[实用新型]行星旋翼式垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机，特别是一种行星旋翼式垂直轴风力发电机，主要用于将自然界的风力转换为电力。

背景技术

风能是一种无污染、可再生的清洁能源，较之现有的火力发电具有节省能源、避免污染等优点，较之水利发电具有不会影响生态平衡的优点。因此世界各国都在加快发展风力发电，风力发电技术也向多种机型发展，其中有的技术结构复杂、制造成本高，有的风能利用率低，目前主流的风力发电机均为水平轴风力机，这种结构的风力机由于叶片的转动方向与风向通常不会在同一方向上，因此在实际使用中对风能的利用率较低。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种结构布置合理、效率高、启动风速和制造成本低的行星旋翼式垂直轴风力发电机，整机结构刚性好、运转可靠、维修方便。

本实用新型所采用的技术方案是：行星旋翼式垂直轴风力发电机，具有塔架、安装在发电机舱内的发电机，其特征在于：所述发电机舱上方设置增速箱体，该增速箱体上通过轴承安装竖直布置的主轴，主轴上方固定安装风轮壳，风轮壳上通过风轮臂均匀布置一组位于同一水平面上的齿轮箱，每个齿轮箱上、下均通过轴承各竖直安装一片叶片，所述主轴上同轴安装增速齿轮II，该增速齿轮II与连接至发电机的增速齿轮I相啮合，所述主轴内部通过轴承同轴安装芯轴，芯轴一端连接至对风及调速控制器，另一端通过行星齿轮系连接至穿过叶片中心的旋翼传动轴。

所述行星齿轮系包括固定安装在芯轴一端且伸入风轮壳内部的圆锥太阳轮，该圆锥太阳轮上均匀布置一组与之啮合的圆锥行星轮，圆锥行星轮设在通过轴承安装在风轮臂内的传动轴上，该传动轴另一端安装锥齿轮I，且该锥齿轮I与固定在旋翼传动轴上的锥齿轮II啮合，所述锥齿轮I和锥齿轮II均位于齿轮箱内部。

所述行星齿轮系的速比为1∶2。

所述叶片有六片，与之对应的风轮臂、锥齿轮I、锥齿轮II和圆锥行星轮的个数也为三个。

本实用新型的有益效果是：本实用新型采用行星旋翼式垂直轴代替现有技术中的水平轴，叶片可以竖直布置，增大叶片与风的接触面，从而增大叶片的受力，同时由于利用了行星传动原理，且行星齿轮系的速比为1∶2，叶片公转360度，自转180度，使得叶片在阻力区内的迎风角很小，大大减小了阻力，从而提高了风机的效率；由于采用垂直轴，对风及调速控制器和发电机等都可以由转动轴连接，安装于地面上，减小了对塔架的负荷，使得安装和维修更加方便；此外，因叶片受力面大，所需要的启动风速低，有效风速范围也就更宽；整机结构布置合理、刚性好、抗风能力强；风轮转动、对风及调速机构等均在同一轴线上，使得主机结构简化、机械传动效率高.

附图说明

图1是本实用新型的结构图。

图2是本实用新型中叶片在各方位的受力图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例具有塔架1、安装在发电机舱4内的发电机3，所述发电机舱4上方设置增速箱体5，该增速箱体5上通过轴承安装与塔架1同轴布置的主轴16，主轴16上方固定安装风轮壳10，风轮壳10上通过风轮臂7均匀布置一组位于同一水平面上的齿轮箱8，每个齿轮箱8上、下均通过轴承各竖直安装一片叶片17，所述主轴16上同轴安装增速齿轮II 19，该增速齿轮II与连接至发电机3的增速齿轮I 6相啮合，所述主轴16内部通过轴承同轴安装芯轴15，芯轴15一端连接至对风及调速控制器2，另一端通过行星齿轮系连接至穿过叶片17中心的旋翼传动轴18。

所述行星齿轮系包括固定安装在芯轴15一端且伸入风轮壳10内部的圆锥太阳轮14，该圆锥太阳轮上均匀布置一组与之啮合的圆锥行星轮9，圆锥行星轮9设在通过轴承安装在风轮臂7内的传动轴13上，该传动轴13另一端安装锥齿轮I 12，且该锥齿轮I与固定在旋翼传动轴18上的锥齿轮II 11啮合，所述锥齿轮I 12和锥齿轮II 11均位于齿轮箱8内部。且整个行星齿轮系的速比为1∶2，当叶片17公转360度时，自转180度。如图2所示的叶片在各方位的受力分析图(图中V表示风速、F1表示切向力、U表示叶片线速度、F2表示径向力、Vw表示相对风速、F表示空气总动力、α表示迎角)，除叶片经过图中O点之外，其他各方位都可以产生切向分力而做功，大大提高了风力发电机的工作效率。

本例中，叶片17有六片，与之对应的风轮臂7、锥齿轮I 12、锥齿轮II 11和圆锥行星轮9的个数为三个。根据实际情况的需要，叶片17的个数可以为大于六的偶数，同时，与之对应的风轮臂7、锥齿轮I 12、锥齿轮II 11和圆锥行星轮9的个数则减半。

整机安装时要调整好各组叶片的相对方位，在圆锥太阳轮14不动时，转动风轮，使各组叶片通过某一固定方位时的方向一致。行星旋翼式垂直轴风力机在使用时，需要先对风，由对风及调速控制器2自动控制，调整叶片17的迎风面为叶片17中心线通过主轴16中心时的垂直方向，其对风装置是通过调整圆锥太阳轮14的方位来实现的，小型机用尾舵与圆锥太阳轮14连接实现对风，大中型机通过对风及调速齿轮组连接微机控制器实现。本例中，通过对风及调速控制器2控制芯轴15转动，以达到对风的目的。