CN105508139A - 一种组合型垂直轴风力发电机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种组合型垂直轴风力发电机装置，包括有塔架1、第一发电机2、第一旋转轴连接适配器3、第一旋转轴6、控制器14、蓄电池15、逆变器16、负载电器17、控制室18及电源线19，其特征在于:第一发电机2与第二发电机4利用第一旋转轴连接适配器3将两电机轴连接在一起，第二发电机4利用第二旋转轴连接适配器5将电机轴与第一旋转轴6连接在一起，第一旋转轴6的端部与第二旋转轴12固定在一起，第二旋转轴12能隨第一旋转轴6一起转动，第二旋转轴12上固定旋转支撑臂固定盘13，旋转支撑臂固定盘13通过旋转支撑臂7分别交错与升力型叶片8和阻力型叶片9固定在一起。本发明具有启动风速低、风能利用率高、可靠性高、风速适应范围广等特性。

Description

一种组合型垂直轴风力发电机装置
技术领域
本发明属发电机技术领域，尤其涉及一种组合型垂直轴风力发电机装置。
背景技术
目前公知的，水平轴风力发电机仍占据着主体地位，但垂直轴风力发电机已日益转变为关注和研究的热点与水平轴相比，垂直轴风力发电机有许多优点：一、垂直轴风力发电机无需对风向和对风机构，因而无对风损失，发电效率高，整机结构相对简单，可靠性高；二、叶片翼形设计相对简单独特，垂直轴风力发电机的叶片可简化成二维模型，而水平轴必须采用三维模型进行模拟和计算，垂直轴风力发电机已可采用计算流体力学（CFD）技术模拟复杂的空气流动情况，而水平轴风力发电机的叶片设计普遍采用的是动量—叶素理论
三垂直轴风力发电机的风能利用率较高，通常水平轴风力发电机的风能利用率仅有23%～29%，而垂直轴风力发电机的机械转换率达接近1；四、垂直轴风力发电机具有较低的起动风速，水平轴风力发电机的起动风速一般在4～5m/s之间，最大到5.9m/s，而垂直轴风力发电机的起动风速可低至2m/s。五、公知垂直轴风力发电机具有静音运行特性，水平轴风轮的尖速比一般在5~7，叶片切割气流将产生很大的气动噪音，而且对电磁波等信号造成一定干拢，因此，在城镇公共设施、工厂、民宅等场所的应用受到很大限制，而垂直轴风力发电机的尖速比一般在1-2，基本可实现无噪音运行；六、垂直轴风力发电机在结构上优势明显，水平轴风力发电机的叶片在高速旋转过程中受到一个交变载荷，对于叶片材质和结构要求高，而且维修不便，成本高，可靠性低，垂直轴风轮的叶片所受的是恒定载荷，叶片疲劳寿命要比水平轴风轮长，便于安装和维护但是尖速比低是困扰着垂直轴风轮应用的主要问题；但是垂直轴大功率风力发电机也存在着一些技术难题，如背风侧减阻、遇强风卸荷、大直径风轮的结构和强度等问题。
发明内容
为了克服现有水平轴风力发电机的风速低不能发电,风速高不让它发电（大风必须停机不然发电机会烧掉）的弊端，本发明提供了一种组合型垂直轴风力发电机装置，该发电机装置装置可以发电，台风中也可以正常发电，具有生存空间宽广的特点，对环境无污染，噪音低不会对生态产生大的影响，还可以作为景观欣赏美化环境。实现本发明所采用的技术方案是：一种组合型垂直轴风力发电机装置，包括有塔架、第一发电机、第一旋转轴连接适配器、第一旋转轴、控制器、蓄电池、逆变器、负载电器、控制室及电源线，其特征在于:所述的第一发电机轴向与地面垂直设置，第一发电机与第二发电机利用第一旋转轴连接适配器将两电机轴连接在一起，第二发电机利用第二旋转轴连接适配器将电机轴与第一旋转轴连接在一起，第一旋转轴的端部与第二旋转轴固定在一起，第二旋转轴能隨第一旋转轴一起转动，第二旋转轴上固定旋转支撑臂固定盘，第二旋转轴的端部设有斜拉索固定盘，旋转支撑臂固定盘通过旋转支撑臂分别交错与升力型叶片和阻力型叶片固定在一起，斜拉索固定盘分别与升力型叶片和阻力型叶片通过斜拉索固定在一起。所述的升力型叶片为玻璃钢制造，阻力型叶片为钢制材料制成。
本发明垂直轴风力发电机，不仅具有启动风速低（1.5—2.5m/s可以启动）、风能利用率高（可望达到或超过59.3%）、可靠性高、风速适应范围广、噪音低等特性，而且可以实现兆瓦级的大功率设计目标，既可在风速较低的城镇地区使用，也可在风速较高的旷野、高山、岛屿和沿海使用，具有非常广阔的开发和应用前景，将产生巨大的经济效益和社会效益。
附图说明
图1是本发明的外形结构示意图;
图2是本发明的结构示意图；
图3是图1的俯视图;
图4是本发明中升力型叶片叶片的结构示意图；
图5是本发明中阻力型叶片的结构示意图的主视图；
图6图5的俯视图。
图中，1、塔架，2、第一发电机，3、第一旋转轴连接适配器，4、第二发电机，5、第二旋转轴连接适配器，6、第一旋转轴，7、旋转支撑臂，8、升力型叶片，9、阻力型叶片，10、斜拉索固定盘，11、斜拉索，12、第二旋转轴，13、旋转支撑臂固定盘，14、控制器，15、蓄电池，16、逆变器，17、负载电器，18、控制室，19、电源线，20、弧形面板，21、上面板，22、下面板，23、加强筋。
具体实施方式
参照附图，一种组合型垂直轴风力发电机装置，包括有塔架1、第一发电机2、第一旋转轴连接适配器3、第一旋转轴6、控制器14、蓄电池15、逆变器16、负载电器17、控制室18及电源线19，其特征在于:所述的第一发电机2轴向与地面垂直设置，第一发电机2与第二发电机4利用第一旋转轴连接适配器3将两电机轴连接在一起，第二发电机4利用第二旋转轴连接适配器5将电机轴与第一旋转轴6连接在一起，第一旋转轴6的端部与第二旋转轴12固定在一起，第二旋转轴12能隨第一旋转轴6一起转动，第二旋转轴12上固定旋转支撑臂固定盘13，第二旋转轴12的端部设有斜拉索固定盘10，旋转支撑臂固定盘13通过旋转支撑臂7分别交错与升力型叶片8和阻力型叶片9固定在一起，斜拉索固定盘10分别与升力型叶片8和阻力型叶片9通过斜拉索11固定在一起。所述的阻力型叶片9设有弧形面板20，弧形面板20的上端和下端分别设有上面板21和下面板22，弧形面板20的背面设有加强筋23。升力型叶片8为玻璃钢制造，阻力型叶片9为钢制材料制成。
离网时，发电机安装在塔架1内，所述控制器10采用离线控制器，逆变器16采用离网逆变器，安装蓄电池15，接入负载正常使用。
并网时，发电机安装在塔架1内，所述控制器10采用并网控制器，逆变器16采用并网逆变器，无需安装蓄电池。
本发明一种组合型垂直轴风力发电机装置技术突出超低速发电、可根据安装地点的现实环境做出合适的性能匹配让发电机旋转即可发电，这是任何水平轴发电机所不具备的优势，后期的维护简单易操作，不含任何增速器齿轮箱，避免了齿轮箱的磨损功率消耗，让风力所产生的阻力转换为发电机做功发电的旋转力。
本发明一种组合型垂直轴风力发电机装置攻克这个瓶颈发明了一种组合型垂直轴风力发电机装置，完全解决了这个瓶颈目前大功率风力发电机组技术保密严格，而一些公开的机型都有专利保护，设计资料和设计数据极其缺乏，作为产品发明，不能仿制他人设计，可以说大型风力发电机组的设计只能走独立研发的道路、本发明在深入研究后提出了一些有创新性的解决方案，使大功率垂直风力发电机开发具有可行性、本发明一种组合型垂直轴风力发电机装置试验机在中国台湾安装的10kw垂直轴风力发电机，经过台风“威尔逊，麦德姆,还有最近的苏迪罗”的洗礼正常旋转发电，有力的印证了我们的技术优势产品的可持续生存能力，确保极端天气下安全运行，更有效的提高年利用率
本发明一种组合型垂直轴风力发电机的外升内阻叶式垂直轴风力发电机具有很好的可行性，不仅具有启动风速低（1.5—2.5m/s可以启动）、风能利用率高（可望达到或超过59.3%）、可靠性高、风速适应范围广、噪音低等特性，而且可以实现兆瓦级的大功率设计目标，既可在风速较低的城镇地区使用，也可在风速较高的旷野、高山、岛屿和沿海使用，具有非常广阔的开发和应用前景，将产生巨大的经济效益和社会效益。

