[發明專利]垂直軸風力發電機

有效

• 申請號: 201810201902.X
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108457804B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王偉民;李崢嶸;屈朝峰
• 申請（專利權）人: 王偉民
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D7/06
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 史明罡

本發明的垂直軸風力發電機，包括發電機，垂直軸風力發電機還包括風輪，風輪上同軸地設有環形齒圈，發電機的輸入軸上設有與環形齒圈嚙合的取力齒輪。垂直軸風力發電機具有較高的風能利用率、轉化率，分體式的風槳和風輪支架的構件受力狀態更加合理。

技術領域

本發明涉及風力發電領域，具體而言，涉及垂直軸風力發電機。

背景技術

風力發電機是將風能轉換為機械能，機械能轉換為電能的電力設備。目前大中型風電主要采用水平軸風力機，屬升力型風力機，具有轉速高、風的利用率較高的優點。目前投入商業運營的風力發電機主流風力發電機基本上是水平軸風力發電機。

風力發電機的支撐采用的是豎向直立塔筒，隨著水平軸風力發電機容量的不斷增大，目前主流風力發電機的容量已達2兆瓦—3.5兆瓦，相應的發電機的整體機艙的重量已達70-100噸，機艙高度也達到100米左右。設備的制作、運輸、安裝成本顯著增加，因此水平軸風力發電機的發展已達到瓶頸期。

旋轉軸是垂直的風力發電機叫垂直軸風力發電機。垂直軸風力發電機具有低噪聲、維護簡單等優點。傳統的H型垂直軸風力發電機風輪軸是垂直的，風輪軸的兩端與梁或板相連接，風輪軸上固定有若干以風輪軸為中心呈輻射狀的水平支撐桿；水平支撐桿的端部固定有呈垂直狀的漿葉(葉片)，漿葉(葉片)有一定的角度(攻角)，葉片在風的吹動下，風輪整體繞風輪軸中心轉動；風輪軸上固定有發電機的轉子，轉子隨同風輪軸一同轉動，發電機的定子固定于梁或板上，是靜止的，風輪轉動時風輪軸驅動轉子相對于定子轉動而產生電力。

在風速一定的情況下，風輪要獲得較大的動能，需要較大的風輪直徑，而當風輪直徑較大時風輪轉速較低，而轉速低的風輪會使發電機及變速箱的制造成本相對加大，同時在使用變速箱時產生了傳遞損失，降低了發電效率。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明提供了一種垂直軸風力發電機，以解決現有技術中由于風輪因齒輪和轉速無法平衡，而造成的制造成本高、發電效率低的問題。

為此，本發明提供如下技術方案：垂直軸風力發電機，包括發電機，所述垂直軸風力發電機還包括風輪，所述風輪上同軸地設有環形齒圈，所述發電機的輸入軸上設有與所述環形齒圈嚙合的取力齒輪。

作為對上述的風力發電機的進一步改進的方案，所述發電機的數量為多個，多個所述發電機分別通過所述取力齒輪與所述環形齒圈嚙合。

作為對上述的風力發電機的進一步改進的方案，所述垂直軸風力發電機還包括支撐地輪和支撐軌道，所述支撐軌道位置固定，所述支撐地輪設于所述風輪上，所述風輪在轉動時帶動所述支撐地輪在所述支撐軌道上滾動。

作為對上述的風力發電機的進一步改進的方案，所述垂直軸風力發電機還包括框架，所述風輪轉動地設于所述框架中，所述支撐軌道固定在所述框架上。

作為對上述的風力發電機的進一步改進的方案，每一所述支撐地輪上設有制動裝置。

作為對上述的風力發電機的進一步改進的方案，所述風輪為實時變槳風輪，所述實時變槳風輪包括風輪支架、風槳和風槳轉軸，至少三個所述風槳圓周均勻設于所述風輪支架上，每一所述風槳通過所述風槳轉軸轉動地連接在所述風輪支架上；

所述實時變槳風輪還包括：

驅動裝置，所述驅動裝置驅動所述風槳轉動；

傳感裝置，所述傳感裝置用于感測風環境及所述實時變槳風輪的轉動情況；以及

控制器，所述傳感裝置和所述驅動裝置分別與所述控制器電性連接，所述控制器根據所述傳感裝置所檢測到的參數控制所述驅動裝置工作；

所述驅動裝置驅動在迎風半周上的所述風槳的迎風面積大于所述驅動裝置驅動在逆風半周上的所述風槳的逆風面積。