[實(shí)用新型]行星旋翼式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920124867.2
• 申請日: 2009-07-18
• 公開（公告）號: CN201461255U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 陳國強(qiáng)
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/00;F16H1/28;F16H3/06
• 代理公司: 杭州九洲專利事務(wù)所有限公司 33101
• 代理人: 韓小燕

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別是一種行星旋翼式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，主要用于將自然界的風(fēng)力轉(zhuǎn)換為電力。

背景技術(shù)

風(fēng)能是一種無污染、可再生的清潔能源，較之現(xiàn)有的火力發(fā)電具有節(jié)省能源、避免污染等優(yōu)點(diǎn)，較之水利發(fā)電具有不會(huì)影響生態(tài)平衡的優(yōu)點(diǎn)。因此世界各國都在加快發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也向多種機(jī)型發(fā)展，其中有的技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，有的風(fēng)能利用率低，目前主流的風(fēng)力發(fā)電機(jī)均為水平軸風(fēng)力機(jī)，這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)力機(jī)由于葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與風(fēng)向通常不會(huì)在同一方向上，因此在實(shí)際使用中對風(fēng)能的利用率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題提供一種結(jié)構(gòu)布置合理、效率高、啟動(dòng)風(fēng)速和制造成本低的行星旋翼式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，整機(jī)結(jié)構(gòu)剛性好、運(yùn)轉(zhuǎn)可靠、維修方便。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：行星旋翼式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具有塔架、安裝在發(fā)電機(jī)艙內(nèi)的發(fā)電機(jī)，其特征在于：所述發(fā)電機(jī)艙上方設(shè)置增速箱體，該增速箱體上通過軸承安裝豎直布置的主軸，主軸上方固定安裝風(fēng)輪殼，風(fēng)輪殼上通過風(fēng)輪臂均勻布置一組位于同一水平面上的齒輪箱，每個(gè)齒輪箱上、下均通過軸承各豎直安裝一片葉片，所述主軸上同軸安裝增速齒輪II，該增速齒輪II與連接至發(fā)電機(jī)的增速齒輪I相嚙合，所述主軸內(nèi)部通過軸承同軸安裝芯軸，芯軸一端連接至對風(fēng)及調(diào)速控制器，另一端通過行星齒輪系連接至穿過葉片中心的旋翼傳動(dòng)軸。

所述行星齒輪系包括固定安裝在芯軸一端且伸入風(fēng)輪殼內(nèi)部的圓錐太陽輪，該圓錐太陽輪上均勻布置一組與之嚙合的圓錐行星輪，圓錐行星輪設(shè)在通過軸承安裝在風(fēng)輪臂內(nèi)的傳動(dòng)軸上，該傳動(dòng)軸另一端安裝錐齒輪I，且該錐齒輪I與固定在旋翼傳動(dòng)軸上的錐齒輪II嚙合，所述錐齒輪I和錐齒輪II均位于齒輪箱內(nèi)部。

所述行星齒輪系的速比為1∶2。

所述葉片有六片，與之對應(yīng)的風(fēng)輪臂、錐齒輪I、錐齒輪II和圓錐行星輪的個(gè)數(shù)也為三個(gè)。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型采用行星旋翼式垂直軸代替現(xiàn)有技術(shù)中的水平軸，葉片可以豎直布置，增大葉片與風(fēng)的接觸面，從而增大葉片的受力，同時(shí)由于利用了行星傳動(dòng)原理，且行星齒輪系的速比為1∶2，葉片公轉(zhuǎn)360度，自轉(zhuǎn)180度，使得葉片在阻力區(qū)內(nèi)的迎風(fēng)角很小，大大減小了阻力，從而提高了風(fēng)機(jī)的效率；由于采用垂直軸，對風(fēng)及調(diào)速控制器和發(fā)電機(jī)等都可以由轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，安裝于地面上，減小了對塔架的負(fù)荷，使得安裝和維修更加方便；此外，因葉片受力面大，所需要的啟動(dòng)風(fēng)速低，有效風(fēng)速范圍也就更寬；整機(jī)結(jié)構(gòu)布置合理、剛性好、抗風(fēng)能力強(qiáng)；風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)、對風(fēng)及調(diào)速機(jī)構(gòu)等均在同一軸線上，使得主機(jī)結(jié)構(gòu)簡化、機(jī)械傳動(dòng)效率高.

