CN108730124A - 一种新型风力发电*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型风力发电***，包括塔筒、叶片组件及设于塔筒底端的发电机，叶片组件圆周均布设于塔筒周围，叶片组件包括上支架、下支架及叶片，且上支架、下支架与塔筒之间分别设轴承，且上支架、下支架、叶片围成竖向的门形结构，叶片设有相对叶片翻转打开的门板，门板只能朝叶片的一侧打开。本发明可根据场地和风资源情况，随着塔筒高度增加、叶片宽度增加、上下支架长度增加，而使叶片组件力臂长度增加、捕风面积增大获取更多风能量而产生更大的推力推动发电机转动；且实现了将发电机从塔筒顶端移到靠近地面，方便运输和安装，更方便了运行维护的目的。

Description

一种新型风力发电***

技术领域

本发明属于风力发电技术领域，尤其涉及一种新型风力发电***。

背景技术

传统风力发电机组对风资源和建设条件要求较高，很难在低风速区域应用，生产建设和运输成本很难降低。随着风能利用技术的快速发展，在低风速电力负荷中心建设风力发电场，将发电机从塔筒顶端移到地面发电、提高风能利用率、降低工程造价、降低运维成本、延长使用寿命已成为迫切的需要。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种可在低风速区域应用的新型风力发电***。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种新型风力发电***，包括塔筒、能绕塔筒轴线圆周转动的若干个叶片组件、以及能将叶片组件转动产生的机械能转化为电能的发电机，叶片组件圆周均布设于塔筒周围，所述的叶片组件包括上支架、下支架及设于上支架与下支架之间的叶片，且上支架与塔筒之间设有第一轴承，下支架与塔筒之间设有第二轴承，且上支架、下支架、叶片围成竖向的门形结构，叶片设有相对叶片翻转打开的门板，且门板只能朝叶片的一侧打开。

上述方案中，当受风力推动时，塔筒一侧的叶片组件的门板打开，塔筒另一侧的叶片组件的门板关闭，使叶片组件绕塔筒轴线沿同一方向水平圆周转动，叶片组件采用竖向的门形结构，其水平长度不受塔筒高度限制，故上支架、下支架水平长度及叶片的水平宽度可以根据场地和风资源情况设计，以改变叶片组件的力臂长度和捕风面积来获得合适的风能量产生的推力满足发电需求。如此，就算在低风速区域，也可以通过增加上支架、下支架水平长度及叶片的水平宽度，使叶片组件的力臂长度增加、捕风面积增大获取更多风能量而产生更大的推力满足发电要求。

进一步地，上述的叶片由若干个子叶片沿竖直方向串接而成，所述的子叶片包括由子竖梁及子横梁围成的矩形边框，且门板竖向铰接在子叶片的边框内，门板只能朝子叶片的一侧打开。这样使得叶片的竖向长度可以变化，以适应不同塔筒高度，铰接于子叶片上的门板受风力推动自动适应打开和关闭。

进一步地，上述的子叶片边框内设有若干根与子竖梁平行的门梁，以使子叶片边框内形成若干个门框，且每个门框均竖向铰接有门板，且门板的铰接处位于门框远离塔筒的一侧。多门板设计以使叶片更好的适应风向，使得叶片组件转动更顺畅。

进一步地，上述的第一轴承及第二轴承均分别包括内圈及外圈，外圈内侧与内圈之间设有滚珠，以控制水平方向间隙和减少摩擦力，防止轴承外圈水平方向串动，外圈底端与内圈之间设有梯形滚柱，梯形滚柱承担叶片组件的重量，使轴承外圈可以轻松转动。

进一步地，上述的塔筒为多节结构，相邻两节的塔筒由轴承内圈连接一起。塔筒为多节结构，采用现场组装，方便运输，也便于与叶片适配。

进一步地，上述的内圈及外圈之间对应滚珠的上下侧均设有防水耐油胶圈，因此减少润滑油的用量，内圈及外圈之间的缝隙口部位置设有防雨帽，可防止雨水从缝隙口进入轴承。

进一步地，上述的上支架包括上横杆及上斜杆，上横杆及上斜杆远离塔筒的一端相互连接，上横杆及上斜杆靠近塔筒的一端分别通过第一轴承与塔筒转动连接，上横杆及上斜杆靠近塔筒的一端分别与第一轴承的外圈连接；下支架包括下横杆及下斜杆，下横杆及下斜杆远离塔筒的一端相互连接，下横杆及下斜杆靠近塔筒的一端分别通过第二轴承与塔筒转动连接，下横杆及下斜杆靠近塔筒的一端分别与第二轴承的外圈连接，且叶片的上下端分别与上横杆与下横杆连接。上支架及下支架采用横杆、斜杆搭成的三角形框架结构，使得风可以直接穿过上支架及下支架，而不会对叶片组件转动形成干涉，且斜杆与横杆分别通过轴承与塔筒连接，以致可以采用两个小轴承即可，避免采用大轴承增加成本。

