[发明专利]具有鸟笼结构的垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机技术领域的风力发电机，具体是一种具有鸟笼结构的垂直轴风力发电机。

背景技术

为了生产电力，人们使用矿物燃料、核燃料、水能、风能等，但为了保护环境，在可以预见的未来，风能将以其洁净及可再生的优点而得到广泛的应用。

目前，风力发电机组所应用的风力发电机按主轴布置的方式来分类主要有水平轴风力发电机与垂直轴风力发电机两种形式。水平轴风力发电机建有高的塔架来支撑整个机组的重量并有效的利用高空的风能，塔架还使得水平轴风力发电机结构上受力合理。另外，水平轴风力发电机还有尖速比高、风能转换效率高等优点，所以，已得到广泛应用。但缺点是，塔架的造价昂贵而使得风电厂造价高，发电机与变速箱与风力发电机一起放置在高空，因而维护保养不便，另外，当风向改变时，水平轴风力发电机需要对风；垂直轴风力发电机具有的显著优点是整个机组如风力发电机、齿轮箱、发电机等可以方便的安装在地面上，使得风电场的造价低，机组维护保养方便，垂直轴风力发电机可有效的利用低空的水平轴风力发电机弃掉的风能，另外，当风向改变时，可接受任何方向的来风，无需对风，其中法国学者达里厄发明的达里厄垂直轴风力发电机的风轮具有更高的尖速比及与水平轴风力发电机的风轮同等级的风能转换效率，但垂直轴风力发电机的缺点与优点一样突出，垂直轴风力发电机要承受在每转一圈360度范围内在迎风与背风的交递转换中交变型的冲击力，同时还要承受自然界风的大小和方向不断变化而产生的冲击力以及安装与制造的误差造成风力发电机运行时轨迹变化而形成的冲击力，这个缺陷使得垂直轴风力发电机易损、寿命短，目前，在结构的设计上还没有解决这个问题，这是限制垂直轴风力向大型机发展而不能得到广泛使用的主要原因。

经对现有技术的文献检索发现，专利申请为为：02827922.0的中国专利，名称为：风力发电用的风车，该专利自述为：风车由塔状的框架和设置在框架上的能绕纵向轴(既垂直轴)自如旋转的旋转部件构成。如采用该专利的结构制作大型风力发电机，塔状的框架制作成本太高，另外，各个连接是紧固连接，如按这样的结构制作成大型垂直轴风力发电机，各种冲击力合力连续的作用会在较短的时间内使得风力发电机的连接部件在应力集中处的根部产生疲劳破坏而断掉，所以，该专利技术不适应大型或巨型的垂直轴风力发电机。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的不足，提出了一种具有鸟笼结构的垂直轴风力发电机，使用鸟笼状的结构，避免部件之间因受力过大而发生损坏，本发明可以应用于大型风力发电机如直径为100米的风力发电机，可做到整体重量轻、造价低、结构牢固、零部件受力小、易维护保养、运行稳定、可靠性高及寿命长。

本发明通过以下技术方案实现的，本发明包括：中心机构、外围机构两个部分。

中心机构包括：基轴、导轴承、摇杆架、大齿轮、推力轴承、圆形基础板，基轴的底端焊有一圆形基础板，圆形基础板与地脚螺钉通过钢筋混凝土浇筑形成基轴的支墩，基轴上均匀设有两组或两组以上的导轴承，导轴承的外环上设有摇杆架，基轴底部的导轴承的外环与推力轴承的推力头与大齿轮装配在一起，导轴承、推力轴承、大齿轮三者同步转动，推力轴承的推力头与推力轴承的底座上的镜板无间隙接触，推力轴承的底座固定在支墩上；

外围机构包括：立杆、减振器、支撑轮、六通接头、摇杆、弧形摇杆、环形支座、叶片，外围机构为鸟笼形状，中心机构中的基轴作为笼的纵向中心轴，摇杆和弧形摇杆组成笼的一个层面，层面的数目与中心机构中的导轴承数目相同，摇杆的一端与摇杆架活动连接，另一端与六通接头的一面活动连接，六通接头的两侧面与弧形摇杆采用活动的球形铰接，若干摇杆以摇杆架为中心呈放射状均匀分布，与若干弧形摇杆组成圆形底面，支撑轮与下底面的六通接头的底面固定连接，支撑轮沿环形支座滚动，立杆与笼的上下底面中的六通接头固定连接，每个立杆的外侧均设有一竖向叶片，叶片的上下连接臂分别与上下底面中的六通接头相连，组成笼的侧面。叶片数量可根据风力发电机的功率和效率进行选择，立杆、支撑轮、六通接头、摇杆、弧形摇杆的数量由叶片数量决定。

所述基轴，其外侧设有导轴承连接管，导轴承连接管在风力发电机为大型机时可以使得风力发电机的中心机构更加牢固，导轴承连接管与基轴上设置的导轴承的外环连接。

所述基轴，由若干段空心钢管组成，各段钢管之间用法兰连接，将各段轴端装有的法兰上的螺栓带紧，垂直找正后，在法兰上打销钉定位并把紧螺栓。

所述推力轴承，其推力头与底座之间的接触面积大于百分之七十五。