[发明专利]模块化框架式高效率垂直轴风力机

摘要

本发明涉及模块化框架式高效率垂直轴风力机，包括风轮主轴、增速齿轮箱、永磁同步发电机、风电控制柜和外围基础，其特征在于该风力机还包括阻力型风轮、升力型风轮、风向导流板和横向支撑结构；所述阻力型风轮安装于风力机的顶部，阻力型风轮的下部与风轮主轴连接；所述升力型风轮为三层层叠式叶轮结构，每层中心处均装有一段风轮主轴，且每层均包括若干数量的叶片，每个叶片通过风轮支架与相应的风轮主轴连接，各段风轮主轴通过轴套进行柔性连接；三层上的所有叶片交错布置，所有叶片在水平面上的投影均布在一个圆形区域内，每层中叶片的数量为奇数；所述风轮支架包括矩形框架，矩形框架的一端与风轮主轴连接。

主权项

1.一种模块化框架式高效率垂直轴风力机，包括风轮主轴、增速齿轮箱、永磁同步发电机、风电控制柜和外围基础，其特征在于该风力机还包括阻力型风轮、升力型风轮、风向导流板和横向支撑结构；所述阻力型风轮安装于风力机的顶部，阻力型风轮的下部与风轮主轴连接；所述升力型风轮为三层层叠式叶轮结构，每层中心处均装有一段风轮主轴，且每层均包括若干数量的叶片，每个叶片通过风轮支架与相应的风轮主轴连接，各段风轮主轴通过轴套进行柔性连接；三层上的所有叶片交错布置，所有叶片在水平面上的投影均布在一个圆形区域内，每层中叶片的数量为奇数；所述风轮支架包括矩形框架，矩形框架的一端与风轮主轴连接，另一端连接叶片内侧，从矩形框架中部到与风轮主轴连接处沿风力机高度方向上安装有多个用于支撑矩形框架的弯曲钢板，相邻两个弯曲钢板之间具有缝隙，弯曲钢板面对风轮主轴的一侧为凸面，朝向叶片的一侧为凹面；每层叶片的上部均安装有横向支撑结构，所述横向支撑结构为六边形板，六边形板的下表面均设置有环形轨道，每层的叶片能在环形轨道中做圆周运动，环形轨道内安装有导轮，导轮直接提拉叶片；在位于底层的叶片的下方也设置有横向支撑结构；相邻两个横向支撑结构之间均安装有六块风向导流板，六块风向导流板与两个横向支撑结构的连接轴线均平行于风轮主轴，且六块风向导流板的水平投影均布在一个圆形区域内，所述风向导流板的横截面为流线型；每层的若干数量的风向导流板相互连接，并与横向支撑结构刚性连接，整体形成框架式结构；位于底部的横向支撑结构的下部与外围基础连接；所述阻力型风轮为螺旋结构；垂直轴风力机的工作原理及过程是：风速达到切入风速时，阻力型风轮开始工作，并通过风轮主轴带动层叠式叶轮结构的升力型风轮转动，提高低风速下风力机的自启动性能；每层叶片上方的横向支撑结构上加装一条环形轨道，通过导轮直接提拉叶片，减轻了连接叶片与风轮主轴的风轮支架的承重；在相邻两个横向支撑结构加装六块流线型风向导流板，且风向导流板朝向横向支撑结构的外侧；各层风轮中心处均装有一段风轮主轴，且各段之间通过轴套进行柔性连接，提高各段风轮主轴同轴度的要求；且升力型风轮以及风向导流板的重力均由横向支撑结构承受，再通过外围基础传递至地面，风轮主轴仅仅起到传输转矩的作用而不承受力矩；风轮将转矩传递给风轮主轴，再经过增速齿轮箱传递给永磁同步发电机发出交变电流，并通过风电控制柜中的整流器对交流电整流成直流电，再通过风电控制柜中的逆变器将直流电逆变为交流电，最后实现并网。