[發明專利]一種平衡式垂直軸大型風力發電機組

有效

• 申請號: 201210280384.8
• 申請日: 2012-08-08
• 公開（公告）號: CN103089547A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 劉少忠;張維智
• 申請（專利權）人: 惠州市三鼎能源科技有限公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/06;F03D11/00;H02K7/18
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明涉及垂直軸風力發電機組技術，特別是涉及一種平衡式垂直軸大型風力發電機組。

背景技術

風力發電已有一百五十多年的歷史，科學家在分析了大氣環流模型之后發現，大氣低層的對流氣團所包含的風能是非常巨大的，是人類可利用且取之不盡、用之不竭的再生能源之一。因此，在人類面臨逐漸加劇的能源危機的情況下，對于風力發電的研究開發也就越來越具有重大和深遠的現實意義了。在一些發達國家，如美國、荷蘭、丹麥、法國、德國、意大利等國，風力發電在其國內的電力結構中已起到了舉足輕重的作用。而在我國，只有少數地區，如新疆、內蒙、甘肅、廣東的南澳及汕尾紅海灣、福建的漳州東山島等地設有風力發電站，其總裝機容量還不到62000MW，占我國電力結構比率不及3%。

現有技術中，垂直軸風力發電機可分為兩種主要類型：一類是利用翼型結構的升力做功的升力型垂直軸風力發電機，最典型的是達里厄(Darrieus)?型風力發電機，而許多生產廠家的垂直軸風力發電機的制造技術都是依該翼型結構的運轉原理的基礎上作出一些改進的技術；另一類是阻力型垂直軸風力發電機，其原型結構是由風杯式測風儀的結構演變而來的，其原理就是利用風葉水平旋轉時正反兩面對風的阻力差來做功。

升力型垂直軸風力發電機在正常運轉時風能利用率可高達42﹪，但存在以下缺陷：在低風速狀態時，受力面積較小，所產生的起動扭矩小，在自然條件下起動通常需要四級或者四級以上風的風力驅動才能實現起動，由此使得對于大中型風力發電機通常需另配電動機輔助起動裝置強制驅動起動，從而使得整機結構復雜，成本增高；而且在低風速陣風時功耗也比較大。

阻力型垂直軸風力發電機，其風輪可以獲得較大的起動力矩；但受其結構影響，導致圍繞著風輪產生側向推力，使得風輪轉速較低。

因而現有技術中的垂直軸風力發電機通常都是適用于中、小功率的風力發電機，對其風輪葉片的結構形式，人們雖然不斷作出一些新的改進，但這類改進往往都是僅限于其中一些局部結構的某些方面的改進，由此導致這類垂直軸風力發電機仍然同樣存在以上缺陷，所作改進技術仍然不夠全面，特別是在成本上及風葉結構的變形問題上也仍然難于取得實質性突破，因此風能利用效率及綜合成本仍然是不夠理想的。

中國發明專利（專利號為：?ZL201020209996.4公開了一種“軌道式大型垂直軸風力發電機組”，其結構主要為：葉片為升力型葉片，該葉片固定于風葉支架，風葉支架連接于回轉系統。通過采用較為穩固的回轉系統，以提高葉片強度，使之能夠抵御較大臺風，以適用于大、中型的風力發電機。

但是上述專利又存在著以下問題：如升力型葉片在運動過程中出現離心力不平衡，易導致葉片出現歪斜及扭曲的現象；而且，風葉支架及整體結構較為復雜，使得該軌道式大型垂直軸風力發電機組材料消耗較大，綜合制造成本較高，且不易維護，也不利于工業化生產及大型風力發電機組市場的推廣應用。

因此，針對現有技術中的存在問題，亟需提供一種能夠提高穩定性及平衡性，且結構簡單、綜合成本低、易于維護，有利于工業化生產及大型風力發電機組市場的推廣應用的垂直軸大型風力發電機組的技術顯得尤為重要。

發明內容

本發明的目的在于避免現有技術中的不足之處而提供一種能夠提高穩定性及平衡性、可抵御較大臺風，簡化結構、增加葉片強度，減少葉片材料、綜合成本低，且易于維護的平衡式垂直軸大型風力發電機組。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

提供一種平衡式垂直軸大型風力發電機組，包括有永磁發電機和風葉驅動總成，所述風葉驅動總成包括有風輪組和垂直立軸回轉系統，所述風輪組設置有兩個或者兩個以上的升力型葉片和對應設置的兩組或者兩組以上的風葉支架，所述風葉支架包括有上支架、中支架和下支架，其中：

所述垂直立軸回轉系統設置有上立柱、下立柱和中心回轉軸機構；

所述中心回轉軸機構設置有中心軸和萬向聯軸器，所述中心軸通過軸承支承穿設于所述下立柱內，且所述中心軸上端部與所述上立柱連接，所述中心軸下端部與所述萬向聯軸器一端連接，所述萬向聯軸器另一端與所述永磁發電機轉軸驅動連接，所述永磁發電機的機座固定于基座，所述下立柱的下部固定于基座；

所述上立柱固定設置有第一連接件，所述上支架一端部與所述第一連接件固定連接，所述上支架另一端部與所述升力型葉片的上部固定連接；

所述中支架一端部與所述中心軸的上端部連接，所述中支架另一端部與所述升力型葉片的中部固定連接；