[实用新型]一种垂直轴风力发电装置

说明书

本实用新型涉及一种垂直轴风力发电装置，包括轮毂塔、发电机、调速电机、基座、立柱和环形轨道。立柱安装于基座的中心位置且穿过轮毂塔中心；立柱上套装有轴承，轮毂塔一方面通过立柱连杆与轴承的外圈连接，另一方面通过轮毂塔底部的轨道轮竖直地安装在环形轨道上；发电机的主轴上安装有齿轮，齿轮与轮毂塔底部的内齿圈相互啮合。启动时，发电机和调速电机处于电动机状态，当风轮转速达到设定速度时转为发电状态，风机需要增速时调速电机转为电动机状态，风机需要减速和停机时由刹车装置刹车。该发电装置，结构坚固，抗风能力强，可快速调速和可靠制动，能够实行垂直轴风力发电机的大型化，提高其环境适应性和经济性，特别适用于海上漂浮式风力发电。

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，具体是涉及一种垂直轴风力发电装置。

背景技术

目前，风力发电机，特别是大功率机型，主要采用升力型三叶片水平轴风轮，叶片翼型复杂，设计、制造难度大。发电设备位于固定塔架顶部的旋转机舱内，重心高，且需要对风装置，抗风能力差，安装、维修困难，运营成本高。垂直轴风力发电机不需要对风，发电设备可以安装于地面，重心低，稳定型好，便于安装、维护，运营成本低，同时叶片翼型简单，设计、制造成本低，相对于水平轴风力发电机具有诸多优点。

申请号为201810756982.5的中国发明专利申请公开了一种垂直轴风力发电装置。该垂直轴风力发电装置包括主轴和多个风轮叶片，所述多个风轮叶片在所述主轴外侧环绕所述主轴设置，所述多个风轮叶片沿竖直方向放置，所述多个风轮叶片的一侧端面通过连接机构与所述主轴可转动的连接。该申请虽然解决了风力发电装置对风力等级要求较高、风力发电装置与发电机中轴连接不稳定的技术问题。但是，由于该风力发电装置的叶片全部位于风轮的外缘，离心力大，同时支撑叶片的连杆采用悬臂结构，受力状况恶劣，风轮直径增大时结构容易破坏。受限于目前的材料和结构，垂直轴风力发电机难以大型化。

实用新型内容

为克服上述现有技术中的缺陷与不足，本实用新型提供一种大型垂直轴风力发电装置，该风力发电装置为垂直轴风力发电装置。此外，该风力发电装置结构坚固，抗风能力强，可以快速调速和可靠制动，能够实行垂直轴风力发电机的大型化。

为实现上述目的本实用新型的技术方案是，一种垂直轴风力发电装置，包括轮毂塔、发电机及安装在基座上的立柱和环形轨道，所述环形轨道处于所述立柱的圆周外围且与所述立柱同心，所述立柱安装于所述基座的中心位置且穿过所述轮毂塔中心；在所述立柱上可转动地套装有轴承，所述轮毂塔一方面通过立柱连杆与所述轴承的外圈固定连接，另一方面通过所述轮毂塔底部的轨道轮竖直地安装在环形轨道上；所述发电机的主轴上安装有齿轮，所述齿轮与安装在所述轮毂塔底部的内齿圈相互啮合。

优选的是，在所述基座上还安装有调速电机，所述调速电机的主轴上固定套装有驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述内齿圈相互啮合。所述调速电机的设置方式能够显著提高风力发电装置的发电效率。

在上述任一方案中优选的是，在所述基座上还设置有刹车装置，所述刹车装置为钳式结构且与所述轮毂塔底部的刹车盘互相配合。所述刹车装置的设置，能够显著提高所述轮毂塔的安全性能。

在上述任一方案中优选的是，当所述轮毂塔转动时，所述发电机和所述调速电机处于电动机状态；当所述轮毂塔的转速达到设定速度时，所述发电机处于发电状态，当所述轮毂塔未达到设定速度时或所述轮毂塔需要增速时，所述调速电机转为电动机状态；所述轮毂塔减速和停机时通过所述刹车装置刹车。

在上述任一方案中优选的是，所述立柱具有阶梯圆结构，所述轴承的数量为多个且同时套装在所述立柱的阶梯圆上。采用多个轴承同时套装在所述立柱的阶梯圆结构能够显著提高所述轮毂塔的稳定性。

在上述任一方案中优选的是，所述轮毂塔为鼠笼型结构，具体包括间隔地安装在套筒的圆周外壁上的第一叶片连杆和第二叶片连杆，处于所述套筒的圆周外围且与所述第一叶片连杆和所述第二叶片连杆固定连接的至少一层竖直设置的叶片，所述叶片的一端与所述第一叶片连杆固定连接，另一端与所述第二叶片连杆固定连接。