[发明专利]负载平衡式垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种负载平衡式垂直轴风力发 电机。

背景技术

目前，垂直轴风力发电机普遍采用悬臂长轴结构上安装风轮叶片，其结构 如图1所示，包括电机主轴，套在电机主轴外的回转轴，设置在电机主轴下方 的电机，以及将电机与电机主轴相连的联轴器，还包括风轮叶片，通过连接臂 与电机主轴相连，并以电机主轴为转动轴心。这种风轮机构与发电机一体式结 构的垂直轴风力发电机存在以下几个方面问题：

(1)悬臂式长轴结构，其外伸端长度与插入端(发电机轴承间距离)长 度之比高达15:1以上。因此，由叶片重力和叶片旋转径向力将会产生很大的附 加弯矩。该结构叶轮结构刚性差，运行平稳性差，且附加弯矩会直接影响发电 机的运行效率和运行寿命。

(2)悬臂式长轴结构装配工艺性差，如轴承安装、定子引线焊接及发电 机上下盖装配等，均不方便操作，难以保证装配质量，维修则更为困难。

(3)悬臂式长轴结构垂直轴风力发电机，结构尺寸庞大。且质量分布不 均衡，因此包装运输采用整体结构则尺寸太庞大，同时运输过程中很容易发生 侧翻发电机主轴变形等事故。现场安装时，整体吊装或分体吊装、安装均不方 便，很容易发生人身事故。

(4)悬臂式长轴由于其长径比太大，细长轴加工工艺性差，加工成本高， 无论装配、运输、安装及运行很容易产生弯曲变形。

(5)为了改善装配工艺性，方便装配运输和安装，有些垂直轴风力发电 机外伸轴采用分段加长方法及结构，但这种加长结构虽然解决了上述装配工艺 性及装配、运输、安装过程的问题，但其结构和力学性能方面依然无法改变固 有的技术缺陷。反而由于加长轴结构刚度远低于整体轴，运行平稳性更差，且 产生径向力及附加弯矩更大。

综上所述，传统悬臂长轴结构垂直轴风力发电机的主要技术问题及缺陷可 归结为：结构刚度差，运行效率及运行寿命低，加工装配安装工艺性差。随着 风力发电机功率增大，上述问题几缺陷将表现更为突出。

发明内容

本发明实施例提供了一种负载平衡式垂直轴风力发电机，可以有效减小和 平衡风轮旋转时附加径向力及弯矩对发电机运行效率和轴承工作寿命的影响， 提高风轮结构刚性和运行的平稳性。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种负载平衡式垂直轴风力发电 机，其特征在于，包括动力传递装置和风轮叶片，以及将风轮叶片固定连接搭 配所述动力传递装置上的固定杆；其中，所述动力传动装置包括电机主轴，设 置在电机主轴中间位置的电机，所述电机上方电机主轴外周与之同轴固定设置 的上回转套筒，所述电机下方电机主轴外周与之同轴固定设置的下回转套筒； 所述动力传递装置以电机为中心呈轴对称式结构。

优选地，所述电机上方电机主轴与上回转套筒通过联轴器固定连接；所述 电机下方电机主轴与下回转套筒通过联轴器固定连接。

优选地，所述电机主轴与上回转套筒之间设置有轴承；所述电机主轴与下 回转套筒之间设置有轴承。

优选地，所述电机上方设置有电机上盖，所述联轴器安装在所述电机上盖 上；所述电机下方设置有电机下盖，所述联轴器安装在所述电机下盖上。

优选地，所述风轮叶片上下两端分别对称的连接到上下回转套筒上。

优选地，所述电机主轴采用厚壁钢管加工制得。

本发明具有如下有益效果：

本发明负载平衡式垂直轴风力发电机，风轮叶片和发电机质心与发电机主 轴长度中心处于同一平面，质量分布均匀，且悬臂长度缩小一半以上，这种对 称式结构使风轮机构在受力状态下产生附加径向力及弯矩减小或平衡，使得风 轮结构刚性大为改善，无论装配运输及安装工艺性明显优于传统悬臂式结构。 总体结构尺寸小，便于运输安装。同时，该结构加工工艺性好，加工质量容易 保证，可以有效降低加工成本。采用对称式布局，从结构上大大改善和提高了 垂直轴风力发电机的运行性能、运行寿命和装配工艺性能。本发明负载平衡式 垂直轴风力发电机总体结构尺寸小，具有良好的装配工艺性，运输安装方便， 维修性能好，和传统垂直轴风力发电机相比，具有显著的技术优势和成本优势。

附图说明