[发明专利]一种垂直式双向风力发电机组及其应用

说明书

本发明提出了一种垂直式双向风力发电机组及其应用。本发明所述的垂直式双向风力发电机组包括固定架、2~10组叶轮、1~9组盘式双向永磁发电机；所述叶轮均设有转轴，通过所述转轴沿同一方向与所述固定架转动连接；每相邻的两组所述叶轮转动方向相反，通过所述盘式双向永磁发电机连接。本发明通过上、下两层叶轮双向转动，不仅能够收集三维空间的风能，还能消减轮轴内应力以提高发电机稳定性和强度，具有发电效率高、稳定性好、成本低等特点，在为深远海漂浮装置供电、楼顶等大风场环境具有广泛应用前景。

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，具体涉及一种垂直式双向风力发电机组及其应用。

背景技术

随着可再生能源发电技术的发展，风力发电已经日益成为社会关注的焦点。近年来，垂直轴风力发电机由于无需对风装置得到了显著的发展。垂直轴风力发电机分为阻力型和升力型，阻力型对风能的利用率低，而不能用于大型风力发电的设计。升力型叶轮可利用空气的升力来驱动，风能利用率高。现有的垂直轴大功率风力发电系统不如水平轴风机普及的原因是垂直轴风力发电机效率相对低，空间利用率。此外，常规结构的风力发电机轮轴产生的剪切应力较大，尤其在高风速环境下容易折断。因此，设计一种风电转换效率高、安全稳定性能好，可同时收集三维空间风能的风力发电机具有重要的应用前景和现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种垂直式双向风力发电机组及其应用，解决小场所大风场中安全、稳定的风力发电问题，实现风能的高效利用。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种垂直式双向风力发电机组，包括固定架、2~10组叶轮、1~9组盘式双向永磁发电机；

进一步的，所述叶轮均设有转轴，通过所述转轴沿同一方向与所述固定架转动连接；每相邻的两组所述叶轮转动方向相反，通过所述盘式双向永磁发电机连接。

进一步的，所述深沟球轴承和平面推力轴承通过轴承座固定在所述固定架上。

进一步的，所述转轴的一端通过深沟球轴承与所述固定架连接；所述转轴的另一端通过平面推力轴承与所述固定架连接。

进一步的，所述叶轮与所述盘式双向永磁发电机轴连。轴连方式具体为通过联轴器连接。

进一步的，所述固定架为层架结构，每层固定架上设有支撑台；支撑台为固定连接在每层固定架上的两条平行布置的型材，所述转轴与所述支撑台转动连接；所述盘式双向永磁发电机安装在所述支撑台上。所述深沟球轴承和平面推力轴承通过轴承座固定在所述支撑台上。

进一步的，所述第一层叶轮和第二层叶轮为阻力型叶轮和升力型叶轮中的一种，包括S型、Φ型、Δ型、Y型和H型。

进一步的，所述叶轮为整体式结构，设有转轴。

进一步的，所述叶轮大小相同。所述叶轮是通过3D打印制备的工程塑料材质，工程塑料种类包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯等。

进一步的，所述支撑台是工字钢、槽钢、方钢和角钢中的至少一种。

进一步的，所述转轴的材料刚度为1.5GPa~200GPa。

本发明还提出了所述垂直式双向风力发电机组在制备用于风力发电的设备中的应用。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果是：

1、本发明采用盘式双向永磁发电机，启动力矩小，体积小，使发电机组结构更为紧凑；将两个叶轮反向放置并同时双向驱动一个发电机运转，可以双倍提高垂直轴风力发电机的效率。

2、本发明可在固定架上叠加多个叶轮以增加发电功率；两个叶轮为一组驱动一个发电机运转，实现三维空间风能采集。