进一步地，上述的上支架的两侧分别通过拉绳与第一轴承的外圈连接，且上支架与其任一侧的拉绳形成锐角，下支架的两侧分别通过拉绳与第二轴承的外圈连接，且下支架与其任一侧的拉绳形成锐角，每条拉绳上均串接有松紧器。支架两侧采用拉绳形成三角形稳定结构，保证支架与轴承外圈连接的稳定性，且拉绳连接有松紧器，便于调整支架的位置，保证各叶片组件为圆周均布在塔筒周围。

进一步地，上述的发电机安装在靠近塔筒底端部的位置， 位于最下方的第二轴承的外圈与发电机主轴传动连接。发电机设于靠近塔筒下端位置，可提高风能利用率、降低工程造价、降低运维成本、延长使用寿命。

进一步地，位于最下方的第二轴承的外圈连接有伞形法兰，伞形法兰的下端连接有带齿牙的齿轮筒，且沿齿轮筒的圆周位置设有若干台发电机，发电机的主轴设有齿轮，齿轮筒与所有的发电机主轴上的齿轮啮合，且伞形法兰***设有刹车器，伞形法兰的圆周边缘设有刹车片，刹车器能对与刹车片钳合。通过齿轮筒带动多台发电机，提高发电功率，且配备刹车器，在检修时，可以通过刹车器钳合刹车片实现制动，使得叶片组件停止转动。

进一步地，上述的塔筒顶端设有避雷针及卷扬机，避雷针可以起到防雷作用，卷扬机便于设备拆装时吊起。

本发明的风力发电***，门形的叶片组件可根据场地和风资源情况设计，以适用于各种风资源条件地区。随着塔筒高度增加而增加叶片的竖向长度，或叶片水平宽度及支架水平长度增加，使叶片组件的力臂长度及捕风面积增大获取更多风能量而产生更大的扭力，以适用在低风速区域使用或需增大输出功率。本发明施工安装简单、快速、方便、成本低、使用年限长，因是用预制件连接组装，所以在施工安装过程中不会带来任何污染。

附图说明

图1为本发明实施例的新型风力发电***的主视示意图。

图2为本发明实施例的新型风力发电***的俯视示意图。

图3为图1中A部放大图。

图4为图2中B部放大图。

图5为本发明实施例的新型风力发电***中第一轴承的俯视示意图。

图6为图5中C-C半剖图。

图7为本发明实施例的新型风力发电***中第二轴承、伞形法兰及齿轮筒装配后的俯视示意图。

图8为图7中D-D半剖图。

图9为本发明实施例的新型风力发电***中耳扣的结构示意图。

图10为本发明实施例的新型风力发电***中子叶片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

为了更简洁的说明本实施例，附图或说明中某些本领域技术人员公知的、但与本发明的主要内容不相关的零部件会有所省略。另外为便于表述，附图中某些零部件会有省略、放大或缩小，但并不代表实际产品的尺寸或全部结构。。

实施例

如图1至4所示，本实施例的新型风力发电***，包括风机承台1、塔筒2、叶片组件3、发电机4。其中，风机承台1采用钢筋砼方式预埋锚栓10和锚栓下法兰11，锚栓10的上端露于风机承台1顶部，塔筒2竖直设置且与锚栓10连接。叶片组件3有四个，四个叶片组件3圆周均布于塔筒2周围，发电机4安装在风机承台1上并靠近塔筒2底端部的位置；四个叶片组件3能同步绕塔筒2轴线圆周转动，并带动发电机4主轴转动，实现将叶片组件3转动产生机械能转化为电能。塔筒2的顶端设有避雷针9及卷扬机90，避雷针9达到防雷击作用，保证设备的安全，而卷扬机90方便设备拆装时吊起，减小安装难度。

