CN103899489A - 垂直轴风力潮汐互补发电机 - Google Patents

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杨俊凯
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Abstract

本发明公开了一种垂直轴风力潮汐互补发电机，风力发电部分主要由垂直轴式风轮(10)、旋转圈(12)、支架(9)、三级加速齿轮***(15)组成。潮汐发电部分主要由垂直轴式水轮叶片(20)、旋转圈(22)、连杆(23)、支架(24)、三级加速齿轮***(18)、空心旋转轴(19)组成。全机由一根静止垂直支杆(1)作为主要承力件、由钢索(5)、水平支板(2)、水平支板(4)和四根桩子(3)固定。全机特征为：风能和潮汐能带动风轮和水轮转动，从而带动旋转圈转动，旋转圈通过轴承与静止垂直支架配合，旋转圈带动空心轴转动，空心轴带动加速齿轮转动，从而带转发电机。该发明在海风大的区域同时利用风能和潮汐能，得到较大的能量和收益。

Description

垂直轴风力潮汐互补发电机
技术领域
本发明涉及一种垂直轴风力潮汐互补发电机，特别是一种用于近海海面的、应用静止垂直支杆作为全机主要支撑的垂直轴风力潮汐互补发电机。可以同时利用风力、海洋潮汐联合连续发电。
背景技术
随着能源利用的紧张态势进一步发展，风能和潮汐能在相关地区，特别是我国沿海地区丰富。目前风能和潮汐能作为新能源受到世界各国的高度重视。现在利用风能和潮汐能发电已经势不可挡。
目前市场上水平轴的兆瓦级风能发电机已经在世界各国风能丰富区商业化投产。1兆瓦的潮汐能发电机群组在美国也已经安装调试运行。随着国内外对于竖直轴的风力发电机的深入研究，利用大型的竖直轴风力发电机进行发电已经可行。而潮汐能的开发利用国内现在还缺乏大功率的发电设备，技术需要进一步成熟，实际应用还需要进一步发展。
现有技术能量利用率不高，只利用了风能或潮汐能，且具有采用两组电机分别采集风能与潮汐能的弊端。国内外缺乏将风能和潮汐能结合起来发电的技术和装置。这样在风能和潮汐能都丰富的同一地点特别是近海区，无法充分利用这两种新能源。尤其在近海区，在某一片海域中安装了风力发电机，则在水下潮汐能丰富时，潮汐能无法利用，反之亦然。这样不符合人们追求最大化利用某一地区新能源的需求。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种既可利用风能，又可以利用海洋中的潮汐能进行连续发电的垂直轴风力潮汐互补发电机，克服现有技术的不足。
本发明所采用的技术方案是：这种垂直轴风力潮汐互补发电机，风能和潮汐水能同时利用。此款发电机由上端风力发电部分、下端潮汐发电部分及机架组成。主机采用一根静止不转的垂直支杆(1)，垂直支杆(1)可以分段加工或者是整段加工，分段加工时相邻两段之间采用无缝焊接，过盈配合连接，螺栓连接等方式连接。上端的风力发电部分由垂直轴式风轮(10)汲取风能，其中风轮由水平的支架(7)、支架(9)、支架(11)连接，各个支架分别和其中心对应的旋转圈(12)、(26)、(27)固连在一起，可以采取螺栓连接或者焊接方式固连。旋转圈(12)、(26)、(27)和静止垂直支杆(1)通过轴承连接，旋转圈(12)和(27)之间通过连杆(13)连接、旋转圈(26)和(27)之间通过连杆(33)连接，这样保证了三个水平支架之间的传扭。每两个相邻旋转圈之间固结三个连杆，并且对应连杆周向均匀分布。三个旋转圈在水面以上的位置合理分布，保证叶片的稳定性。旋转圈(12)和三片垂直轴式风轮(10)之间还通过斜拉缆绳(8)连接，增强稳定性。旋转圈(26)和其下端的空心旋转轴(14)连接。水轮机部分和风机部分除了大小不同外，安装方式完全相同。而垂直支杆(1)和水平板(4)之间通过钢索(5)连接，保证风机部分在垂直状态下转动。风机的发电机(16)和三级加速齿轮***(15)通过水平支板(6)固定在海面以上，风机的发电机(17)和三级加速齿轮***(18)安装在水平板(4)以下。整机通过四根桩子(3)和垂直支杆(1)打进海床，四根桩子(3)周向均匀分布。桩子之间通过水面下的水平板(2)连接，防止桩子松动，而水平板(2)和海床接触。风机和水轮机的功通过三级加速齿轮***(15)、(18)带动发电机(16)、(17)，最终将电能引出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：同时利用了风能和潮汐能，对于在海风较大的区域，其能量利用途径增多，提高了能量利用率，从而得到较大的能量和收益。采用一体组合发电机采集风能和潮汐能，这样，在获得大的能量的同时，节约了设备成本，使得设备运行更加有效，使得在有限的空间里可以增加更多的机组，获得更大的电能。并且由于采用垂直的H型风轮只要在有风的情况下叶片都可以随风转动，而基本不用调节叶片角度。这样节
省了成本，简化了结构。
附图说明
图1为垂直轴风力潮汐互补发电机整体效果图；
图2为垂直轴风力潮汐互补发电机主视图；
图3为垂直轴风力潮汐互补发电机风力发电部分结构图；
图4为垂直轴风力潮汐互补发电机风力发电部分局部剖面图；
图5为垂直轴风力潮汐互补发电机潮汐发电部分结构图；
图6为垂直轴风力潮汐互补发电机钢索连接方式结构图；
图7为垂直轴风力潮汐互补发电机三级加速齿轮***结构图。
具体实施方式
如图所示，水面上的风机叶片通过三个水平的支架(7)、(9)、(11)固连于各自的旋转圈(26)、(27)、(12)上，旋转圈(26)、(27)、(12)通过轴承固连于静止的垂直支杆(1)上，旋转圈(12)和(27)、(27)和(26)分别通过沿垂直支杆(1)周向分布的连杆(13)、(33)连接。斜拉缆绳(8)将垂直轴式风轮(10)和对应的旋转圈(26)、(27)、(12)的对角线连接起来。每个叶片总共用两根斜拉缆绳和旋转圈(27)连接。风机中旋转圈(26)通过空心旋转轴(14)和三级加速齿轮***(15)连接，三级加速齿轮***(15)和发电机(16)的轴啮合，风轮旋转时带动发电机发电，在额定风速下，使得发电机达到相应转速。
水面下水轮机三个垂直轴式水轮叶片(20)都通过三个支架(24)、(28)、(29)固连于旋转圈(32)、(22)、(30)上，旋转圈(32)、(22)、(30)通过轴承固连于静止的垂直支杆(1)上，旋转圈(32)和(22)、(30)和(22)分别通过连杆(23)、(31)连接。斜拉缆绳(21)将垂直轴式水轮叶片(20)和旋转圈(22)连接起来。每个垂直轴式水轮叶片(20)用两根斜拉缆绳和旋转圈(27)连接，起到稳定叶片的作用。水轮机的旋转圈(30)通过空心旋转轴(19)和三级加速齿轮***(18)连接，三级加速齿轮***(18)和发电机(17)齿轮啮合。水轮旋转时带动发电机发电，在额定水速下使得发电机达到相应转速。
为保证风机正常旋转，钢索(5)一边应安装在水平板(4)上，另一头安装在静止垂直支杆(1)上，不阻碍风轮正常运转。将风机部分发电机(16)安装在钢索(5)以上，用支撑结构将发电机支撑在水平支板(6)上。四根桩子(3)和水平板(4)固接后下端打入海床起固定作用，在接触海床部分用水平板(2)固结四个桩。

