CN101684778A - 一种组合式垂直轴风电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组合式垂直轴风电机，其特点是在垂直轴风电机的垂直主轴上下装有框架，在框架内装有统一高度的风叶模块，垂直主轴和风叶的重量由框架下部的轴承承受，发电机轴上除了旋转扭力不受其它方向的力的影响。框架多个并联成为特有的《风电墙》，《风电墙》的多个主轴可以用齿轮互相链接使得多个风力装置使用一个发电机输出电力。框架内多个风叶模块叠高也可以形成独特的《风电柱》。这种结构改变了传统垂直轴风力发电机的装配结构，可以和现代建筑结合来安装的垂直轴风电机，形成特有的全新的建筑规范和风电***，使得各种建筑物周围的风力资源得到充分利用。

Description

一种组合式垂直轴风电机
技术领域：
本发明涉及一种组合式垂直轴风电机，具体地说是一种改变传统垂直轴风力发电机的装配结构，可以和现代建筑结合来安装的垂直轴风电机，形成特有的全新的建筑规范和风电***。
背景技术
现有垂直轴风力发电机其主轴和发电机轴心直接连接没有其他依托，因而发电机轴心除了旋转扭力还有风力方向的侧面压力，还要承受风叶、主轴、风叶支架等部件的重力，而垂直轴发电机装在本发明框架内主轴在风叶的作用下受风力转动时其风力方向上的力分散在框架上，所述主轴和风叶等部件的重量通过所述下部的轴承由本发明的框架承受，这样发电机轴上除了旋转扭力不受其它方向的力的影响。
现有垂直轴风力发电机多为独立单一使用，而本发明可以让两个风电机并联形成双联风电机甚至可以多个并联形成《风电墙》，本发明做成的《风电墙》如安装在大楼顶部形成特有的风电***，根本上打破现有的独立安装的中小型风电机的模式，彻底改变风力资源利用法则，使得大楼顶部的风力资源得到最充分的开发！
现有的垂直轴风电机其发电机和垂直轴是一对一，而本发明的框架所并联的风电机如用齿轮相连可共同推动一个发电机，可在低风速环境下应用。
现有的垂直轴风电机多为单一设计如需改变则需另外设计不同型号，而本发明其风叶预制成各种统一高度的风叶模块，而所述的风叶模块可以是不同类型(阻力型或升力型)也可以是不同的直径，根据功率要求和周围环境来组合装配来满足不同高度和直径的设计要求。
现有中小型垂直轴风电机一般安装在楼房顶部或山的顶部在高楼外墙难以安装，而本发明可以稳固安装在高楼外墙形成特有的高楼外墙式垂直轴风力发电机即所谓的《风电柱》，使建筑和垂直轴风力发电机结合一体成为未来新的建筑标准。所述的《风电柱》一般安装在外墙墙角，如加装导风板可以增加功率，而导风板则能够作为高楼广告牌其电源由自身的风电机提供。为了建筑高度较高的外墙式垂直轴风力发电机可使用加强型设计，形成超高度的《风电柱》，每一段风叶模块组合都有一对墙角支架支撑。
发明内容
本发明目的在于用简单的方式从根本上改进垂直轴风力发电机的主轴的安装方式，主轴安装在本发明所述的框架上使马达轴心只需承受转动方向的扭力，大大减轻马达轴心所需的受力强度而节省成本。所述主轴上下部须安装合适的轴承，也可以是磁力轴承以减少阻力提高低风速时的效率。
本发明可以把两个或两个以上的垂直轴风电机相连形成《风电墙》，其每个垂直轴装有齿轮装置使得风电机动力相连两个或两个以上的风电机只要使用一个发电机，一般来说相连的两个风电机旋转方向相反(如用皮带或链条把皮带轮或链轮链接，则两个相连的风电机旋转方向相同)，在低风速区域尤其有商业价值。
本发明所述风电机框架内安装的风叶模块可以用各种类型风叶模块其中有阻力型(又称风阻型)或升力型(又称机翼型)，预制的风叶模块可做成统一的高度和各种标准直径，所述风叶模块像搭积木一样叠加装配可做成不同高度和直径的风电机。
本发明所述风电机框架内安装的风叶模块也可混合使用阻力型和升力型风叶模块以达到特定的设计要求提高发电机在不同环境下的效益。
