負載平衡式垂直軸風力發電機的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及風力發電機技術領域，尤其涉及一種負載平衡式垂直軸風力發電機。
【背景技術】
[0002]目前，垂直軸風力發電機普遍采用懸臂長軸結構上安裝風輪葉片，其結構如圖1所示，包括電機主軸，套在電機主軸外的回轉軸，設置在電機主軸下方的電機，以及將電機與電機主軸相連的聯軸器，還包括風輪葉片，通過連接臂與電機主軸相連，并以電機主軸為轉動軸心。這種風輪機構與發電機一體式結構的垂直軸風力發電機存在以下幾個方面問題:
[0003](I)懸臂式長軸結構，其外伸端長度與插入端(發電機軸承間距離)長度之比高達15:1以上。因此，由葉片重力和葉片旋轉徑向力將會產生很大的附加彎矩。該結構葉輪結構剛性差，運行平穩性差，且附加彎矩會直接影響發電機的運行效率和運行壽命。
[0004](2)懸臂式長軸結構裝配工藝性差，如軸承安裝、定子引線焊接及發電機上下蓋裝配等，均不方便操作，難以保證裝配質量，維修則更為困難。
[0005](3)懸臂式長軸結構垂直軸風力發電機，結構尺寸龐大。且質量分布不均衡，因此包裝運輸采用整體結構則尺寸太龐大，同時運輸過程中很容易發生側翻發電機主軸變形等事故。現場安裝時，整體吊裝或分體吊裝、安裝均不方便，很容易發生人身事故。
[0006](4)懸臂式長軸由于其長徑比太大，細長軸加工工藝性差，加工成本高，無論裝配、運輸、安裝及運行很容易產生彎曲變形。
[0007](5)為了改善裝配工藝性，方便裝配運輸和安裝，有些垂直軸風力發電機外伸軸采用分段加長方法及結構，但這種加長結構雖然解決了上述裝配工藝性及裝配、運輸、安裝過程的問題，但其結構和力學性能方面依然無法改變固有的技術缺陷。反而由于加長軸結構剛度遠低于整體軸，運行平穩性更差，且產生徑向力及附加彎矩更大。
[0008]綜上所述，傳統懸臂長軸結構垂直軸風力發電機的主要技術問題及缺陷可歸結為:結構剛度差，運行效率及運行壽命低，加工裝配安裝工藝性差。隨著風力發電機功率增大，上述問題幾缺陷將表現更為突出。
【發明內容】
[0009]本發明實施例提供了一種負載平衡式垂直軸風力發電機，可以有效減小和平衡風輪旋轉時附加徑向力及彎矩對發電機運行效率和軸承工作壽命的影響，提高風輪結構剛性和運行的平穩性。
[0010]為了解決上述問題，本發明實施例公開了一種負載平衡式垂直軸風力發電機，其特征在于，包括動力傳遞裝置和風輪葉片，以及將風輪葉片固定連接搭配所述動力傳遞裝置上的固定桿;其中，所述動力傳動裝置包括電機主軸，設置在電機主軸中間位置的電機，所述電機上方電機主軸外周與之同軸固定設置的上回轉套筒，所述電機下方電機主軸外周與之同軸固定設置的下回轉套筒;所述動力傳遞裝置以電機為中心呈軸對稱式結構。
[0011]優選地，所述電機上方電機主軸與上回轉套筒通過聯軸器固定連接;所述電機下方電機主軸與下回轉套筒通過聯軸器固定連接。
[0012]優選地，所述電機主軸與上回轉套筒之間設置有軸承;所述電機主軸與下回轉套筒之間設置有軸承。
[0013]優選地，所述電機上方設置有電機上蓋，所述聯軸器安裝在所述電機上蓋上;所述電機下方設置有電機下蓋，所述聯軸器安裝在所述電機下蓋上。
[0014]優選地，所述風輪葉片上下兩端分別對稱的連接到上下回轉套筒上。
[0015]優選地，所述電機主軸采用厚壁鋼管加工制得。
[0016]本發明具有如下有益效果:
