[发明专利]分离式垂直轴风力发电机的风轮机构

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种分离式垂直轴风力发电机 的风轮机构。

背景技术

目前，垂直轴风力发电机普遍采用风轮机构与发电机一体式结构，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。这种一体式垂直轴风力发电机的 存在以下几个方面问题：

(1)电机主轴在运行过程中承受较大径向力及附加弯矩，而这种负载力 最终必然会传递到发电机轴承，造成轴承松动，甚至损坏，从而影响发电机运 行效率，缩短了发电机运行寿命。

(2)由于电机主轴比较长，在运行过程中由于径向力和附加弯矩作用会 产生一定弹性变形，因此传递到电机外壳上负载既包括有效的扭矩，也包括部 分径向力，则会直接影响到发电机的运行性能及寿命。

(3)电机主轴长度通常比较大(如1KW外伸长度大约在1.4m-1.8m)，因 此整机装配过程复杂、效率低，包装运输麻烦且安装困难。

(4)一体式结构不论是发电机部分还是风轮机构部分出现故障，往往需 要全部拆除方能进行零部件更换，维护性能差。

(5)为了方便装配及运输，有些垂直轴风力发电机电机主轴采用分段加 长方法及结构，但这种加长结构在安装时非常困难，同时加长结构的刚性大大 低于整体轴结构，运行过程中的径向力和附加弯矩更大。

综上所述，传统一体式结构主要缺点或问题可归结为：效率低、寿命短、 装配难、维护性能差。随着垂直轴风力发电机功率增大，上述问题或缺点将更 加突出。

发明内容

本发明实施例提供了一种分离式垂直轴风力发电机的风轮机构，可以独立 承受运行中的弯矩径向力及轴向力，从而保证了发电机只承受风轮机构的驱动 力矩，有效地提高了发电机运行效率及工作寿命。同时，在运输、安装及维护 方面方便简单。

为了解决上述问题，本发明公开了一种分离式垂直轴风力发电机的风轮机 构，包括垂直轴装置和风轮叶片，所述垂直轴装置包括由内向外同轴固定的电 机驱动轴、固定套筒轴和回转套筒轴，以及固定连接在回转套筒轴上端的套筒 轴接套；所述风轮叶片下端通过固定杆与回转套筒轴下部相连，风轮叶片上端 通过固定杆与套筒轴接套上部相连。

优选地，所述垂直轴装置下端部设置有基座，所述基座上盖部和下底部分 别设置有定位止口。

优选地，所述基座下底部安装发电机，所述发电机驱动轴与发电机采用剖 分式联轴器连接。

优选地，所述剖分式联轴器为剖分式弹性柱销联轴器。

优选地，所述固定套筒轴为空心轴结构。

优选地，所述回转套筒轴通过两端滚动轴承与固定套筒轴同轴固定。

优选地，所述套筒轴接套通过接套法兰与回转套筒轴固定连接。

优选地，所述回转套筒轴与所述发电机驱动轴采用牙嵌式联轴器连接。

优选地，所述风轮叶片采用混合动力型叶片，具有升力型的外弧面、阻力 型的内弧面和进气孔。

优选地，所述回转套筒轴和所述套筒轴接套采用铝合金型材制得，并在表 面进行喷塑处理。

本发明具有如下有益效果：

本发明提出的一种分离式垂直轴风力发电机的风轮机构，是对传统一体化 垂直轴风力发电机风轮机的一种创新设计。即采用模块化设计思路，将垂直轴 风力发电机分成两个相对独立模块(单元)，即风轮机构与发电机。这种结构， 风力产生径向力和附加弯矩可由风轮机构的固定主轴承担，而不会传递到发电 机上，传递到发电机上只是纯转矩。因此大大提高了发电机寿命。同时，装配 运输及安装性能好，从而有效地提高了发电机的运行效率和运行寿命，大大降 低了装配、运输及安装成本，且具有良好的维护性能。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领 域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并 不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的 部件。在附图中：

图1为传统一体式垂直轴风力发电机的风轮机构示意图；

图2为本发明分离式垂直轴风力发电机的风轮机构示意图；