Claims (4)

1.一种垂直轴风力潮汐互补发电机，其特征在于：公开了一种垂直轴风力潮汐互补发电机，这种发电机包括上端风力发电部分、下端潮汐发电部分及机架，风力发电部分由垂直轴式风轮(10)、旋转圈(12)、(26)、(27)、连杆(13)和(33)、水平支架(7)、水平支架(9)、水平支架(11)、斜拉缆绳(8)、三级加速齿轮***(15)、空心旋转轴(14)、发电机(16)组成，潮汐发电部分由垂直轴式水轮叶片(20)、旋转圈(32)和(22)以及(22)、连杆(23)和(31)、水平支架(24)、水平支架(28)、水平支架(29)、斜拉缆绳(21)、三级加速齿轮***(18)、空心旋转轴(19)、发电机(17)组成。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风力潮汐互补发电机，其特征在于：静止垂直支杆(1)位于全机中心，支撑全机，并由斜拉钢索(5)、两个水平支板(2)和(4)以及四根桩子(3)固定。
3.根据权利要求1所述的垂直轴风力潮汐互补发电机，其特征在于：静止垂直支杆(1)采用分段加工或者整段加工，分段加工时分段加工时相邻两段之间采用无缝焊接，过盈配合连接，螺栓连接等方式连接，静止垂直支杆(1)全长范围内各段的粗细和长度根据安装和结构强度的要求来确定。
4.根据权利要求1所述的垂直轴风力潮汐互补发电机，其特征在于：风力和潮汐水流带动垂直的升力型H型风轮(10)和垂直的升力型H型水轮叶片(20)转动，从而带动对应的旋转圈转动，旋转圈通过轴承与静止垂直支杆(1)配合，旋转圈带动空心轴转动，空心轴带动加速齿轮转动，最终带动发电机轴旋转。
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PB01 Publication
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