[发明专利]一种大型垂直轴风机的支撑装置及风力发电机

说明书

本发明或发明提供了一种大型垂直轴风机的支撑装置及风力发电机，包括至少一个环形水平轨道、轨道支撑构件，所述环形水平轨道固定设置在轨道支撑构件上，其特征是：所述支撑装置还包括玄支撑翼，至少两个叶片和每个叶片所对应的下支撑翼、上支撑翼、支撑立柱和连接翼或斜拉翼，所述下支撑翼、上支撑翼、支撑立柱和连接翼或斜拉翼之间互相连接，形成一个整体构件。其有益效果是的主轴不再承受风轮的重力及径向力，优化了主轴受力结构，只传动风轮的转动力矩，同时，提高了风轮的扫风半径，大大降低支撑材料的用量，减轻风轮重量，降低了成本。

技术领域

本发明属于风能利用技术领域，尤其是适用于风力机械及风力发电技术领域，用于对垂直轴风力发电机及对风力发电机的风轮进行支撑。

背景技术

垂直轴风机是垂直轴风力发电机的简称，是指旋转轴垂直于地面或者来流方向的风力发电机。发展150米以上高空风力发电，或超大型风力发电机，垂直轴风力发电机具有巨大的优势，垂直轴风力发电机可以将发电机系统安装在地面，利用风机主轴将高空风轮接收的风能传递到地面发电机系统转化为电能。但是，由于主轴重量很重，将对发电机系统带来极大的压力，由于主轴很长，在高空产生的任何微小的晃动或偏移，将对地面的发电机系统产生巨大的破坏力矩；因此，发明一种支撑装置，使主轴更稳定运转，且可以减轻对发电机压力的装置是十分必要和有优势的。

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201720865560 .2公开了一种大型垂直轴风力发电机的稳定支撑结构，该风力机包括底座和固定在底座上的桶形钢架，桶形钢架与风轮等高，在桶形钢架与风轮分层所对应的位置上设置水平导轨，风轮外缘处设有滚轮，滚轮支撑在水平导轨上并且随着风轮的转动沿着水平导轨滚动。其不足之处在于其风轮外援或叶片及高度全部限制在桶形钢架之内，大大限制了风轮的旋转半径及风轮的高度，不利于大型或超大型风力机的发展。

风力发电机的大型化已是一种趋势，但是无论是水平轴风机，还是垂直轴风机，在其大型化时的稳定支撑至今都还是一个未能有效解决的问题，此问题的存在已构成风电大型化的瓶颈。

发明内容

本发明或发明旨在针对现有技术的不足，提供了一种垂直轴风力发电机的主轴或风轮的支撑结构及利用此支撑结构的风力发电机，改善风力机主轴和发电机的受力状况，降低主轴和发电机的损耗，提高发电机寿命和风能利用率，同时，针对超大型风力发电机，可以有效的增加叶片的高度及支撑翼的长度，扩大风轮的扫风半径。我们经大量的计算及计算机模拟实验，本发明或发明尤其适用于1-50兆瓦机型的大型垂直轴风力发电机。