[发明专利]圆通垂直轴气动风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及的是风力发电机组，具体的是一种垂直轴式，与市场上的垂直轴风力发电机所不同的是，本风力发电机省去了并网所用的变频装置，采用空气压缩机带动气动马达连接发电机进行发电，电流稳定，可直接并入国家电网；同时，本产品降低了设备的成本。

技术背景

稳定、可靠、清洁的能源供应是人类文明、经济发展和社会进步的保障。煤炭、石油、天然气等化石能源支持了19世纪和20世纪近200年的人类文明的进步和发展。然而，化石燃料的大量消耗，不仅让人类面临资源枯竭的压力，同时也感觉到了环境恶化的威胁。21世纪是科技、经济和社会快速发展的世纪，也将是从化石燃料时代向具有持续利用能力的可再生能源时代过渡，逐步开创一个人类摆脱化石燃料桎梏的能源新时代的世纪。风力发电是近期内技术成熟，具有大规模发展潜力的可再生能源，在远期有可能成为世界重要的替代能源。

风力机作为风力发电的主要设备，其机构型式多种多样。按照风轮旋转轴在空间的方向，可以将风力机分为水平轴风力机和垂直轴风力机两大类。水平轴风力机扫风面积较大，风能利用系数较高，是目前世界上的主流风力机，其技术已经发展的比较成熟。但是由于水平轴风力机自身固有的一些特点，如叶片受力情况复杂，需要偏航系统对风，机舱在塔架顶部不易维修等因素，使得水平轴风力机的制造成本和运营维护成本较高。而垂直轴风力机由于不需要偏航系统，齿轮箱等部件可以放在地面或塔架底部，维护方便等因素，制造成本和运营维护成本较低，近些年来越来越得到广泛的关注。

然而目前使用的垂直轴风力发电机与电网并网时一定要使电流的频率与电网相一致，这样，要采用变频器、逆变器在技术上对电压及频率进行调节，方能实现并网的目的，但这在设备的购置上要增补很多相关的器具，无形之中增加了投资的成本，也增大了占地面积。

这是目前使用的垂直轴风力发电机存在的关键问题和缺欠。

发明内容

本发明的目的是针对目前国内外市场上风力发电机价格普遍较高，并网技术路线复杂，投资较大的问题而提供的一种机构简单、投资少、见效快、易推广、易于维护保养的圆通垂直轴气动风力发电机组。

采用的技术方案是：

圆通垂直轴气动风力发电机组，包括风轮机构、风力传动机构、气路传送机构、压缩空气调节控制机构、气动马达发电机构等五部分。

所述风轮机构包括多个叶片、主轴和多个支架；多个叶片分别对应和多个支架固定连接，多个支架均匀布设在主轴四周并与主轴固定连接，主轴的下端通过主轴联轴器与风力传动机构的传动轴同心固定连接；

所述风力传动机构包括塔筒、传动轴、轴承座、联轴器、齿轮箱、刹车机构、离合器、水平轴等；传动轴位于塔筒内同轴心安装，在传动轴的下端连接置于地面的齿轮箱，通过齿轮箱的输出轴连接在离合器上，齿轮箱与离合器之间有刹车装置。当风速超过25m/s时，进行机械刹车，以保证风机的安全。通过离合器后面连接的后水平轴带动空气压缩机产生压缩空气。

所述气路传送机构，包括至少一个空气压缩机、储气罐、气动马达；至少一个空气压缩机的输气口通过管路与储气罐相连接，储气罐的出气口经出口截止阀、电磁换向阀、空气过滤器、流量阀、减压阀、气动马达入口压力表和油雾过滤器与气动马达相连接，气动马达的输出轴与发电机转子固定连接；压缩空气在气路传送机构的操控下向气动马达发电机构释放压缩空气。

所述压缩空气调节控制机构包括流量阀、减压阀和测速发电机；压缩空气调节控制机构由粗调和微调两个单元组成。粗调由安装在传输压缩空气的管路上的流量阀进行调节，流量阀的前、后两端分别与空气过滤器和减压阀相连接；减压阀的后端与气动马达入口压力表连接；测速发电机位于发电机后面的转子边缘，测速发电机输出的信号通过导线连接控制柜中的中央处理器，中央处理器的输出端分别对应与流量阀和减压阀的控制端口相连。当流量阀开启量大，通过的压缩空气量就大，同时进入气动马达内的压缩空气量就大，马达转速相应较高；反之，马达转动就慢。控制了气动马达的转速，也就同时控制了发电机的转速，即控制了发电机的发电频率。微调单元由减压阀进行调节，当启动马达的转速通过流量阀调节后尚有偏差时，减压阀得到信号，调节压缩空气的压力，使气动马达的转速达到发电机要求，使发电机在额定功率下工作。

所述气动马达发电机构，包括气动马达和发电机；气动马达的输出轴与发电机的出轴固定连接；气动马达在压缩空气的作用下飞快的旋转，从而带动了发电机同步旋转，发电机输出的电流符合规定和要求而并网运行。

上述传动轴的底端连接一大锥齿轮，大锥齿轮与小锥齿轮相啮合，小锥齿轮位于水平轴的一端。