本发明所做成的风电机能够安装在高楼外墙，形成全世界特有的高楼外墙式垂直轴风电机即所谓《风电柱》，能够充分利用高层楼宇墙壁周围的风力资源，所述的风电机可以有相当的高度，把本发明特有的框架用外墙支架或墙角支架来代替，为了建筑超高度的《风电柱》可使用加强型设计，每一段风叶模块组合都有一对墙角支架支撑。
所述的《风电柱》和大楼建筑结合设计，建筑物外墙预留位置来安装本发明的风电机，可为未来建筑物新标准提供一种范例。
本发明所做成的高楼外墙式《风电柱》可加建导风板以加强风力，为了更好地引导风向可安装双导风板使得3面的风能有效的集中在风叶模块上，而导风板同时也是广告牌，并使用本身所发出的电。
本发明所做成的高楼外墙式《风电柱》其风叶可用LED灯来装饰，这样旋转的风叶本身也成为广告演示牌。
附图说明
图1为本发明一种组合式垂直轴风电机升力型和阻力型外观示意图；
图2为本发明一种组合式垂直轴风电机的内部结构示意图；
图3为本发明的并联框架加装齿轮连接的示意图；
图4为本发明所示的升力型风叶模块；
图5为本发明所示的阻力型风叶模块；
图6为本发明阻力型并联风电机的俯视图；
图7为本发明升力型并联风电机的俯视图；
图8为本发明升力型并联风电机加装齿轮的侧视图；
图9为本发明阻力型并联风电机独立发电机的侧视图；
图10为本发明阻力型4联《风电墙》两组用45度斜齿轮连接的示意图；
图11为本发明《风电柱》使用升力型风叶模块在高楼外墙墙角安装的示意图；
图12为本发明《风电柱》在高楼外墙墙角安装带有导风板的示意图；
图13为本发明《风电柱》使用升力型风叶模块在高楼外墙墙角安装双导风板的俯视图；
图14为本发明《风电柱》使用阻力型风叶模块在高楼外墙墙角安装的示意图；
图15为本发明《风电柱》混合使用升力型和阻力型风叶模块在高楼外墙墙角安装的示意图；
图16为本发明《风电柱》在高楼外墙墙角加强型安装双导风板的示意图；
图17为本发明《风电柱》在高楼外墙墙角加强型安装双导风板的内部图；
图18为本发明多联《风电墙》安装在大厦顶部示意图；
图19为本发明《风电柱》安装在大厦外墙墙角和多联《风电墙》安装在大厦顶部的示意图；
图20为本发明在高楼风洞安装示意图；
图21为本发明在高楼风洞安装局部放大图；
图22为本发明《风电柱》安装在建筑物墙角预留的位置内的仰视图；
图23为本发明《风电柱》安装在建筑物墙角预留的位置内的俯视图。
附图标记说明
1.主轴              5.下轴承
2.框架              6.上轴承
3.升力型风叶模块    7.发电机
4.阻力型风叶模块    8.电机轴心
9.齿轮                   16.墙角支架
10.45度斜齿轮            17.电机墙角支架
11.斜齿轮传动部件        18.导风板(广告牌)
12.斜齿轮支架            19.高楼外墙
13.皮带轮                20.高楼风洞
14.传动带                21.外墙支架
15.主墙角支架            22.建筑物
具体实施方式
本发明以主轴1为中心外部有框架支撑，主轴1上部有上轴承6和框架2配合装配，主轴1下部有下轴承5作为轴向承重轴承和框架2配合装配，轴承5和轴承6可分别用磁力轴承以减小摩擦阻力(见图2、3)。
主轴1上装配升力型风叶模块3(见图1、4)或者阻力型风叶模块4(见图1、5)，两种风叶模块可以根据环境要求混合装配(见图15)，主轴1下部穿过下轴承5通过电机轴心8连接发电机7。
本发明如果为了增加功率并联成为双联风电机(见图见图3、6、7、8、9)甚至可以多个并联形成《风电墙》(见图10)，本发明的框架所并联风电机的主轴如用齿轮相连可共同推动一个发电机(见图3、10)，所述齿轮可用普通类型齿轮9相互连接，也可用45度斜齿轮10通过斜齿轮传动部件11连接，斜齿轮传动部件11由斜齿轮支架12固定位置，一般来说用齿轮连接相邻的风叶模块旋转方向相反(见图3、6、7、9、10)，而安装皮带轮13用皮带14互联则相邻的风叶模块旋转方向相同(见图8)。本发明并联风电机主轴1也可以不互相连接和发电机7一一对应(见图9)，不同的发电机分别整流后再并联输出。本发明做成的《风电墙》如安装在大楼顶部形成特有的风电***(见图18、19)。
