[實用新型]一種垂直軸風力發電機主軸支撐結構

有效

• 申請號: 201721654408.6
• 申請日: 2017-12-03
• 公開（公告）號: CN207513742U
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 劉漢代;張克義;周書民;曾寶祥;莊文瑋;詹雪蓮;許燚南;汪志成
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: F03D3/00
• 分類號: F03D3/00;F03D3/06;F03D13/20;F03D80/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種垂直軸風力發電機主軸支撐結構，包括葉片組件、主軸、承載立柱、承載立柱上端組件、風輪下端組件、主軸下端支撐組件和發電機室殼。葉片與風輪上連接蓋、風輪下連接蓋連接構成風輪工作部分，風輪連接法蘭與風輪上連接蓋通過螺栓組連接，主軸通過普通平鍵與風輪連接法蘭連接。葉片組件將風能轉換成轉矩并經風輪連接法蘭傳遞到主軸上。風輪重力通過風輪連接法蘭和承載立柱上端組件傳遞到承載立柱。葉片組件承受的徑向風載通過風輪下端組件傳遞到承載立柱。本實用新型將風輪重力和徑向風載均傳遞到承載立柱，主軸僅傳遞風輪轉矩到發電機轉子，改善了主軸和發電機的受力狀況，降低了主軸和發電機的負載損耗，提高了風力機的效率。

技術領域

本實用新型屬于垂直軸風力發電機技術領域，具體涉及一種垂直軸風力發電機主軸的支撐結構。

背景技術

風能作為一種具有巨大發展潛力的可再生能源，有利于解決我國快速發展伴隨的能源緊張和污染問題。風力發電機主要分為水平軸風力機和垂直軸風力機。水平軸風力發電機需配備對風系統，抗風性能差，結果相對復雜，造價高等缺點，限制了其發展和應用。垂直軸風力發電機又分為阻力型和升力型兩種，升力型風力機具有轉速較高、結構相對簡單、成本低以及啟動比較困難等特點。阻力型風力機具有低風速下啟動轉矩較大、啟動性能良好及結構簡單、成本低等優點，但存在風能利用率較低的缺點。

目前，垂直軸風力機主軸支撐結構大多是葉片通過連桿與發電機上下法蘭盤連接，法蘭盤直接與發電機主軸連接，葉片與連桿的重量和徑向風載及轉矩就直接作用在發電機上，大大增加了發電機的負面載荷，降低了發電機的使用壽命。中國專利申請號201220416268.X公開了一種改進的H型垂直軸風力機。該風力機葉片經過輪輻與輪轂連接，輪轂直接連接于發電機的輸入軸上。所以風輪的重力和徑向風載均由發電機內部的軸承承受。較大的負面載荷增加了發電機的摩擦轉矩，增大了風能損失率，同時對發電機的壽命有較大的影響。中國專利申請號為201510710230.1公開了一種垂直軸風力發電機結構。該風力機的主軸組件通過支持翼與葉片固定連接，主軸組件外側套接有套筒，套筒與發電機轉子相連，發電機與主軸組件之間安裝有剎車裝置。雖然該風力機結構不同于前一個風力機，但是該風力機的主軸組件也是直接與發電機輸入軸連接，風輪重力和徑向風載對發電機有不利影響。如果能夠降低風輪重力和徑向風載對發電機轉子的負面影響，將有利于降低風能的損失和提高發電機的壽命。

發明內容

本實用新型旨在針對現有技術的不足，提供了一種垂直軸風力發電機主軸支撐結構，改善風力機主軸和發電機的受力狀況，降低主軸和發電機轉子的摩擦損耗，提高發電機壽命和風能利用率。

為了達到上述目的,本實用新型提供以下技術方案：一種垂直軸風力發電機主軸支撐結構，包括葉片組件、主軸、承載立柱、承載立柱上端組件、風輪下端組件、主軸下端支撐組件和發電機室殼。所述葉片組件包括葉片、風輪上連接蓋、風輪下連接蓋、風輪連接法蘭、葉片螺栓組以及風輪連接法蘭螺栓組。所述葉片通過葉片螺栓組固定連接于風輪上連接蓋和風輪下連接蓋之間；所述風輪連接法蘭通過風輪連接法蘭螺栓組固定連接于風輪上連接蓋。

所述主軸通過普通平鍵與風輪連接法蘭連接，所述葉片組件轉換的轉矩通過風輪連接法蘭傳遞到主軸。

所述承載立柱上端組件包括上端蓋、1號密封圈、上軸承座、角接觸球軸承、套筒、推力球軸承以及上軸承座螺栓組，所述上軸承座從里到外依次安裝有推力球軸承、套筒、角接觸球軸承，所述上端蓋內嵌1號密封圈并壓緊角接觸球軸承外圈；所述風輪連接法蘭下端與角接觸球軸承內圈接觸，所述角接觸球軸承再與套筒上表面接觸，所述套筒下表面與推力球軸承接觸，所述推力球軸承安裝于上軸承座內，由此風輪的重力依次傳遞到角接觸球軸承內圈、套筒、推力球軸承和上軸承座；所述上軸承座螺栓組將上端蓋與上軸承座配合壓緊。

所述承載立柱通過螺紋連接與上軸承座下端固定連接并承受風輪傳遞下來的重力，所述承載立柱是空心狀，主軸位于承載立柱內。