[0017]本發明負載平衡式垂直軸風力發電機，風輪葉片和發電機質心與發電機主軸長度中心處于同一平面，質量分布均勻，且懸臂長度縮小一半以上，這種對稱式結構使風輪機構在受力狀態下產生附加徑向力及彎矩減小或平衡，使得風輪結構剛性大為改善，無論裝配運輸及安裝工藝性明顯優于傳統懸臂式結構。總體結構尺寸小，便于運輸安裝。同時，該結構加工工藝性好，加工質量容易保證，可以有效降低加工成本。采用對稱式布局，從結構上大大改善和提高了垂直軸風力發電機的運行性能、運行壽命和裝配工藝性能。本發明負載平衡式垂直軸風力發電機總體結構尺寸小，具有良好的裝配工藝性，運輸安裝方便，維修性能好，和傳統垂直軸風力發電機相比，具有顯著的技術優勢和成本優勢。
【附圖說明】
[0018]通過閱讀下文優選實施方式的詳細描述，各種其他的優點和益處對于本領域普通技術人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優選實施方式的目的，而并不認為是對本發明的限制。而且在整個附圖中，用相同的參考符號表示相同的部件。在附圖中:
[0019]圖1為傳統一體式垂直軸風力發電機的風輪機構不意圖；
[0020]圖2為本發明負載平衡式垂直軸風力發電機結構示意圖。
[0021 ]圖中:1-動力傳遞裝置；101-電機主軸；102-電機；103-上回轉套筒；104-下回轉套筒；105-電機上蓋;106-電機下蓋;2_風輪葉片;3_固定桿;4_聯軸器；I 風輪葉片;2’-電機主軸;3，-回轉套;4，-聯軸器;5，-電機。
【具體實施方式】
[0022]下文中將參考附圖并結合實施例來詳細說明本發明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。
[0023]實施例1
[0024]本實施例提供了一種負載平衡式垂直軸風力發電機，如圖2所示，包括動力傳遞裝置I和風輪葉片2，以及將風輪葉片2固定連接搭配所述動力傳遞裝置I上的固定桿3;其中，所述動力傳動裝置I包括電機主軸101，設置在電機主軸101中間位置的電機102，所述電機102上方電機主軸101外周與之同軸固定設置的上回轉套筒103，所述電機102下方電機主軸101外周與之同軸固定設置的下回轉套筒104;所述動力傳遞裝置I以電機102為中心呈軸對稱式結構。本實施例采用軸向對稱式布局結構，當發電機系統運行時，在風力作用下，風輪葉片2旋轉，通過固定桿3分別作用到上、下回轉體套筒(103、104)上，帶動其同步旋轉。所述動力傳遞裝置I因采用對稱式布局，故外形結構尺寸小，重心分佈合理，改變了傳統垂直軸風力發電機“頭重腳輕”，重心不穩的弊端，還可以采用整體式運輸及安裝，運輸成本低，安裝方便。因懸臂長度短，可有效減小及平衡由徑向力和葉片重力產生的附加彎矩。此外，電機102安裝在電機主軸的對稱位置上，且懸臂短，因此還大大改變了電機裝配性能和可維修性能。傳統1000W垂直軸風力發電機懸臂長度一般達1.6m-l.8m，本發明對稱式結構將長度減少為0.7m-0.9m，可減少懸臂長度達50%。
[0025]本實施例中，所述電機102上方電機主軸101與上回轉套筒103通過聯軸器4固定連接;所述電機102下方電機主軸101與下回轉套筒104通過聯軸器4固定連接。當風葉轉動時，上、下回轉套筒(103、104)同步轉動，雙回轉套筒結構，連接剛性好。
[0026]本實施例中，所述電機主軸101與上回轉套筒103之間設置有軸承;所述電機主軸101與下回轉套筒104之間設置有軸承。雙軸承回轉套筒結構，連接剛性更佳，運轉平穩性大大提尚O
