立軸型風力發電機的支撐機構。

本發明立軸型風力發電機的支撐機構所適用的風力發電機如同現有技術設置底座，在底座上設中心轉軸，中心轉軸通過軸承支撐在底座上，底座內設有發電機等部件。本發明立軸型風力發電機的支撐機構是在上述傳統立軸型風力發電機結構的基礎上，在相當于葉輪的下方設置固定于地面、水平布置的環形導軌，環形導軌的中心為風力發電機的中心轉軸，環形導軌的半徑相當于風輪的半徑，環形導軌的高度相當于風輪葉片到地面的距離；在風輪葉片的下沿設置與環形導軌相適應的滑輪，葉片下沿的滑輪與固定于地面的導軌滑動連接。

本發明支撐機構承擔葉輪(包括葉片和支撐臂)的大部分重量，既適用于單葉片式風輪的立軸風力發電機，也適用于雙葉片式風輪的立軸風力發電機。

作為優化，在導軌與地面之間架設環形支撐架，將導軌裝置在支撐架上，構成一圓環形跑道。環形支撐架是以金屬型材固定聯結的金屬架構。環形支撐架的高度以3-5米為優選。環形支撐架太低會使葉片遭遇貼近地面的不穩定的風力，環形支撐架太高則使造價提高，支撐的安全穩定性降低。

作為優化，環形導軌由若干弧形節段的鋼軌銜接組成，其連接如同鐵路道軌的銜接。相應地，環形支撐架也是由若干弧形節段組合而成。每節段的環形導軌和環形支撐架都可以獨立安裝、拆卸，方便于安裝施工和維修。

作為優化，在所述導軌的圈內設置圓環形輔助導軌。輔助導軌與主導軌為同心圓，均以塔架中心軸為圓心；輔助導軌的半徑相當于主導軌半徑的1/2-4/5；輔助導軌向上與葉片支撐臂形成支撐和滑動聯接。如此雙跑道結構適用于特大型立軸風力發電機。

作為優化，在每組風輪葉片與導軌之間分別設置滑板，滑板上面設置軸承與軸銷，軸承和軸銷分別與滑板和葉片固定，形成葉片與滑板之間的轉動結構，葉片與滑板連接牢靠，葉片又能沿縱軸轉動，可以適應葉片所承擔的葉輪轉動速度自動調節功能；滑板底面設置一個或多個滑輪與導軌滑動連接。

作為優化，導軌和支架間用墊片和螺栓調節導軌的水平度和圓周同心度。

導軌與滑輪接觸面的形狀和接觸方式關乎到風輪運行的阻力和穩定性，應選擇二者兼顧的方式。作為優化，通過改變導軌和滑輪輪轂的截面形狀，也可以通過一組中多個滑輪排列位置的改變，使滑輪與導軌形成咬合式或鉗夾式結構。在正常運轉時，導軌對葉片是支撐作用；一旦強風使風輪及塔架有所傾斜時，導軌對葉片起到牽拉作用，防止滑輪出軌及塔架傾覆。

本發明支撐機構猶如一環形跑道，有效解決了大型立軸型風力發電機龐大風輪的穩定支撐問題，裝置于功率在數百千瓦，甚至在1000千瓦以上，風輪直徑近百米的大型立軸風力發電機，也能安全運行，而且其安裝維修簡便。同時，裝置了本發明支撐機構分擔了支撐塔架的大部分承重，可大大降低對塔架結構強度的要求，減少塔架制造成本。

附圖說明

圖1是本發明剖面結構示意圖；

圖2是本發明俯視圖；

圖3是本發明一種實施方式結構示意圖；

圖4是本發明安裝有導向滑輪的另一實施方式結構示意圖。