[实用新型]垂直轴风力发电机的周向拉索结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种垂直轴风力发电机，尤其是一种垂直轴风力发电机的周向拉索结构。

背景技术

垂直轴风力发电机一般包括塔柱、风轮和发电机，发电机设置在所述塔柱上，所述风轮包括支撑轮及叶片，支撑轮由若干支撑杆组成，叶片与该支撑杆连接，支撑杆与发电机的转动件连接。当叶片在风力作用下旋转时，由于风向及风速等在不同的高度、不同的位置有很大的不同，叶片在不同位置时所受的驱动扭矩也是不同的。当支撑叶片的各支撑杆彼此之间是相互独立设置时，会导致如下问题发生：

1)叶片产生周向抖动；

2)风轮整体的驱动扭矩振动波幅大，发电机与支撑杆连接处受力不均匀；

3)支撑杆载荷波幅大，降低风轮、支撑杆和发电机的疲劳寿命。

小型风力发电机中常规的解决办法是将各支撑杆刚性连接，组成一个刚性的支撑轮，很小的风力发电机则一般用加强支撑杆刚性的办法来部分地解决上述问题。

但是，对于大型风力发电机，这种常规做法不仅不经济，而且由于提高支撑杆的刚性或组成刚性支撑轮使得风轮的转动惯量增加、气动特性变坏，导致发电效率大大降低，甚至会造成结构上根本无法实现的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是改进现有技术的问题，提供一种垂直轴风力发电机的周向拉索结构，其可简单地将各独立的叶片连成一个完整的风轮，其有效防止叶片抖动，并使得各支撑杆驱动发电机的扭矩均匀化。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种垂直轴风力发电机的周向拉索结构，其中的所述风力发电机包括塔柱、风轮和发电机，所述风轮包括支撑轮及叶片，一个所述支撑轮包括若干支撑杆，所述支撑杆沿径向设置，各个支撑杆的一端在周向均布固定在所述塔柱上的所述发电机外置转子上构成支撑轮，所述叶片与所述支撑杆的另一端固定连接；所述周向拉索结构包括若干根柔性构件，每根所述柔性构件置于所述风轮的相邻的两个所述叶片和/或支撑杆之间，柔性构件的两端与风轮上的叶片和/或支撑杆连接，在所述风轮的周向形成一封闭柔性构件环，使得所有的所述叶片和/或支撑杆连接起来。

所述柔性构件在周向形成的所述封闭柔性构件环优选在一个水平面内。

可以在不同高度的水平面内设置多个这样的封闭柔性构件环，即所述风轮上的所述封闭柔性构件环设置多个，在不同的水平面上。

所述风轮一般可包括上下两个所述支撑轮，即一个所述叶片通过上下两根支撑杆连接所述塔柱。且带动两个发电机运转。则在两个支撑轮上的每两根支撑杆之间均可以设置所述柔性构件形成所述的封闭柔性构件环。

所述风轮上还可以包括支架轮，其包括若干支架杆，每个该支架杆的一端连接一轴承的外圈，另一端与一个所述叶片连接，所述支架轮的轴承外圈套设在所述塔柱上设有的该轴承的内圈上固定。在该支架轮上也可以设置所述的封闭柔性构件环。

所述柔性构件可以是拉索，优选为钢索。

所述柔性构件与所述风轮的所述连接点可以是在所述叶片上，或者是在所述支撑杆上。

该连接点以在所述支撑杆与所述叶片的连接处即主支点上为最佳，这样既可消除叶片因周向连接而附加的应力，也可有效防止叶片的周向摆动，也可将各叶片产生的对发电机的扭矩均匀化。

当封闭柔性构件环设置在支撑杆中部附近时，不仅叶片仍会有较大的摆动，而且连接点处受力大，需要特别加强，而一般支撑杆和叶片连接处即主支点处本身就足够强，在该处连接柔性构件无需另外再设置加强结构。

当叶片超长或上下支撑轮间距较大时，也可在所述支撑杆与所述叶片的支撑位置以外的叶片处，连接所述柔性构件并形成周向封闭环。当封闭柔性构件环直接设置在叶片上时，不仅叶片在连接处需要加强，而且周向钢索会对叶片产生一个附加的约束力，叶片本身的强度设计也必须考虑此点。