[发明专利]一种风轮与发电机集成的垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电，具体是一种风轮与发电机集成的垂直轴风力发电机。

背景技术

随着全球环境问题愈来愈突出，各国对可再生清洁能源利用也越来越重视。近年来，清洁能源的利用也受到了我国重点扶持，预计风电能源的比重将会大幅度提高。

因小型垂直轴风力发电机具有安装方便、便于维修、能接受任意风向等优点，得以大力的推广应用。但由于风轮与发电机之间的传动机构的存在，导致机械能的损失，进而使整个风力发电机转化为电能的效率降低；另外，现有的小型阻力型垂直轴风力发电机风能利用率较低，升力型风力发电机启动风速较高。因此，通过对现有的小型垂直轴风力发电机的结构进行改进，提高其发电效率更有利于其进一步的推广应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种将风力发电机的发电机与风轮集成在一起的垂直轴风力发电机。这种结构的风力发电机能减小传动机构对风电系统发电效率的影响，具有结构紧凑、安装方便、风能利用率高等优点。

实现本发明目的的技术方案是：以电机轴及线圈作为定子，将转子磁极安装在风轮上作为转子，风轮围绕电机轴转动的同时，也实现了风轮直接发电的功能。

一种风轮与发电机集成的垂直轴风力发电机，包括与风轮连接的叶片、调节架、连接板、发电机构、连接轴和回转机构；叶片通过调节架和连接板与发电机构连接，发电机构通过电机轴与风轮连接，电机轴分别与连接轴、回转机构连接。

所述叶片包括设置在风轮外部的升力型叶片和设置在风轮内部的阻力型叶片；其中：

所述升力型叶片为3个，均匀分布在风轮周围，升力型叶片内表面的上、下端各有4个螺孔，与调节架的4个安装孔配合。

所述阻力型叶片为11个，呈圆周方向均匀分布置在发电机构的上下固定环之间，阻力型叶片包括上下2个平板，各个平板上设有两个定位孔，用于与固定环的螺钉孔连接。

所述发电机构包括定子绕组、定子电枢盘、上下转子磁极、转盘、轴承和电机轴，定子绕组设置在定子电枢盘内部，且与定子电枢盘相互静止，电机轴包括用于与连接轴的两端的键槽配合的键；在电机轴上设有圆盘，圆盘上开设有4个均匀分布的定子孔，用于与定子电枢盘的配合；电机轴两端与轴承配合；在电机轴上开设有1个用于通过导线的圆通孔；转盘分为上转盘和下转盘，在转盘上设有3对孔A和3对孔B，分别用于上、下转盘的配合和连接板的装配；转盘中心设有轴承槽并与轴承配合；在上、下转盘的内表面分别装有12个转子磁极，且相互对应；转子磁极位于定子电枢盘的上下端；下转盘设有固定圆环，在固定圆环上设有4个螺孔，用于与回转机构的装配。

所述定子电枢盘包括4个用于与电机轴配合的螺孔。

所述回转机构包括内环、外环和滚子；内环上端设有4个螺孔用于与固定圆环的配合；外环底部设有4个螺栓孔用于与风轮支架的固定，中心设有开槽的空心柱，用于与电机轴的配合。

所述固定环包括11对螺钉孔，4个固定孔A，固定孔A用于与下转盘的固定孔B装配。

所述调节架包括4个安装孔及2个调节孔，用于升力型叶片与连接板的连接。

所述连接板包括3个连接孔和1个调节弧，调节孔可使升力型叶片的安装角在-5°至5°的角度范围调节。

本发明垂直轴风力发电机通过使发电机与风轮的一体化设计，去除了传统风力机的传动机构，减少了能量在传递过程中的损失；升阻型风轮的设计既解决了升力型启动风速过大问题也解决了阻力型风能利用率过低的问题；鼠笼型阻力型叶片有利于风轮的散热，通过调节调节架的安装角度能够使风轮工作在最佳状态。由上可知，本发明的有益效果是：

（1）更有效的解决传统风力发电机在传动部分能量损失问题。

（2）发电机与风轮一体化设计使风力发电机的结构更紧凑，方便装卸，节省空间；鼠笼式阻力型叶片更有利于发电机的散热，提高了可靠性与使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的升力型叶片安装结构示意图；

图3为本发明的阻力型叶片结构示意图；

图4为本发明的固定环结构示意图；

图5为本发明的上发电机构结构示意图；

图6为本发明的定子电枢盘结构示意图；

图7为本发明的上转盘结构示意图；

图8为本发明的回转机构结构示意图。