上述的叶片组件3包括上支架31、下支架32及设于上支架31与下支架32之间的叶片33，且上支架31与塔筒2之间设有第一轴承50，下支架32与塔筒2之间设有第二轴承51，且上支架31、下支架32、叶片33围成竖向的门形结构。

本实施例中，叶片33由若干个子叶片331沿竖直方向串接而成。如图10所示，子叶片331包括由两条子竖梁3311及两条子横梁3312围成的矩形边框，且子叶片331的矩形边框内设有若干根与子竖梁3311平行的门梁334，以使子叶片331的矩形边框内形成若干个面积几乎相同的门框，且每个门框均通过门铰335竖向铰接有门板333，且门铰335位于门框远离塔筒2的一侧，门铰335为单侧开门门铰，保证门板333只能朝子叶片331的一侧旋转打开，当受风力推动时，塔筒2一侧的叶片组件3的门板333为打开状态，塔筒2另一侧的叶片组件3的门板333为关闭状态。每个子叶片331的上下端设有连接耳，相邻的子叶片331通过彼此的连接耳利用螺栓连接，最上端的子叶片331通过其连接耳与上支架31利用螺栓连接，最下端的子叶片331通过其连接耳与下支架32利用螺栓连接，保证各子叶片331之间及与上支架31、下支架32连接的稳定性，也方便现场拆装。

如图5至9所示，上述的第一轴承50及第二轴承51均分别包括内圈5a及外圈5b，外圈5b内侧与内圈5a之间设有滚珠52，以控制水平方向间隙和减少摩擦力，并且内圈5a及外圈5b之间对应滚珠52的上下侧均设有防水耐油胶圈54，以减少润滑油的用量，外圈5b底端与内圈5a之间设有梯形滚柱53，梯形滚柱53承担叶片组件3的重量，使轴承外圈可以轻松转动；第一轴承50及第二轴承51的外圈5b侧面圆周均布焊接有四个耳扣56，耳扣56包括主扣561及两个支扣562，两个支扣562对称焊接与主扣561的两侧，以使耳扣56呈T形。

为了避免上支架31及下支架32对叶片组件3转动形成干涉，上述的上支架31及下支架32采用框架结构。具体是，上支架31包括上横杆311及上斜杆312，上横杆311水平设置，上横杆311及上斜杆312远离塔筒2的一端相互连接，上横杆311及上斜杆312靠近塔筒2的一端分别通过第一轴承50与塔筒2转动连接，上横杆311及上斜杆312靠近塔筒2的一端分别与第一轴承50的外圈5b的主扣561连接；下支架32包括下横杆321及下斜杆322，下横杆321水平设置，下横杆321及下斜杆322远离塔筒2的一端相互连接，下横杆321及下斜杆322靠近塔筒2的一端分别通过第二轴承51与塔筒2转动连接，下横杆321及下斜杆322靠近塔筒2的一端分别与第二轴承51的外圈5b的主扣561连接，最上方及最下方的子叶片331则分别与上横杆311、下横杆321连接。上支架31和下支架32分别与塔筒2所围成的三角形框架，使得风可以直接穿过上支架31及下支架32的内框，而不会对叶片组件3转动形成干涉，且上横杆311及上斜杆312分别通过轴承与塔筒2连接，下横杆321及下斜杆322也分别通过轴承与塔筒2连接，以致上支架31和下支架32可以采用两个小轴承与塔筒2连接即可，避免采用大轴承增加成本。

为了方便运输，上述的塔筒2为由自下往上的子塔筒2a、子塔筒2b、子塔筒2c、子塔筒2d依次连接的多节结构。现场组装时，子塔筒2a的下端与风机承台1的锚栓10连接，子塔筒2a的上端及子塔筒2b的下端之间通过最下方的第二轴承51的内圈5a连接，子塔筒2b的上端及子塔筒2c的下端之间通过最上方的第二轴承51的内圈5a连接，子塔筒2c的上端及子塔筒2d的下端之间通过最下方的第一轴承50的内圈5a连接，子塔筒2d的上端及避雷针9的底座之间通过最上方的第一轴承50的内圈5a连接，且叶片组件3的竖向长度与子塔筒2c的长度相适配。本实施例中，各子塔筒、避雷针9的底座与轴承内圈5a全部采用螺栓连接，方便现场组装，并且，在第一轴承50及第二轴承51的顶端均设有防雨帽55，用于遮挡位于轴承顶部的内圈5a及外圈5b之间的缝隙口部，防雨帽55由薄钢板制成，在轴承顶端与子塔筒、避雷针9装配时，先把防雨帽55置于轴承的顶端，使得防雨帽55置于轴承顶端与子塔筒和避雷针9之间，由轴承内圈5a与子塔筒、避雷针9的连接螺栓固定；另外，位于轴承侧面的内圈5a及外圈5b之间的缝隙口部由圆环形的防雨帽55遮挡，避免雨水从轴承的内圈5a及外圈5b之间的顶面及侧面缝隙口进入轴承，影响轴承的寿命。

