[实用新型]一种垂直轴风力发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电装置，尤其涉及一种垂直轴风力发电装置。

背景技术

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。风力发电可以有效利用的风速范围为3～20mPs，最适宜的风速范围是6～8mPs，据专家们的估计，地球上所收到的太阳辐射能大约有2％可以转换成风能。地球上蕴有风能约为2.74万亿kW，可利用的风能约为200亿kW，装机容量可达10TW，每年可发出电力13PW·h。地球上的风能资源是地球上水能资源的10倍，已经利用的不足千分之一。在技术上全球风能资源是整个世界预期电力需求的2倍，也就是说，只要利用地球上50％的风能资源就能满足全球能源需求。

目前，市场上风力发电机主要采用水平轴方式，其主要有以下一些缺点：

1、水平轴机组机仓需360度旋转，达到″迎风″目的。这个调节系统包含有风向检测、角位移发送、角位移跟踪一闭环电力拖动系统。在实际环境中风向是经常变化的，水平轴风轮的迎风面不可能始终对着风，这就引起了“对风损失”。

2、水平轴风轮机当风速变化时，为了调节转速，要有浆距调节系统。即在风载荷下转动浆叶一个角度，此扭矩非常大。这个闭环调节系统精度高，液压系统液体在冬季要有防冻措施，以防失灵。该系统价格贵、维护难。

3、水平轴风轮的尖速比一般在5~7左右，在这样的高速下叶片切割气流将产生很大的气动噪音，同时，很多鸟类在这样的高速叶片下也很难幸免。

目前，在风力发电装置上的风向仪的精确度为±3°，分辨率为2.8125°。市场上风力发电机测风仪主要主要有以下一些缺点：由于尾翼阻风面积小，测风角度不够精确；当受力不均匀时，灵敏度不高。

目前，市场上水平轴风力发电机主要采用塔架或塔筒方式，其主要有以下一些缺点：水平轴风机机仓放置在高高的塔筒顶上，而且是一个可旋转360度的活动联接机构，自身重达十几吨至几十吨，叶片上随机风载荷达几十吨。其重心高，不稳定，易翻倒。另外由于高位放置，安装、维护不便。目前的风力发电塔架或塔筒及转动机构不仅要承受机组的重力，更要承受风所产生的侧向力。这个力作用在塔架或塔筒及转达机构上所产生的上下的拉压应力大于机组的重力。所以塔架或塔筒的强度、转动机构的机械性能无形中不得不提高数倍。而侧向力作用在塔架或塔筒上所以会产生这么大的拉压应力是因为塔体的结构所造成的。塔体的高和塔身的直径比很大，可达十倍左右，故造成了侧向力成十倍的增长而作用于塔身及转动机构。同样，塔基也是。塔基的直径数倍小于塔高，故为了平衡侧向的风力，塔基的重量得数倍的大于侧向风力。

并且，由于没有要求，目前的风力发电塔架在抗扭力方面很弱。

而现在主流的垂直轴风力发电机其主要问题是：叶片固定，效率低；每片叶片靠2个轮毂支撑，强度不够大，不能实现大功率。

实用新型内容

为解决上述技术问题本实用新型提供一种垂直轴风力发电装置，目的是能最大限度地利用风能，增加使用寿命；解决测量角度不精确的问题；使发电装置更加稳定，方便安装和维护。

为达上述目的本实用新型一种垂直轴风力发电装置，包括上轮圈和下轮圈，轮圈之间设有支撑杆和叶片轴，叶片轴上设有风帆，轮圈、支撑杆和叶片轴构成正棱柱，在正棱柱的中部设有轮轴，轮轴上设有固定体，固定体与轮圈之间设有轮毂，轮轴穿过塔架顶部平台中心的轴孔，固定体设在塔架顶部的平台上，固定体在平台上以轮轴为中心作旋转运动，固定体上设有杆，在杆的顶端设有风向仪。