[实用新型]一种组合式垂直轴风力机

说明书

本实用新型公开了一种组合式垂直轴风力机包括顶部叶轮、行星齿轮箱、塔架结构、塔架叶轮、隔板、发电机和基础。风力机采用升阻结合型叶轮。采用分层组合式塔架，每层有隔板，将该层塔架叶轮重量传递至塔架，主轴仅传递扭矩，不受载荷，有利于垂直轴风力机大型化。塔架中安置塔架叶轮，充分利用捕风面积，提高风能利用率；升力型叶片保证高转速效率，阻力型叶片保证低转速扭矩；各层叶轮间采用柔性联轴器连接，克服不共轴影响。顶部叶轮中的升力型叶片保证高转速效率；顶部叶轮桁架的横截面为半圆形，作为支撑的同时也起阻力型叶片的作用。行星齿轮箱消除顶部叶轮与塔架叶轮间转速差，减少能量传输损耗，提高转化效率。

技术领域

本实用新型属于风力发电机设计领域，具体是一种组合式垂直轴风力机。

背景技术

传统化石能源经过百余年的开采日益枯竭，对于清洁绿色的可再生能源的开发利用愈发受到人们的重视。风能作为利用最为广泛的清洁能源，已成为新能源领域的代表。当今风力发电领域，水平轴风力机应用最为普遍，然而水平轴风力机存在着重心高、维修难的问题。垂直轴风力机由于发电机位于风机底部，重心低且便于维护等优点，越来越受到领域内研究者的青睐。

目前垂直轴风力机也存在一些明显的不足。就阻力型垂直轴风力机来讲，其启动转矩高，在低风速下启动性能好，然而由于其叶尖速比总是小于1，在高风速下其风能利用率低；就升力型垂直轴风力机来说，其叶尖速比可以达到1 甚至更高，然而由于叶片限制，其低风速转矩小，难以自启动。另外，垂直轴风力机需要依靠主轴向下传递能量，在垂直轴风力机容量增大时，主轴更长，对主轴的强度要求相应更高，这也是阻碍垂直轴风力机大型化的一个重要原因。

申请号201710961029.X的文献提供了一种多轮风向标式活叶垂直轴风力机，采用塔架式结构降低主轴载荷，但采用平板式阻力型叶片，导致其风能利用效率不高。申请号201710702416.1的文献提供了一种升阻结合型垂直轴风力机，叶轮采用升力型和阻力型叶片相结合的结构，兼顾了低风速启动性与风能利用率，但是由于采用了柱式塔筒，使得风力机主轴载荷较高，造成风力机难以大型化。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种组合式垂直轴风力机。

本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种组合式垂直轴风力机，包括基础；所述基础与地面连接；其特征在于该风力机还包括顶部叶轮、行星齿轮箱、塔架结构、塔架叶轮、隔板和发电机；所述发电机安装于基础上；

所述塔架结构由若干层塔架组成；最下层的塔架固定于基础上；相邻两层塔架之间通过隔板连接；每层塔架由若干片导流板组成；导流板均匀地布置于隔板上，上下两端分别与上下两层的隔板连接；

每层塔架内部安装一个塔架叶轮；每个塔架叶轮由若干个塔架叶轮升力叶片、若干个塔架叶轮阻力叶片、若干个塔架叶轮桁架组和一个塔架叶轮转轴组成；相邻两个塔架叶轮的塔架叶轮转轴之间通过柔性联轴器连接，最下层的塔架叶轮的塔架叶轮转轴通过柔性联轴器与发电机的轴端连接；塔架叶轮桁架组均匀地安装于塔架叶轮转轴上，每个塔架叶轮桁架组包括两个平行安装于塔架叶轮转轴上的塔架叶轮桁架；一个塔架叶轮升力叶片安装于一个塔架叶轮桁架组的末端，一个塔架叶轮阻力叶片的两端安装于一个塔架叶轮桁架组中的两个塔架叶轮桁架上；塔架叶轮转轴的两轴端通过隔板轴承安装在隔板中；

所述行星齿轮箱固定于最上层的塔架上；所述行星齿轮箱包括行星架、行星轮、齿圈和太阳轮；所述齿圈固定于行星齿轮箱内部；行星轮分别与齿圈和太阳轮啮合；行星轮通过轴承安装于行星架上；太阳轮的轴端通过柔性联轴器与最上层的塔架叶轮转轴连接；

所述顶部叶轮包括若干个顶部叶轮升力叶片、若干个顶部叶轮桁架和一个顶部叶轮转轴；顶部叶轮转轴与行星架的轴端固定连接，顶部叶轮桁架均匀地安装于顶部叶轮转轴上，每个顶部叶轮桁架上安装有一个顶部叶轮升力叶片。

与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：