[0027]本實施例中，所述電機102上方設置有電機上蓋105，所述聯軸器4安裝在所述電機上蓋105上;所述電機102下方設置有電機下蓋106，所述聯軸器4安裝在所述電機下蓋106上。本發明風力發電機系統運行時，在風力作用下，風輪葉片2旋轉，通過固定桿3分別作用到上、下回轉體套筒(103、104)上，帶動上、下回轉體套筒(103、104)同步旋轉，上、下回轉體套筒(103、104)通過電機上下設置的兩個聯軸器進一步驅動電機上蓋105和電機下蓋106繞電機主軸101旋轉，產生電能。風能傳遞工程是通過驅動電機上蓋105和電機下蓋106同步轉動的雙驅動模式，使得電機102受到的附加載荷小，運行安裝可靠，扭矩傳遞過程機械效率尚O
[0028]本實施例中，所述風輪葉片2上下兩端分別對稱的連接到上、下回轉套筒(103、104)上。同時這種結構由于在電機主軸101端，固定桿3固定非常高，且在上端懸臂長度短，風輪葉片2連接剛度高，運行平穩。
[0029]本實施例中，所述電機主軸101采用厚壁鋼管加工制得。由于電機主軸長度減小，其剛性高，加工工藝性好，且加工成本也大大降低。
[0030]最后應說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種負載平衡式垂直軸風力發電機，其特征在于，包括動力傳遞裝置和風輪葉片，以及將風輪葉片固定連接搭配所述動力傳遞裝置上的固定桿;其中，所述動力傳動裝置包括電機主軸，設置在電機主軸中間位置的電機，所述電機上方電機主軸外周與之同軸固定設置的上回轉套筒，所述電機下方電機主軸外周與之同軸固定設置的下回轉套筒;所述動力傳遞裝置以電機為中心呈軸對稱式結構。2.根據權利要求1所述的負載平衡式垂直軸風力發電機，其特征在于，所述電機上方電機主軸與上回轉套筒通過聯軸器固定連接;所述電機下方電機主軸與下回轉套筒通過聯軸器固定連接。3.根據權利要求2所述的負載平衡式垂直軸風力發電機，其特征在于，所述電機主軸與上回轉套筒之間設置有軸承;所述電機主軸與下回轉套筒之間設置有軸承。4.根據權利要求2所述的負載平衡式垂直軸風力發電機，其特征在于，所述電機上方設置有電機上蓋，所述聯軸器安裝在所述電機上蓋上;所述電機下方設置有電機下蓋，所述聯軸器安裝在所述電機下蓋上。5.根據權利要求1所述的負載平衡式垂直軸風力發電機，其特征在于，所述風輪葉片上下兩端分別對稱的連接到上下回轉套筒上。6.根據權利要求1-5任一所述的負載平衡式垂直軸風力發電機，其特征在于，所述電機主軸采用厚壁鋼管加工制得。
【專利摘要】本發明公開了一種負載平衡式垂直軸風力發電機，包括動力傳遞裝置和風輪葉片，以及將風輪葉片固定連接搭配所述動力傳遞裝置上的固定桿；其中，所述動力傳動裝置包括電機主軸，設置在電機主軸中間位置的電機，所述電機上方電機主軸外周與之同軸固定設置的上回轉套筒，所述電機下方電機主軸外周與之同軸固定設置的下回轉套筒；所述動力傳遞裝置以電機為中心呈軸對稱式結構。本發明負載平衡式垂直軸風力發電機可以有效減小和平衡風輪旋轉時附加徑向力及彎矩對發電機運行效率和軸承工作壽命的影響，提高風輪結構剛性和運行的平穩性。
【IPC分類】F03D13/10, F03D9/25
【公開號】CN105649888
【申請號】
【發明人】陳忠衛, 李天石, 李岳, 劉世濤, 朱巍晶
【申請人】上海僖舜萊機電設備制造有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月17日