Claims (3)

1.一种组合型垂直轴风力发电机装置，包括有塔架（1）、第一发电机（2）、第一旋转轴连接适配器（3）、第一旋转轴（6）、控制器（14）、蓄电池（15）、逆变器（16）、负载电器（17）、控制室（18）及电源线（19），其特征在于:所述的第一发电机（2）轴向与地面垂直设置，第一发电机（2）与第二发电机（4）利用第一旋转轴连接适配器（3）将两电机轴连接在一起，第二发电机（4）利用第二旋转轴连接适配器（5）将电机轴与第一旋转轴（6）连接在一起，第一旋转轴（6）的端部与第二旋转轴（12）固定在一起，第二旋转轴（12）能隨第一旋转轴（6）一起转动，第二旋转轴（12）上固定旋转支撑臂固定盘（13），旋转支撑臂固定盘（13）通过旋转支撑臂（7）分别交错与升力型叶片（8）和阻力型叶片（9）固定在一起。
2.按照权利要求1所述的组合型垂直轴风力发电机装置，其特征在于：第二旋转轴（12）的端部设有斜拉索固定盘（10），斜拉索固定盘（10）分别与升力型叶片（8）和阻力型叶片（9）通过斜拉索（11）固定在一起。
3.按照权利要求1所述的组合型垂直轴风力发电机装置，其特征在于：所述的阻力型叶片（9）设有弧形面板（20），弧形面板（20）的上端和下端分别设有上面板（21）和下面板（22），弧形面板（20）的背面设有加强筋（23），升力型叶片（8）为玻璃钢制造，阻力型叶片（9）为钢制材料制成。
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