[发明专利]一种可增速翼展型垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，特别是指一种可增速翼展型垂直轴风力发电机。

背景技术

随着社会的不断发展，能源问题将会成为未来人类必须解决的问题之一，同时可再生能源结构会成为未来能源的倾向之一。风能作为一种无污染的可再生能源而备受人们的关注。

风力发电机作为一种将风能转化为机械能和电能的重要装置，按其旋转轴的方向可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。目前，水平轴风力发电机被广泛应用。但水平轴风力发电机存在着如下的不足之处：1）叶轮受风不均匀，悬空安装的叶片要承受风巨大的正压力；2）叶轮占据的空间和面积往往比较大；3）塔架工艺比较复杂且维修极为不便；4）单机功率较大时，往往成本也比较高。相比之下，目前垂直轴的风力发电机却具有诸多的优点；如垂直轴风力发电机工作时不需要偏航系统，系统维修方便，塔架制造工艺比较简单。但是，目前的垂直轴风力发电机的风轮随着风速的变化而变化，这就造成了难以控制发电机的失速和风能利用率较低的现象，从而导致了发电的不稳定性。这也制约了垂直轴风力发电机的进一步推广应用。

发明内容

针对现有技术中垂直轴风力发电机易失速、风能利用率较低的缺点，本发明提供一种可增速翼展型垂直轴风力发电机。

本发明的技术方案是：

一种可增速翼展型垂直轴风力发电机，包括风轮、增速系统、塔架、旋转盘、旋转环、塔架支撑台、控制系统；

所述风轮包括叶片、四边形连杆机构、支杆机构，所述四边形连杆机构一端与叶片的侧面固连，另一端与旋转盘侧面通过铰链连接，所述支杆机构由两根支杆铰接构成，其一端与四边形连杆机构中间位置铰链连接，另外一端与旋转环外侧面铰链连接；

所述增速系统包括液压缸和活塞杆，所述液压缸以铰链连接的方式与旋转盘下端盖铰接，伸出活塞杆的一端与支杆机构中的两支杆铰接处铰接，当风轮旋转速度较低时，液压缸的无杆腔进油，有杆腔回油，当风轮旋转速度较高时，液压缸的有杆腔进油，无杆腔回油。

作为本发明的进一步改进，所述旋转盘包括上端盖、下端盖、旋转齿环、行星齿轮固定盘、行星齿轮、油泵；旋转齿环固定设置于上端盖和下端盖之间，上端盖的下端面通过旋转齿环提供沿塔架轴向的向上的支持力，上端盖和下端盖分别通过第一圆锥滚子轴承与塔架轴相连，安装行星齿轮固定盘的轴段两端面分别与上端盖的下端面和下端盖的上端面保持用于防止行星齿轮固定盘在上端盖和下端盖旋转时产生运动干涉的距离，在上端盖、旋转齿环和下端盖构成的环形箱式结构中的塔架外壁上固定设置有用于安装行星齿轮的行星齿轮固定盘，行星齿轮固定盘侧面设有若干行星齿轮，行星齿轮的轮齿和旋转齿环的轮齿相啮合，使行星齿轮可在旋转齿环绕塔架轴转动的带动下绕自身的中轴线旋转，行星齿轮的中轴线位置固定设有固定轴，固定轴的两伸出端分别连接一个液压泵，行星齿轮在旋转时通过固定轴带动液压泵工作，从而实现将机械能转化为液压能，所述液压泵经布置在塔架的内部的工作油管与控制系统相连。

作为本发明的进一步改进，所述旋转环包括旋转套筒和第二圆锥滚子轴承；所述第二圆锥滚子轴承分别设置于旋转套筒的上下端面处，通过一个与塔架以第二平键连接的套筒来限制旋转套筒上端面处的第二圆锥滚子轴承的轴向运动，通过轴肩来限制旋转套筒下端面处的第二圆锥滚子轴承的轴向运动，所述旋转环在风机工作时，只能随第二圆锥滚子轴承绕塔架作周向旋转运动，而不能沿塔架轴向作直线运动。

作为本发明的进一步改进，所述塔架支撑台为环形圆柱台，塔架支撑台上端面与塔架固定连接，下端面与地面之间固定连接。

作为本发明的进一步改进，所述控制系统设置于塔架支撑台的内部，旋转盘内部的液压泵经布置在塔架的内部的工作油管与塔架支撑台内的控制系统相连。

作为本发明的进一步改进，所述行星齿轮的数量为3个，且沿行星齿轮固定盘侧面均匀分布，相邻行星齿轮间隔120°。

作为本发明的进一步改进，所述安装行星齿轮固定盘的轴段的两端面分别与上端盖的下端面和下端盖的上端面保持2~3mm的距离。防止上下端盖在绕第一圆锥滚子轴承作周向旋转时与该段轴端面产生干涉。

作为本发明的进一步改进，所述上端盖的上端面加工有用于放置第一圆锥滚子轴承的环形凹槽，在环形凹槽上端面固定设置垫圈和轴承端盖。防止第一圆锥滚子轴承工作时因飞尘等杂质而加速了轴承的磨损。

作为本发明的进一步改进，在上端盖的下端面和下端盖的上端面分别加工有阶梯面，用于限制旋转齿环的径向运动以及沿塔架的轴向运动。