[发明专利]一种垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电领域，具体是一种垂直轴风力发电机。 

背景技术

风能作为一种绿色、清洁的可再生资源，具有广阔的应用前景。风轮旋转轴垂直于地面或者来流方向的风力发电机称之为垂直轴风力发电机。相对于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具有不用对风向，无噪音，安全性高等诸多优点，是未来风力发电机发展的一个重要方向。 

现有的垂直轴风力发电机一般都是由叶片、传动系统、发电机等关键部件组成，通过传动系统将风力发电机叶片上的转矩输入到发电机的主轴上，带动发电机主轴转动，进而发电。整个发电机系统的效率不高，整机的结构也不够紧凑。垂直轴风力发电机的叶片分为阻力型或升力型或者两者结合的混合型叶片，工作时叶片都绕着中心轴同向转动，由于受到垂直轴风力发电机的结构限制，主轴的转速不高，限制了发电机性能的发挥。 

发明内容

本发明的目的是针对现有的垂直轴风力发电机在结构上存在的不足，而提供一种结构紧凑、体积小、重量轻、成本低、发电效率高的垂直轴风力发电机。 

实用本发明目的的技术方案是： 

一种垂直轴风力发电机，包括支撑架，设置在支撑架上的中心轴，安装在中心轴上的风轮，与现有技术不同的是：风轮是内、外叶片嵌套的双层结构，并以中心轴为圆心同心设置，内叶片置于外叶片围成的中心腔内，内叶片为升力型，外叶片为阻力型，内叶片通过超越离合器和中心轴连接，内叶片上设有线圈，外叶片上固定有永磁铁，内、外叶片绕中心轴沿相反的方向相对转动。

所述内叶片设在其上顶板和下底板之间，上顶板和下底板与中心轴连接，在内叶片的下底板的上面设有绝缘壳与中心轴同心，在内叶片的下底板的下面设置有第一电磁离合器与中心轴连接。 

所述外叶片设在其上顶板和下底板之间，上顶板和下底板与中心轴连接；在外叶片的下底板的上面设置有第二电磁离合器与中心轴连接。 

在第一电磁离合器与第二电磁离合器之间设有转速传感器与中心轴连接。 

所述超越离合器的外圈和内叶片的上顶板连接，其内圈与中心轴用键连接在一起，保持固定不动。 

为了防止风力发电机运行过程中内、外叶片发生同向转动，用超越离合器来连接内叶片和中心轴，保证风力发电机在正常工作时内叶片只能单向转动。 

为了防止风速高于设计风速时，风力发电机遭到破坏，设有电磁离合器；转速传感器对风力发电机的转速进行检测，当风力发电机的转速高于设计转速时，电磁离合器工作，使风轮停止转动。 

本发明垂直轴风力发电机，在内叶片的中空处设置有线圈，外叶片上固定有永磁铁，内、外叶片绕中心轴沿相反的方向相对转动，即将发电机与风轮集成为一体，省去了传动系统。与现有的垂直轴风力发电机相比，在同等风速下线圈与永磁铁的相对转速更高，风机的效率也会提高，同时简化了整机的结构。　　　 

本发明的优点是：结构紧凑、体积小、重量轻、成本低、发电效率高。

附图说明

图1为本发明风力发电机的结构示意图； 

图2为本发明风力发电机的俯视图；

图3为本发明风力发电机的内叶片通过超越离合器与中心轴的连接示意图；

图4为本发明风力发电机的三维示意图（为了显示清楚内外叶片的安装位置，省去了上底板和部分外叶片）。

图中，1.中心轴　2. 超越离合器　3.外叶片的上顶板　4.内叶片的上顶板　5.内叶片　6.线圈　7.永磁铁　8.外叶片　9.内叶片的下底板　10-1.第一电磁离合器　10-2.第二电磁离合器　11.外叶片的下底板　12.支撑架　13. 转速传感器  14. 绝缘壳  15.超越离合器的内圈　16.超越离合器的外圈。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明内容作进一步说明，但不是对本发明的限定。 

实施例

参照图1-4，一种垂直轴风力发电机，包括支撑架12，设置在支撑架12上的中心轴1，安装在中心轴1上的风轮，风轮是内叶片5、外叶片8嵌套的双层结构，并以中心轴1为圆心同心设置，中内叶片5为升力型，外叶片8为阻力型，内叶片5通过超越离合器2和中心轴1连接，内叶片5上设有线圈6，外叶片8上固定有永磁铁7，内叶片5、外叶片8绕中心轴1沿相反的方向相对转动。 

内叶片5设在其上顶板4和下底板9之间，上顶板4和下底板9与中心轴1连接，在内叶片的下底板9的上面设有绝缘壳14与中心轴1同心，在内叶片的下底板9的下面设置有第一电磁离合器10-1与中心轴1连接。