[发明专利]组合式垂直轴风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及风能开发利用技术领域，具体是一种组合式垂直轴风力发电机组。

背景技术

常见的风力发电设备绝大部分是水平轴风力发电机组，这种机组是由发电机、风轮、增速箱、调向装置、调速装置和刹车装置等许多部件组成。这种机组涉及许多学科和专业，包括气象学、空气动力学、结构动力学、材料力学、电气工程、机械工程和计算机技术等，因此，这种机组存在着制造成本高、技术复杂和使用麻烦等诸多问题，从而严重制约着风力发电事业的发展和风能的开发利用。

发明内容

本发明的目的是为解决上述问题，提供一种组合式垂直轴风力发电机组。该机组克服能够传统垂直轴风力发电机组风轮效率低和转速难控制等一些致命弱点，使之全面取代水平轴风力发电机组成为可能。该机组结构简单，运行可靠，性能优越，成本低廉，具有很高的性价比。

本发明采用的技术方案是，一种组合式垂直轴风力发电机组，所述机组由垂直轴风轮、发电机、三角形支架和塔杆组成，所述垂直轴风轮的底部安装有齿轮，并与发电机的齿轮相啮合，风轮直接驱动发电机并使发电机增速，所述垂直轴风轮安装在两个正三角形支架上，所述塔杆垂直安装在地面。

所述垂直轴风轮由3～10个阻力型垂直轴风轮叠加组成，所述阻力型垂直轴风轮由叶片、端板和风轮轴构成，每个阻力型垂直轴风轮沿径向相互错开一定角度，将叶片、端板和风轮轴焊接或注塑成整体即成本发明所述的垂直轴风轮。然后将三个这种风轮安放在两个正三角形支架之间，风轮的转轴位于支架边的中点。

所述阻力型垂直轴风轮有两个叶片，叶片呈半圆形，对称固定在两个端板之间。

所述发电机由两台发电机组合而成，两台发电机的磁路独立而电路相通，同为外转子内定子结构，组合后其外观是一台发电机。

本发明与水平轴风力发电机组比较，具有突出的实质性特点和显著效果：

1、结构简单

组合式垂直轴风力发电机组无论容量多大，都只有三个部件：发电机、风轮和塔架，所以运输和安装都很方便，无需大型运输工具和大型吊装设备。

2、稳定性好

风轮产生的侧压力和震动都是分散作用于塔架，而不是集中作用于发电机。风轮的重量全部由塔架承担，而不是由发电机承担。

3、可靠性高

发电机具有恒功率输出特性，所以转速无论多高，发电机都不会过载。发电机具有下降的外特性，所以发电机输出端短路不会引起故障。发电机是全密封结构，有害物质不能侵入发电机内部，可在恶劣环境工作。

4、静音运行

风轮形成螺旋风道，气流不会产生冲击，故不会产生噪声。

5、成本低廉

结构上省去了许多部件，省去了风向控制、风速控制和功率控制，风轮制造成本大幅度下降，使整套风电机组的制造成本大幅度下降。

附图说明

图1是本发明所述组合式垂直轴风力发电机组的发电机结构示意图。

图2是本发明所述组合式垂直轴风力发电机组的发电机作用原理图。

图3是本发明所述组合式垂直轴风力发电机组的阻力型垂直轴风轮示意图。

图4是本发明所述组合式垂直轴风力发电机组的叠加垂直轴风轮示意图。

图5是本发明所述组合式垂直轴风力发电机组的示意图。

图6是本发明所述组合式垂直轴风力发电机组的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

对照图1至图6，本发明所述组合式垂直轴风力发电机组，由垂直轴风轮、发电机、三角形支架和塔杆组成。

其中，所述发电机，由定子1、转子2、3、磁极4、轴承5、轴6和底座7组成。定子1和磁极4固定在轴6上，轴6固定在底座7上，转子2、3通过轴承5支承在轴6上，定子1和磁极4的引出线从轴的中心通孔引出。

对照图2，所述发电机的作用原理是：当发电机转子2、3由风轮驱动而旋转时，由于磁极4存在剩磁，转子3就产生电势，由于转子2、3电路相通，所以，便在转子2、3产生电流，从而各自形成旋转磁场。由于转子2旋转磁场的旋转方向与转子本身的转向一致，故定子1和转子2之间的气隙磁场转速比转子实际转速高一倍，使发电机具有恒功率输出特性和下降的外特性，所以转速无论多高，发电机都不会过载，即使发电机输出端短路也不会引起故障。该旋转磁场切割定子1的三相绕组而使发电机输出三相交流电。