[发明专利]特大型垂直轴风力发电装置

说明书

所属技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体地说是一种能够带动多台发电机运转的特大型垂直轴风力发电装置。

背景技术

随着能源的日益紧张与匮乏，长期以来人们一直都在尝试开发利用新的可利用能源。风能资源因无污染、资源丰富、潜力巨大而引起世界各国的关注并投入巨资进行开发。目前，用于风力发电的装置主要分两种类型，一种是水平轴风力发电装置，另一种是垂直轴风力发电装置。水平轴风力发电装置因能够充分利用高空的风能，风力转换效率都比较高等优点而得到了广泛应用。但是，水平轴风力发电装置的叶片比较长，行程空间大，对材料的强度要求很高，还有偏航、变速箱等附助设施，加上维修不够方便，这些因素制约了它向更大发电量的方向发展。现有的垂直轴风力发电装置，可以有效利用低空风能，无偏航、无尾翼动力系统，可以接受任何方向的来风。但是这种风力发电装置既要承受迎风、背风的冲击力，又要承受风向变化及风力大小的冲击力，这些缺陷使垂直轴风力发电装置的风轮机构容易受损，使用寿命短。目前，无论是水平轴风力发电装置，还是垂直轴风力发电装置，由于受到机械等多种因素的影响，最大单机发电量不超过3000KW，大部分单机发电量在500KW-1000KW范围内。因单机发电量小，制造成本就比较高，输送和上网都受到了限制，远远不能适应风能资源开发利用的需要。

发明内容

为了克服现有风力发电装置在结构上存在的不足，本发明的目的是提供一种无偏航、无尾翼、无阻力的特大型垂直轴风力发电装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

这种特大型垂直轴风力发电装置，包括固定在地面上的塔架以及稳固塔架的横梁，在上下横梁中心通过上轴承架和下轴承架垂直设置动力旋转轴，旋转轴的底端通过大盘齿轮连接发电机离合器，发电机通过电缆与变电室相连接，特征是围绕旋转轴设置1～10层多元一体的无阻力风轮机构，每层以旋转轴为轴心等角度、对称地设置1～5个由上横杆、下横杆和框架立撑组成的弧形框架，在每个弧形框架内的左右两翼分别通过上轴、下轴及叶片轴套安装1～5个活动风叶，在活动风叶与弧形框架接触处设有叶片挡块及叶片开启控制机构，弧形框架的外端边之间由固定杆相连接；发电机离合器连接发电量控制调节装置，控制大盘齿轮先后与不同功率的发电机连接并运转；所说活动风叶的横截面为“勺”形结构，活动风叶距旋转轴外侧的面积大于内侧的面积；弧形框架内的活动风叶偏纵向中心线安装，叶片轴线的一侧长度大于另一侧长度；旋转轴上设有制动限速装置。

本发明的有益效果是：

一是发电量比较大。由于采用了连接在旋转轴上的多层、多极一体的无阻力风轮机构，受风面积比较大。同时在发电机离合器上连接了发电量控制调节装置，控制大盘齿轮先后与多台不同功率的发电机连接并运转，使一台风力发电装置的发电总量可达3000KW以上。

二是阻力比较小。由于采用了“勺”形结构的活动叶片，活动风叶偏纵向中心线安装，因此叶片的受风面风力利用率高，背风面风的阻力小。特别是在活动风叶与弧形框架接触处设有叶片挡块和叶片开启控制机构，当活动叶片在接受风力转动180度后，叶片与弧形框架固定部位形成一条线时，叶片开启控制机构使活动叶片自动打开泄风口，将回转时的阻力降到最低限度；当弧形框架运转到可接受风力时，活动叶片又自动回位将泄风口封闭，完成风力作用在叶片上的推力。依次循环，保证了风轮机构高效运转。

三是使用寿命长。风轮机构的框架采用碳钢材料，活动风叶采用高分子纺织材料，风轮的阻力小，自身的重量轻，大大降低了风轮机构易损部件的损耗，保证运行安全稳定，维护简单方便，使用寿命长。可以在河滩、海岸、山顶等区域安装使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视结构示意图；

图3是本发明结弧形框架的构示意图；

图4是图3的俯视结构示意图；

图5是本发明的活动风叶结构示意图；

图6是图5的B-B向横截面结构示意图。

图中1.上轴承架，2.旋转轴，3.弧形框架，4.活动风叶，5.上轴，6.下轴，7.发电机离合器，8.发电量控制调节装置，9.发电机，10.电缆，11.变电室，12.大盘齿轮，13.制动限速装置，14.下轴承架，15.风轮机构，16.塔架，17.横梁，18.固定杆，19.叶片开启控制机构，20.上横杆，21.框架立撑，22.下横杆，23.叶片挡块，24.叶片轴套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。