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實(shí)用新型中葉片在各方位的受力圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，本實(shí)施例具有塔架1、安裝在發(fā)電機(jī)艙4內(nèi)的發(fā)電機(jī)3，所述發(fā)電機(jī)艙4上方設(shè)置增速箱體5，該增速箱體5上通過軸承安裝與塔架1同軸布置的主軸16，主軸16上方固定安裝風(fēng)輪殼10，風(fēng)輪殼10上通過風(fēng)輪臂7均勻布置一組位于同一水平面上的齒輪箱8，每個(gè)齒輪箱8上、下均通過軸承各豎直安裝一片葉片17，所述主軸16上同軸安裝增速齒輪II?19，該增速齒輪II與連接至發(fā)電機(jī)3的增速齒輪I?6相嚙合，所述主軸16內(nèi)部通過軸承同軸安裝芯軸15，芯軸15一端連接至對風(fēng)及調(diào)速控制器2，另一端通過行星齒輪系連接至穿過葉片17中心的旋翼傳動(dòng)軸18。

所述行星齒輪系包括固定安裝在芯軸15一端且伸入風(fēng)輪殼10內(nèi)部的圓錐太陽輪14，該圓錐太陽輪上均勻布置一組與之嚙合的圓錐行星輪9，圓錐行星輪9設(shè)在通過軸承安裝在風(fēng)輪臂7內(nèi)的傳動(dòng)軸13上，該傳動(dòng)軸13另一端安裝錐齒輪I?12，且該錐齒輪I與固定在旋翼傳動(dòng)軸18上的錐齒輪II?11嚙合，所述錐齒輪I?12和錐齒輪II?11均位于齒輪箱8內(nèi)部。且整個(gè)行星齒輪系的速比為1∶2，當(dāng)葉片17公轉(zhuǎn)360度時(shí)，自轉(zhuǎn)180度。如圖2所示的葉片在各方位的受力分析圖(圖中V表示風(fēng)速、F1表示切向力、U表示葉片線速度、F2表示徑向力、Vw表示相對風(fēng)速、F表示空氣總動(dòng)力、α表示迎角)，除葉片經(jīng)過圖中O點(diǎn)之外，其他各方位都可以產(chǎn)生切向分力而做功，大大提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作效率。

本例中，葉片17有六片，與之對應(yīng)的風(fēng)輪臂7、錐齒輪I?12、錐齒輪II?11和圓錐行星輪9的個(gè)數(shù)為三個(gè)。根據(jù)實(shí)際情況的需要，葉片17的個(gè)數(shù)可以為大于六的偶數(shù)，同時(shí)，與之對應(yīng)的風(fēng)輪臂7、錐齒輪I?12、錐齒輪II?11和圓錐行星輪9的個(gè)數(shù)則減半。

整機(jī)安裝時(shí)要調(diào)整好各組葉片的相對方位，在圓錐太陽輪14不動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)輪，使各組葉片通過某一固定方位時(shí)的方向一致。行星旋翼式垂直軸風(fēng)力機(jī)在使用時(shí)，需要先對風(fēng)，由對風(fēng)及調(diào)速控制器2自動(dòng)控制，調(diào)整葉片17的迎風(fēng)面為葉片17中心線通過主軸16中心時(shí)的垂直方向，其對風(fēng)裝置是通過調(diào)整圓錐太陽輪14的方位來實(shí)現(xiàn)的，小型機(jī)用尾舵與圓錐太陽輪14連接實(shí)現(xiàn)對風(fēng)，大中型機(jī)通過對風(fēng)及調(diào)速齒輪組連接微機(jī)控制器實(shí)現(xiàn)。本例中，通過對風(fēng)及調(diào)速控制器2控制芯軸15轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到對風(fēng)的目的。