[发明专利]船型叶片立轴式风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及发电设备技术领域，具体的说是一种船型叶片立轴式风力发电机。

背景技术

随着常规能源的日益消耗及环境问题，风力发电获得广泛关注。现有技术中，功率大于3MW以上的风力发电机大都是水平轴式风力发电机，由于水平轴式风力发电机的额定输出功率与扫风面积成正比，因此为了提高发电机的输出功率，需要通过增大叶片扫风面积来提高水平轴式风力发电机的发电功率，即增加叶片面积和风机高度。现有的水平轴式风力发电机的高度甚至高达100米。由于受到材料强度和自身重量的限制，水平轴式风力发电机大型化发展存在如下问题：

（1）风机的高度增加后，风机的晃动度随之增大，导致可利用的风速范围缩小，当风速超过25m/s时就必须要停机，造成风资源的大量浪费，风机的可利用率降低；

（2）风机的高度越高，吊装难度、吊装危险性等越，吊装成本显著增加； 

（3）风机的高度越高，日常维护就越困难，维护成本也越高；

（4）随着风力发电机功率增大、高度的增加，获得单位千瓦电能的成本显著上升，不具有竞争性，无法向更大功率发展。

立轴式风机具有全方向性，不需要偏航装置，风机轴及发电机等全部放置安装在地面，易于检修维护保养，制造成本低廉，稳定性较好。但现有的立轴式风机受到叶片形式的限制，存在风机的功率都偏小，单机功率不超过2MW；风机功率增大，所承受风的横向推力随之增大，现有技术难以使风机功率进一步增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种船型叶片立轴式风力发电机，克服了现有技术中的不足，降低了风机的高度，提高了风能的利用率，提高了发电效率。

本发明的技术方案是：包括风机机架、发电机定子、发电机转子，发电机定子安装在风机机架内；还包括主轴、稳定轴及水平安装在主轴上的多组叶片组；稳定轴装配在主轴上部，稳定轴通过多条钢索与地面连接固定；

主轴内部为中空结构，垂直装配在风机机架上，主轴与风机机架之间装有推力轴承及导向轴承；主轴的下部装配有发电机转子，与发电机定子相对应；

叶片组的安装形式之一是每组叶片组由两个叶片及轴臂组成，叶片装配在轴臂的一端，轴臂另一端设有连接法兰，并插入主轴内，通过螺栓将连接法兰连接在一起，轴臂通过卡盘限位，叶片位于主轴两侧且受风面方向相反装配；主轴内部安装有蜗杆，蜗杆分别与各组叶片组的轴臂上的蜗轮啮合，蜗杆的另一端连接控制电机；

叶片组的另一种安装形式是叶片组的安装形式为每组叶片组由三个叶片及轴臂构成，叶片装配在轴臂的一端，轴臂的尾端设有锥型齿轮，轴臂的尾端插入主轴内，通过卡盘限位，并通过固定套定位；主轴内部与主轴同轴装配有调节杆，调节杆上设有多个锥型齿轮，分别与各叶片组轴臂尾端的锥型齿轮啮合；调节杆的另一端连接控制电机；

叶片在水平面内投影的夹角均等。

进一步，所述的叶片呈船型，内部中空，截面呈三角形，末端呈刀钩形，内凹面一侧为受风面，楔型一侧为阻力面。

进一步，所述的稳定轴顶端装有避雷装置及风速仪。

进一步，所述的叶片的受风面设有多个排水孔，并与叶片内部的排水管连通。

进一步，所述的轴臂与主轴间通过轴瓦滑动配合或滚动轴承配合。

本发明具有以下有益效果：船型叶片立轴式风力发电机大幅降低了风机的高度，吊装操作容易而安全，安装及日常维护成本均明显降低；通过增加叶片组的数量或增大叶片的长度及宽度即可显著增加单机功率，目标单机功率将可达50MW以上；通过调节叶片角度可以适应任何风速（即不用高风速下停机），提高了风能利用效率，而且获得单位电能的成本明显降低。

下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1主轴及叶片组装配俯视图；

图3为本发明实施例1轴臂与主轴装配示意图；

图4为本发明实施例1叶片及轴臂的示意图；

图5为本发明实施例1叶片的截面图；

图6为本发明实施例2的结构示意图；

图7为本发明实施例2叶片的截面图；

图8为本发明实施例3轴臂与主轴装配示意图；

图9为本发明实施例3叶片及轴臂的示意图。

具体实施方式

图中：1、主轴，2、稳定轴，3、叶片，4、风机机架，5、发电机定子，6、轴臂，7、卡盘，8、调节杆，9、固定套。

实施例1