[发明专利]一种平衡式垂直轴风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及垂直轴风力发电机组技术，特别是涉及一种平衡式垂直轴风力发电机组。

背景技术

风力发电已有一百五十多年的历史，科学家在分析了大气环流模型之后发现，大气低层的对流气团所包含的风能是非常巨大的，是人类可利用且取之不尽、用之不竭的再生能源之一。因此，在人类面临逐渐加剧的能源危机的情况下，对于风力发电的研究开发也就越来越具有重大和深远的现实意义了。在一些发达国家，如美国、荷兰、丹麦、法国、德国、意大利等国，风力发电在其国内的电力结构中已起到了举足轻重的作用。而在我国，只有少数地区，如新疆、内蒙、甘肃、广东的南澳及汕尾红海湾、福建的漳州东山岛等地设有风力发电站，其总装机容量还不到62000MW，占我国电力结构比率不及3%。

现有技术中，现有技术中，垂直轴风力发电机可分为两种主要类型：一类是利用翼型结构的升力做功的升力型垂直轴风力发电机，最典型的是达里厄(Darrieus) 型风力发电机，而许多生产厂家的垂直轴风力发电机的制造技术都是依该翼型结构的运转原理的基础上作出一些改进的技术；另一类是阻力型垂直轴风力发电机，其原型结构是由风杯式测风仪的结构演变而来的，其原理就是利用风叶水平旋转时正反两面对风的阻力差来做功。

升力型垂直轴风力发电机在正常运转时风能利用率可高达42﹪，但存在以下缺陷：在低风速状态时，受力面积较小，所产生的起动扭矩小，在自然条件下起动通常需要四级或者四级以上风的风力驱动才能实现起动，由此使得对于大中型风力发电机通常需另配电动机辅助起动装置强制驱动起动，从而使得整机结构复杂，成本增高；而且在低风速阵风时功耗也比较大。

阻力型垂直轴风力发电机，其风轮可以获得较大的起动力矩；但受其结构影响，导致围绕着风轮产生侧向推力，使得风轮转速较低。

因而现有技术中的垂直轴风力发电机通常都是适用于中、小功率的风力发电机，对其风轮叶片的结构形式，人们虽然不断作出一些新的改进，但这类改进往往都是仅限于其中一些局部结构的某些方面的改进，由此导致这类垂直轴风力发电机仍然同样存在以上缺陷，所作改进技术仍然不够全面，特别是在成本上及风叶结构的变形问题上也仍然难于取得实质性突破，因此风能利用效率及综合成本仍然是不够理想的。

中国发明专利（专利号为： ZL201020209996.4公开了一种“轨道式大型垂直轴风力发电机组”，其结构主要为：叶片为升力型叶片，该叶片固定于风叶支架，风叶支架连接于回转系统。通过采用较为稳固的回转系统，以提高叶片强度，使之能够抵御较大台风，以适用于大、中型的风力发电机。

但是上述专利又存在着以下问题：如升力型叶片在运动过程中出现离心力不平衡，易导致叶片出现歪斜及扭曲的现象；而且，风叶支架及整体结构较为复杂，使得该轨道式大型垂直轴风力发电机组材料消耗较大，综合制造成本较高，且不易维护，也不利于工业化生产及微小型风力发电机组市场的推广应用。

因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种能够提高稳定性及平衡性，且结构简单、综合成本低、易于维护，有利于工业化生产及大中型风力发电机组市场的推广应用的垂直轴风力发电机组的技术显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种能够提高稳定性及平衡性，且结构简单、综合成本低、易于维护的垂直轴风力发电机组。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种平衡式垂直轴风力发电机组，包括有立柱以及位于所述立柱的风叶驱动总成，所述风叶驱动总成包括有风轮组和垂直立轴回转系统，所述风轮组设置有两个或者两个以上的升力型叶片和对应设置于所述垂直立轴回转系统的两个或者两个以上的风叶支架，所述风叶支架包括有上支架、中支架和下支架，

所述垂直立轴回转系统设置有外转子永磁发电机、上立柱和稳定轮；

所述外转子永磁发电机的与内定子相连的下轴固定连接于所述立柱上部；

所述上立柱一端部与所述外转子永磁发电机的与外转子相连的上端盖连接，所述上立柱固定连接设置有第一连接件；

所述上支架一端部与所述第一连接件固定连接，所述上支架另一端与所述升力型叶片的上部固定连接；

所述中支架一端部与所述外转子永磁发电机的与外转子相连的上端盖连接，所述中支架另一端部与所述升力型叶片的中部固定连接；

所述下支架一端部通过第二连接件与所述外转子永磁发电机的与外转子相连的下端盖连接，所述下支架另一端部与所述升力型叶片的下部固定连接；