本发明可安装在高楼外墙19即所谓《风电柱》，一般来说安装在墙角功效较佳(见图11-17)，此时用各种墙角支架代替框架，主墙角支架15来做主要重力支撑，下轴承5安装在主墙角支架15上，墙角支架16做辅助支撑上轴承6安装在墙角支架16上，电机墙角支架17主要用来承托发电机7(见图16、17)，对于较高的《风电柱》需使用加强型设计，每一段风叶模块组合都分别有一对墙角支架支撑(见图16、17)。未来如有新的建筑规范，建筑物预留适合的位置给《风电柱》，和本发明《风电柱》合为一体成为自带风电***的标准建筑物(见图22、23)。
本发明《风电柱》安装在高楼外墙19墙角可外加导风板18，一般情况下导风板18能够增加风速，为了更好地引导风向可以安装双导风板(见图13、16、17)，导风板18同时能够作为外墙广告牌，所述广告牌的电源由本发明自身所发的电提供(见图19)。
本发明如安装在高楼风洞20位置，所述高楼风洞***的建筑构件可作为本发明风电机的外部框架来固定安装，本发明的发电机7为了方便维护保养可安装在高楼风洞20下部建筑物内(见图21)一般来说高楼风洞20风速较高可安装较大功率的风电机以充分利用风力资源(见图20)。

Claims (11)

1.一种组合式垂直轴风电机，其结构是在垂直轴风电机的垂直主轴上下装有框架，在所述框架上部和下部装有轴承，而下部为能够承重的轴承，垂直主轴穿过下部的轴承连接发电机轴，从而所述垂直主轴和风叶的重量通过所述下部的轴承由所述框架承受，使发电机轴上除了旋转扭力不受其它方向的力的影响。
2.根据权利要求1所述一种组合式垂直轴风电机，其特征在于：所述组合式垂直轴风电机使用统一高度的风叶模块，而所述的风叶模块可以是不同类型(阻力型或升力型)也可以是不同的直径，根据功率要求和周围环境来组合装配来满足不同高度和直径的设计要求。
3.根据权利要求1所述一种组合式垂直轴风电机，其特征在于：所述框架垂直主轴上下部安装的轴承可以是磁力轴承以减少阻力提高低速时的效率。
4.根据权利要求1所述一种组合式垂直轴风电机，其特征在：所述框架两个并联在一起形成双联风电机，多个并联在一起形成风叶组合即所谓《风电墙》。
5.根据权利要求4所述双联风电机和风电墙，其特征在于：其垂直主轴可用齿轮或皮带轮互联使得所述多个相连的垂直主轴使用一个发电机。
6.根据权利要求1所述一种组合式垂直轴风电机，其特征在于：所述垂直轴风电机框架可支持相当高度的垂直轴风电机，和现代建筑结合能够形成特有的高楼外墙式垂直轴风电机即所谓《风电柱》。
7.根据权利要求6所述高楼外墙式垂直轴风电机，其特征在于：所述的高楼外墙式垂直轴风电机外侧如安装导风板可使风速增加，而导风板又可以成为广告牌，为了更好地利用风能可安装双导风板。
8.根据权利要求6所述高楼外墙式垂直轴风电机，其特征在于：所述的高楼外墙式垂直轴风电机其风叶可用LED灯来装饰，这样旋转的风叶本身也成为广告演示牌。
9.根据权利要求6所述高楼外墙式垂直轴风电机，其特征在于：所述的高楼外墙式垂直轴风电机使用外墙支架或墙角支架代替框架来安装，使整个风电机牢固的安装在墙上。
10.根据权利要求6所述高楼外墙式垂直轴风电机，其特征在于：所述的高楼外墙式垂直轴风电机和大楼建筑合为一体，建筑物外墙预留位置来安装本发明的风电机，为未来建筑物新标准提供一种范例。
11.根据权利要求1所述一种组合式垂直轴风电机，其特征在于：所述风电机可安装在高楼风洞位置，高楼风洞***的建筑构件可作为本发明风电机的外部框架来固定安装，发电机还可以安装在风洞下部建筑物内以便维修。
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