[发明专利]垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，尤其涉及一种升、阻力型叶片集成于一体的垂直轴风力发电机。

背景技术

目前的风力发电机主要分为两种，一种为水平轴风力发电机，另一种为垂直轴风力发电机。水平轴风力发电机需要设置偏航系统，工作过程中应力无法分散，抗风能力差，且轴承使用数量较多，致使结构复杂，造价高且易出现故障，另外，水平轴风力发电机在风速较小时难以启动，大多数时间处于静止状态，风能利用率很低。垂直轴风力发电机分为阻力型和升力型两种，阻力型风机的优点是启动转矩较大，启动性能良好，但是它的转速较低，风能的利用率甚至还低于水平轴风力发电机；升力型风机转速较高，旋转惯性大，结构相对简单，成本较低，但此结构在垂直轴风力发电机开始运行时启动比较困难，尤其是在风速较小的情况下运转性能差。

另外，现有的垂直轴风力发电机多采用垂直定轴与支撑轴直接连接（如通过法兰连接），在风机机组的工作过程中，连接处会产生震动或震动趋势，长期使用易松动或损坏，降低风力发电机的使用寿命。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种垂直轴风力发电机，其将升力型叶片和阻力型叶片集成于一体，具有较高的风能利用率。

本发明采用的技术方案为：一种垂直轴风力发电机，包括风机机组和支撑轴，所述风机机组包括垂直定轴，所述垂直定轴的底端固定设有第一法兰，所述支撑轴的顶端固定设有第二法兰，所述第一法兰和第二法兰上设有若干组相对应的螺栓孔，并设有用于紧固连接的螺栓和螺母，其特征在于穿过第一法兰螺栓孔的所述螺栓上套有螺栓套，所述螺栓套的上部套有上垫圈，所述上垫圈呈环形的倒台阶状，下部延伸至所述第一法兰的螺孔内，上部位于相应螺栓的头部和第一法兰上表面之间，所述螺栓套的下部套有下垫圈，所述下垫圈位于所述第一法兰和第二法兰之间。

所述风机机组还可以包括若干个主风叶和发电机，所述发电机为外转子发电机，所述垂直定轴的下部作为所述发电机的定子轴，所述垂直定轴的上部设有轴套，所述主风叶优选弯成圆弧形，其上、下端的用于连接的连接段与水平面平行，所述主风叶的上连接段与所述轴套的顶端固定连接，下连接段和轴套的底端与所述发电机的转子连接。

所述主风叶的主体部分的横截面优选呈流线型的对称翼型，其中一端为圆端，另一端为尖端，进一步地，若干个所述主风叶的尖部沿顺时针或逆时针朝向同一旋转圆周的切线方向。

所述主风叶的连接段的厚度优选小于所述主风叶的主体部分的厚度，进一步地，所述主风叶的连接段的上下表面平行，其横截面的一端为圆端，另一端为尖端。

所述主风叶可以呈中空状，所述主风叶的内部空腔的内壁之间可以设有加强筋。

优选地，所述垂直定轴与轴套之间通过相配合的轴承和轴承座转动连接，所述轴承座安装在所述轴套的内部，其与所述轴套的内壁之间设有橡胶圈，所述轴承固定安装在所述垂直定轴的顶端，所述垂直定轴的顶端与所述轴套的顶端之间留有间距。

所述垂直定轴的顶端与所述轴套的顶端之间的间距优选小于所述轴套的长度的一半。

所述发电机可以包括上、下电机盖和位于二者之间的定子绕组，所述上、下电机盖的内侧均设有永磁体，所述主风叶的下连接段与所述下电机盖固定连接，所述轴套的底端与所述上电机盖固定连接。

所述发电机与所述第一法兰之间可以留有间距，二者间的垂直定轴优选呈截顶圆锥体状，优选地，截顶圆锥体的底面直径与支撑轴的外径大小相对应，截顶圆锥体的顶面直径与其上方的垂直定轴的外径大小相对应。

优选地，所述轴套的中部设有辅助风叶，所述辅助风叶可以包括上下两层萨渥纽斯阻力型叶片，上下两层所述萨渥纽斯阻力型叶片固定连接且沿旋转圆周方向呈90°交叉设置。

本发明的有益效果：所述螺栓套、上垫圈和下垫圈的设置，使得第一法兰与第二法兰以及螺栓与第一法兰之间不形成直接连接，实现了第一法兰与第二法兰之间的软连接（即垂直定轴与支撑轴之间的软连接），在风机机组的工作过程中，可以在连接处有效地起到减震作用，避免连接处的松动或损坏，延长风力发电机的使用寿命，另外，采用此连接结构也便于安装和维修。

主风叶弯成圆弧形且其上、下端的连接段与水平面平行，使主风叶在旋转的过程中，其连接段处不会产生向上的升力，有效地避免了当主风叶旋转速度过大时，其连接段从与其连接的连接件（这里指轴套）上脱落造成风机损坏的情况发生。