[發明專利]一種可增速翼展型垂直軸風力發電機

有效

• 申請號: 201310294680.8
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN103437956A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 王存堂;張先俊;謝方偉;崔建中;陳林;何國志;吳娟;宣芮
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F03D7/06
• 分類號: F03D7/06;F03D11/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種風力發電機，特別是指一種可增速翼展型垂直軸風力發電機。

背景技術

隨著社會的不斷發展，能源問題將會成為未來人類必須解決的問題之一，同時可再生能源結構會成為未來能源的傾向之一。風能作為一種無污染的可再生能源而備受人們的關注。

風力發電機作為一種將風能轉化為機械能和電能的重要裝置，按其旋轉軸的方向可以分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機。目前，水平軸風力發電機被廣泛應用。但水平軸風力發電機存在著如下的不足之處：1）葉輪受風不均勻，懸空安裝的葉片要承受風巨大的正壓力；2）葉輪占據的空間和面積往往比較大；3）塔架工藝比較復雜且維修極為不便；4）單機功率較大時，往往成本也比較高。相比之下，目前垂直軸的風力發電機卻具有諸多的優點；如垂直軸風力發電機工作時不需要偏航系統，系統維修方便，塔架制造工藝比較簡單。但是，目前的垂直軸風力發電機的風輪隨著風速的變化而變化，這就造成了難以控制發電機的失速和風能利用率較低的現象，從而導致了發電的不穩定性。這也制約了垂直軸風力發電機的進一步推廣應用。

發明內容

針對現有技術中垂直軸風力發電機易失速、風能利用率較低的缺點，本發明提供一種可增速翼展型垂直軸風力發電機。

本發明的技術方案是：

一種可增速翼展型垂直軸風力發電機，包括風輪、增速系統、塔架、旋轉盤、旋轉環、塔架支撐臺、控制系統；

所述風輪包括葉片、四邊形連桿機構、支桿機構，所述四邊形連桿機構一端與葉片的側面固連，另一端與旋轉盤側面通過鉸鏈連接，所述支桿機構由兩根支桿鉸接構成，其一端與四邊形連桿機構中間位置鉸鏈連接，另外一端與旋轉環外側面鉸鏈連接；

所述增速系統包括液壓缸和活塞桿，所述液壓缸以鉸鏈連接的方式與旋轉盤下端蓋鉸接，伸出活塞桿的一端與支桿機構中的兩支桿鉸接處鉸接，當風輪旋轉速度較低時，液壓缸的無桿腔進油，有桿腔回油，當風輪旋轉速度較高時，液壓缸的有桿腔進油，無桿腔回油。

作為本發明的進一步改進，所述旋轉盤包括上端蓋、下端蓋、旋轉齒環、行星齒輪固定盤、行星齒輪、油泵；旋轉齒環固定設置于上端蓋和下端蓋之間，上端蓋的下端面通過旋轉齒環提供沿塔架軸向的向上的支持力，上端蓋和下端蓋分別通過第一圓錐滾子軸承與塔架軸相連，安裝行星齒輪固定盤的軸段兩端面分別與上端蓋的下端面和下端蓋的上端面保持用于防止行星齒輪固定盤在上端蓋和下端蓋旋轉時產生運動干涉的距離，在上端蓋、旋轉齒環和下端蓋構成的環形箱式結構中的塔架外壁上固定設置有用于安裝行星齒輪的行星齒輪固定盤，行星齒輪固定盤側面設有若干行星齒輪，行星齒輪的輪齒和旋轉齒環的輪齒相嚙合，使行星齒輪可在旋轉齒環繞塔架軸轉動的帶動下繞自身的中軸線旋轉，行星齒輪的中軸線位置固定設有固定軸，固定軸的兩伸出端分別連接一個液壓泵，行星齒輪在旋轉時通過固定軸帶動液壓泵工作，從而實現將機械能轉化為液壓能，所述液壓泵經布置在塔架的內部的工作油管與控制系統相連。

作為本發明的進一步改進，所述旋轉環包括旋轉套筒和第二圓錐滾子軸承；所述第二圓錐滾子軸承分別設置于旋轉套筒的上下端面處，通過一個與塔架以第二平鍵連接的套筒來限制旋轉套筒上端面處的第二圓錐滾子軸承的軸向運動，通過軸肩來限制旋轉套筒下端面處的第二圓錐滾子軸承的軸向運動，所述旋轉環在風機工作時，只能隨第二圓錐滾子軸承繞塔架作周向旋轉運動，而不能沿塔架軸向作直線運動。

作為本發明的進一步改進，所述塔架支撐臺為環形圓柱臺，塔架支撐臺上端面與塔架固定連接，下端面與地面之間固定連接。

作為本發明的進一步改進，所述控制系統設置于塔架支撐臺的內部，旋轉盤內部的液壓泵經布置在塔架的內部的工作油管與塔架支撐臺內的控制系統相連。

作為本發明的進一步改進，所述行星齒輪的數量為3個，且沿行星齒輪固定盤側面均勻分布，相鄰行星齒輪間隔120°。

作為本發明的進一步改進，所述安裝行星齒輪固定盤的軸段的兩端面分別與上端蓋的下端面和下端蓋的上端面保持2~3mm的距離。防止上下端蓋在繞第一圓錐滾子軸承作周向旋轉時與該段軸端面產生干涉。

作為本發明的進一步改進，所述上端蓋的上端面加工有用于放置第一圓錐滾子軸承的環形凹槽，在環形凹槽上端面固定設置墊圈和軸承端蓋。防止第一圓錐滾子軸承工作時因飛塵等雜質而加速了軸承的磨損。

作為本發明的進一步改進，在上端蓋的下端面和下端蓋的上端面分別加工有階梯面，用于限制旋轉齒環的徑向運動以及沿塔架的軸向運動。