[发明专利]一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组

说明书

技术领域

本发明涉及垂直轴风力发电机技术领域，特别是涉及一种能够稳定旋转的多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组。

背景技术

目前，垂直轴风力发电机主要有两类：一类是利用翼型结构的升力做功的升力型风机，其原型是达里厄(Darrieus) 型风力机，大部分垂直轴风机的制造技术都是在翼型结构运转原理的基础上进行少许的改进技术；另一类是阻力型风机，其原型是由风杯式测风仪的演变而来的，其原理就是利用风叶水平旋转时正反两面对风的阻力差来做功。

现有技术中，垂直轴升力型风机在正常运转时风能利用率可高达42﹪，但是这类垂直轴升力型风机主要存在着以下缺陷：起动扭矩小，结构复杂，成本较高,风轮转速较低。此外，还有稳定性差，振动大且引起共振，以及有效利用的风速范围小的问题。

中国实用新型专利（公告号CN 201155425Y）公开了一种“垂直轴柔性风轮”，该垂直轴柔性风轮的结构包括一个立杆，所述立杆一端的轮毂通过连杆与不同的风叶连接，轮毂连接发电机将机械能转化为电能输出，所述立杆和所述每个风叶竖直设置，所述每个连杆水平设置，其一端和立杆相连接,另一端和风叶相连接，连杆与立杆以及连杆与风叶之间均分别呈90度直角，每一个风叶与连杆的连接处和立杆顶端之间分别系有一条柔性悬索，所述每个连杆与立杆的连接处，以及和风叶的连接处采用铰接方式。该垂直轴柔性风轮结构中的垂直轴柔性风轮为了使每个风叶受力均匀，而该垂直轴柔性风轮的柔性悬索是利用风叶与连杆的连接处和立杆顶端之间连接起来，该结构能使不同的风叶在受到不同风向时受力均匀，提高风能转化为机械能的效率。但是该垂直轴柔性风轮的垂直柔性风轮的稳定性、平衡性也有待进一步提高，以及在各种风力和风向作用下的较宽转速范围工况中易产生共振且较为严重，这也有待于进一步解决，而柔性悬索容易打结断裂，使其使用寿命较低，而且难以在强风中使用也是有待进一步解决的问题。

因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种稳定性好、平衡性高、寿命长、抗强风性能高的垂直轴风力发电机技术显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种稳定性好、平衡性高、结构紧凑、抗强风性好、适用风速范围广并能有效保护发电机的多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种多层展翼摆叶式的垂直轴风力发电机组，包括有发电机、机架机构及至少两层风轮，至少两层风轮从下至上依次装设于机架机构，机架机构与发电机的垂直轴驱动连接；其中，

每层风轮均匀分布设置有多组风叶单元，风叶单元装设于机架机构；

每组风叶单元包括有支杆、铰接机构及风叶，支杆的一端设有铰接座，铰接座与机架机构通过第一销轴铰接，风叶通过铰接机构铰接于支杆的另一端，每层所有风叶单元的支杆在旋转时均处于同一旋转平面。

机架机构与支杆之间设置有缓冲垫，当风轮静止时，缓冲垫夹处于支杆与机架机构之间。

优选的，机架机构包括有旋转套管、轴承及至少一个固设于旋转套管的机架，旋转套管的上端部固设于发电机的垂直轴，旋转套管的下端通过轴承可旋转装设于固定柱。

更优选的，机架的数目设置为两个，具体为上机架和下机架，上机架固设于旋转套管的上部，下机架固设于旋转套管的下端。

进一步的，

上机架与支杆之间设置有缓冲垫；

下机架与支杆之间设置有缓冲垫；

其余每层风轮，对应支杆与旋转套管之间设置有缓冲垫，或者对应支杆与旋转套管设置的机架之间设置有缓冲垫。

优选的，铰接机构包括有第二销轴和扭力弹簧，第二销轴穿过支杆及风叶，扭力弹簧套设于第二销轴，且扭力弹簧的第一端与支杆连接，扭力弹簧的第二端与风叶连接。

更优选的，铰接机构位于风叶的重心上方的部位。

进一步的，第一销轴的轴线方向和第二销轴的轴线方向均与支杆的长度方向垂直。

具体，风叶固定设置有铰接件，第二销轴穿过风叶的铰接件及支杆，扭力弹簧的第二端与风叶的铰接件相接。

优选的，铰接件为固定设置于风叶的凹槽状铰接件，且其两侧壁对称开设有供穿设第二销轴的通孔，通孔的轴线方向与风叶的长度方向垂直，第二销轴穿置于铰接件的通孔及支杆。

优选的，旋转套管上端部设置有锥形孔，对应发电机的垂直轴的连接段为锥形轴段，旋转套管套设于发电机的垂直轴，并通过螺母旋压紧固于发电机的垂直轴。

本发明的有益效果：