[发明专利]垂直型风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及立轴风力发电机(或称为垂直型风力发电机)。

背景技术

风能作为一种绿色能源，取之不尽、用之不竭，世界上许多国家早已经开始利用风力发电技术提供电力。传统的风力发电设备采用水平风机，风轮在风力的驱动下每分钟大致转动8-15圈。这种风力发电设备还需要风向跟踪装置的配合来进行风力发电，而该风向跟踪装置造价高并且容易损坏，也很难适应风向快速变化的风或者风向不稳定的风。现有的风力发电设备一般是水平轴式或垂直轴式。当前垂直风力发电机在世界上并不普及，主要因为结构稳定性差，并且主轴的轴承极易损坏。

垂直轴式风力发电设备通常由发电机、垂直轴和风轮组成，风轮与垂直轴固定，垂直轴驱动发电机。当风迎面吹向风轮，风轮上的风叶受到风力的推动而开始水平旋转，风轮的转动带动垂直轴。垂直轴式风轮发电装置能不受风向的变化进行旋转，也就是说任何方向的风对于该垂直轴式的风力发电装置的风轮来说都是迎面风。《风能：理论、应用与测试》(Jens-Peter Molly原著，张世惠翻译，德文原著1991年出版)记载了“30年代初法国人darrieus想出了垂直轴风轮，这种叶片利用产生翼形升力来产生转矩。垂直轴风轮在风力发电技术领域通常也被称为“达里厄风轮”。与水平轴风力发电机相比较Darrieus原理的缺点是：低风下叶片不会自己起动。从地面到风轮中心点的距离较小(减少了发电量)，由于风轮拉索产生振动问题，其减振成本高，对于弯曲而成的叶片利用叶片角度来进行功率调节的可能性很小；此外，大型风机支撑风叶的转轴的支点容易损坏。

发明内容

本发明通过提供一种改良的垂直型风力发电设备，以解决上述技术问题。本发明的风力发动机优选是可以经得起强台风吹袭。由于大型水平风力发电机风叶很长，难以抵得住强台风的袭击。本发明采用达里厄Φ型风力发电机，该类型的风力发电设备的叶片，其结构稳固性是任何风叶所难以相比的，最经得起狂风的冲击。

本发明提出了一种垂直型风力发电设备，一种垂直型风力发电设备，包括：支撑柱，该支撑柱上间隔地设有上端转动件、下端转动件；由支撑柱支承的多个卷曲成形的风叶，该风叶的上端与上端转动件固定连接，该风叶的下端与下端转动件固定连接，上端转动件和下端转动件可相对于支撑柱转动；上端转向机构、下端转向机构，上端转向机构分别与上端转动件以及上驱动件接合，下端转向机构分别与下端转动件以及下驱动件接合，从而分别将上端转动件、下端转动件的在水平平面内的转动转换为上驱动件和下驱动件在垂直平面内的转动；与发电机连接的动力输出机构，其由下驱动件驱动。

在优选的实施例中，该垂直型风力发电设备还包括联动装置，其使得上驱动件和下驱动件同步转动。所述联动装置包括滑轮传动装置，该滑轮传动装置的滑轮分别与上、下驱动件同轴安装。

在优选的实施例中，所述上端转动件、下端转动件是设置在支撑柱两端的、并且能够独立于该支撑柱转动的轴承。所述上端转向机构由相互啮合的两个斜齿轮组成，其中一个第一斜齿轮与上端转动件同轴转动，另一个第二斜齿轮与上驱动件同轴转动。所述联动装置包括连接上、下驱动件的滑轮传动装置，其中滑轮传动装置包括在滑轮之间的链条或钢绳。

在其它优选的实施例中，在该支撑柱上、上端转动件与下端转动件之间还嵌套有环形构件，该环形构件能够独立于该支撑柱转动，并且通过拉绳分别连接每一片风叶。所述环形构件的内径大于支撑柱的外径，并且可相对支撑柱转动，其中该环形构件与上端转动件的距离比与下端转动件的距离大。

在一实施例中，该风力发电设备通过一多节传动机构将由风能得到的转动机械能向发电机传输，其中所述动力输出机构包括第一齿轮，该第一齿轮与所述下驱动件同轴转动，该第一齿轮并且与多节传动机构耦合，以便通过该多节传动机构驱动所述发电机。所述多节传动机构包括第一滑轮组，其中主动滑轮的转动半径大于从动滑轮的转动半径，该主动滑轮与所述第一齿轮相耦合。所述多节传动机构还至少包括第二滑轮对，该第二滑轮对的主动滑轮的转动半径大于该第二滑轮对的从动滑轮的转动半径，所述第一滑轮组的从动滑轮与该第二滑轮对的主动滑轮同轴安装。

本发明的风力发电设备，还包括该风力发电设备的支撑架，该支撑架一端固定在该支撑柱上、并且位于下端转动件的下方，该支撑架的另一端固定在地基上。

根据本发明的风力发电设备，支撑柱仅仅起支撑作用，不发生转动。本发明的风力发电机克服了垂直风力发电主轴结构不稳的缺点，将支撑柱牢牢固定在地基上，结构稳固。此外，本风力发电机采用达里厄Φ型结构，风叶两端固定在支撑柱上，风叶的结构更为稳固。