[实用新型]一种垂直轴风力发电机主轴支撑结构

说明书

本实用新型公开了一种垂直轴风力发电机主轴支撑结构，包括叶片组件、主轴、承载立柱、承载立柱上端组件、风轮下端组件、主轴下端支撑组件和发电机室壳。叶片与风轮上连接盖、风轮下连接盖连接构成风轮工作部分，风轮连接法兰与风轮上连接盖通过螺栓组连接，主轴通过普通平键与风轮连接法兰连接。叶片组件将风能转换成转矩并经风轮连接法兰传递到主轴上。风轮重力通过风轮连接法兰和承载立柱上端组件传递到承载立柱。叶片组件承受的径向风载通过风轮下端组件传递到承载立柱。本实用新型将风轮重力和径向风载均传递到承载立柱，主轴仅传递风轮转矩到发电机转子，改善了主轴和发电机的受力状况，降低了主轴和发电机的负载损耗，提高了风力机的效率。

技术领域

本实用新型属于垂直轴风力发电机技术领域，具体涉及一种垂直轴风力发电机主轴的支撑结构。

背景技术

风能作为一种具有巨大发展潜力的可再生能源，有利于解决我国快速发展伴随的能源紧张和污染问题。风力发电机主要分为水平轴风力机和垂直轴风力机。水平轴风力发电机需配备对风系统，抗风性能差，结果相对复杂，造价高等缺点，限制了其发展和应用。垂直轴风力发电机又分为阻力型和升力型两种，升力型风力机具有转速较高、结构相对简单、成本低以及启动比较困难等特点。阻力型风力机具有低风速下启动转矩较大、启动性能良好及结构简单、成本低等优点，但存在风能利用率较低的缺点。

目前，垂直轴风力机主轴支撑结构大多是叶片通过连杆与发电机上下法兰盘连接，法兰盘直接与发电机主轴连接，叶片与连杆的重量和径向风载及转矩就直接作用在发电机上，大大增加了发电机的负面载荷，降低了发电机的使用寿命。中国专利申请号201220416268.X公开了一种改进的H型垂直轴风力机。该风力机叶片经过轮辐与轮毂连接，轮毂直接连接于发电机的输入轴上。所以风轮的重力和径向风载均由发电机内部的轴承承受。较大的负面载荷增加了发电机的摩擦转矩，增大了风能损失率，同时对发电机的寿命有较大的影响。中国专利申请号为201510710230.1公开了一种垂直轴风力发电机结构。该风力机的主轴组件通过支持翼与叶片固定连接，主轴组件外侧套接有套筒，套筒与发电机转子相连，发电机与主轴组件之间安装有刹车装置。虽然该风力机结构不同于前一个风力机，但是该风力机的主轴组件也是直接与发电机输入轴连接，风轮重力和径向风载对发电机有不利影响。如果能够降低风轮重力和径向风载对发电机转子的负面影响，将有利于降低风能的损失和提高发电机的寿命。

发明内容

本实用新型旨在针对现有技术的不足，提供了一种垂直轴风力发电机主轴支撑结构，改善风力机主轴和发电机的受力状况，降低主轴和发电机转子的摩擦损耗，提高发电机寿命和风能利用率。

为了达到上述目的,本实用新型提供以下技术方案：一种垂直轴风力发电机主轴支撑结构，包括叶片组件、主轴、承载立柱、承载立柱上端组件、风轮下端组件、主轴下端支撑组件和发电机室壳。所述叶片组件包括叶片、风轮上连接盖、风轮下连接盖、风轮连接法兰、叶片螺栓组以及风轮连接法兰螺栓组。所述叶片通过叶片螺栓组固定连接于风轮上连接盖和风轮下连接盖之间；所述风轮连接法兰通过风轮连接法兰螺栓组固定连接于风轮上连接盖。

所述主轴通过普通平键与风轮连接法兰连接，所述叶片组件转换的转矩通过风轮连接法兰传递到主轴。

所述承载立柱上端组件包括上端盖、1号密封圈、上轴承座、角接触球轴承、套筒、推力球轴承以及上轴承座螺栓组，所述上轴承座从里到外依次安装有推力球轴承、套筒、角接触球轴承，所述上端盖内嵌1号密封圈并压紧角接触球轴承外圈；所述风轮连接法兰下端与角接触球轴承内圈接触，所述角接触球轴承再与套筒上表面接触，所述套筒下表面与推力球轴承接触，所述推力球轴承安装于上轴承座内，由此风轮的重力依次传递到角接触球轴承内圈、套筒、推力球轴承和上轴承座；所述上轴承座螺栓组将上端盖与上轴承座配合压紧。

所述承载立柱通过螺纹连接与上轴承座下端固定连接并承受风轮传递下来的重力，所述承载立柱是空心状，主轴位于承载立柱内。