[發明專利]一種垂直軸風力發電裝置

在審

• 申請號: 202010172170.3
• 申請日: 2020-03-12
• 公開（公告）號: CN111197555A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 周春發
• 申請（專利權）人: 周春發
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D3/06;F03D7/06;F03D15/00;F03D9/28
• 代理公司: 北京馳納智財知識產權代理事務所(普通合伙) 11367
• 代理人: 劉娟

本發明涉及一種垂直軸風力發電裝置，包括輪轂塔、發電機、調速電機、基座、立柱和環形軌道。立柱安裝于基座的中心位置且穿過輪轂塔中心；立柱上套裝有軸承，輪轂塔一方面通過立柱連桿與軸承的外圈連接，另一方面通過輪轂塔底部的軌道輪豎直地安裝在環形軌道上；發電機的主軸上安裝有齒輪，齒輪與輪轂塔底部的內齒圈相互嚙合。啟動時，發電機和調速電機處于電動機狀態，當風輪轉速達到設定速度時轉為發電狀態，風機需要增速時調速電機轉為電動機狀態，風機需要減速和停機時由剎車裝置剎車。該發電裝置，結構堅固，抗風能力強，可快速調速和可靠制動，能夠實行垂直軸風力發電機的大型化，提高其環境適應性和經濟性，特別適用于海上漂浮式風力發電。

技術領域

本發明涉及風力發電領域，具體是涉及一種垂直軸風力發電裝置。

背景技術

目前，風力發電機，特別是大功率機型，主要采用升力型三葉片水平軸風輪，葉片翼型復雜，設計、制造難度大。發電設備位于固定塔架頂部的旋轉機艙內，重心高，且需要對風裝置，抗風能力差，安裝、維修困難，運營成本高。垂直軸風力發電機不需要對風，發電設備可以安裝于地面，重心低，穩定型好，便于安裝、維護，運營成本低，同時葉片翼型簡單，設計、制造成本低，相對于水平軸風力發電機具有諸多優點。

申請號為201810756982.5的中國發明專利申請公開了一種垂直軸風力發電裝置。該垂直軸風力發電裝置包括主軸和多個風輪葉片，所述多個風輪葉片在所述主軸外側環繞所述主軸設置，所述多個風輪葉片沿豎直方向放置，所述多個風輪葉片的一側端面通過連接機構與所述主軸可轉動的連接。該申請雖然解決了風力發電裝置對風力等級要求較高、風力發電裝置與發電機中軸連接不穩定的技術問題。但是，由于該風力發電裝置的葉片全部位于風輪的外緣，離心力大，同時支撐葉片的連桿采用懸臂結構，受力狀況惡劣，風輪直徑增大時結構容易破壞。受限于目前的材料和結構，垂直軸風力發電機難以大型化。

發明內容

為克服上述現有技術中的缺陷與不足，本發明提供一種大型垂直軸風力發電裝置，該風力發電裝置為垂直軸風力發電裝置。此外，該風力發電裝置結構堅固，抗風能力強，可以快速調速和可靠制動，能夠實行垂直軸風力發電機的大型化。

為實現上述目的本發明的技術方案是，一種垂直軸風力發電裝置，包括輪轂塔、發電機及安裝在基座上的立柱和環形軌道，所述環形軌道處于所述立柱的圓周外圍且與所述立柱同心，所述立柱安裝于所述基座的中心位置且穿過所述輪轂塔中心；在所述立柱上可轉動地套裝有軸承，所述輪轂塔一方面通過立柱連桿與所述軸承的外圈固定連接，另一方面通過所述輪轂塔底部的軌道輪豎直地安裝在環形軌道上；所述發電機的主軸上安裝有齒輪，所述齒輪與安裝在所述輪轂塔底部的內齒圈相互嚙合。

優選的是，在所述基座上還安裝有調速電機，所述調速電機的主軸上固定套裝有驅動齒輪，所述驅動齒輪與所述內齒圈相互嚙合。所述調速電機的設置方式能夠顯著提高風力發電裝置的發電效率。

在上述任一方案中優選的是，在所述基座上還設置有剎車裝置，所述剎車裝置為鉗式結構且與所述輪轂塔底部的剎車盤互相配合。所述剎車裝置的設置，能夠顯著提高所述輪轂塔的安全性能。

在上述任一方案中優選的是，當所述輪轂塔轉動時，所述發電機和所述調速電機處于電動機狀態；當所述輪轂塔的轉速達到設定速度時，所述發電機處于發電狀態，當所述輪轂塔未達到設定速度時或所述輪轂塔需要增速時，所述調速電機轉為電動機狀態；所述輪轂塔減速和停機時通過所述剎車裝置剎車。

在上述任一方案中優選的是，所述立柱具有階梯圓結構，所述軸承的數量為多個且同時套裝在所述立柱的階梯圓上。采用多個軸承同時套裝在所述立柱的階梯圓結構能夠顯著提高所述輪轂塔的穩定性。

在上述任一方案中優選的是，所述輪轂塔為鼠籠型結構，具體包括間隔地安裝在套筒的圓周外壁上的第一葉片連桿和第二葉片連桿，處于所述套筒的圓周外圍且與所述第一葉片連桿和所述第二葉片連桿固定連接的至少一層豎直設置的葉片，所述葉片的一端與所述第一葉片連桿固定連接，另一端與所述第二葉片連桿固定連接。