为了保证上支架31与第一轴承50外圈5b及下支架32与第二轴承51外圈5b连接的稳定性，故上支架31的上横杆311及上斜杆312远离塔筒2一端的连接处通过双拉绳8与最下方的第一轴承50的外圈5b连接，且每条拉绳8的两端分别串接松紧器81，上支架31的两条拉绳8分别位于上支架31的两侧、且与上支架31形成锐角，且拉绳8与最下方的第一轴承50外圈5b的连接端连接于外圈5b对应上支架31两侧的支扣562上，使得上支架31两侧均形成水平的三角形结构，保证上支架31与轴承外圈5b连接的稳定性，通过调节上支架31的每条拉绳8上的松紧器81，可以调整上支架31的位置。同样，下支架32的下横杆321及下斜杆322远离塔筒2一端的连接处也通过双拉绳8与最下方的第二轴承51的外圈5b连接，且每条拉绳8的两端也分别串接松紧器81，下支架32的两条拉绳8分别位于下支架32的两侧、且与下支架32形成锐角，且拉绳8与最下方的第二轴承51外圈5b的连接端连接于外圈5b对应下支架32两侧的支扣562上，使得下支架32两侧均形成倾斜的三角形结构，保证下支架32与轴承外圈5b连接的稳定性，通过调节下支架32的每条拉绳8上的松紧器81，可以调整下支架32的位置。通过调整上下支架的拉绳8上的松紧器81，可以使得各叶片组件3为圆周均布在塔筒2周围。

本实施例中，位于最下方的第二轴承51的外圈5b连接有伞形法兰6，伞形法兰6的下端连接有带齿牙的齿轮筒7；上述的发电机4有多台，均通过发电机基座40固定在风机承台1上，且围绕齿轮筒7的中心线圆周分布，每台发电机4的主轴上均设有齿轮，且齿轮筒7的齿牙与所有发电机4主轴上的齿轮啮合，叶片组件3带动位于最下方的第二轴承51的外圈5b转动时，伞形法兰6及齿轮筒7同步转动，并由齿轮筒7带动所有发电机4主轴转动，实现发电机4发电工作。另外，伞形法兰6的下端向齿轮筒7外侧凸出形成圆环形刹车片62，且风机承台1上沿着圆环形刹车片62的周围设有若干个与刹车片62匹配的刹车器61，通过刹车器61对刹车片62钳合，实现发电***制动，叶片组件3停止转动。

本实施例的风力发电***，采用模块化设计，转动设备少且转速较低，单机容量大且发电机多台布置。还可根据场地和风资源情况，随着子塔筒2c竖向高度增加、叶片33水平宽度增加、上下支架31、32水平长度增加，而使叶片组件3力臂长度增加、捕风面积增大获取更多风的能量而产生更大的推力；对道路运输条件要求不高，减少设备道路运输和吊装成本；且实现了将发电机从塔筒顶端移到靠近地面，方便运输和安装，更方便了运行维护的目的。

以上所述的本发明的实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定，任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型风力发电***，其特征在于：包括塔筒（2）、能绕塔筒（2）轴线圆周转动的若干个叶片组件（3）、以及能将叶片组件（3）转动产生的机械能转化为电能的发电机（4），叶片组件（3）圆周均布设于塔筒（2）周围，所述的叶片组件（3）包括上支架（31）、下支架（32）及设于上支架（31）与下支架（32）之间的叶片（33），且上支架（31）与塔筒（2）之间设有第一轴承（50），下支架（32）与塔筒（2）之间设有第二轴承（51），且上支架（31）、下支架（32）、叶片（33）围成竖向的门形结构，叶片（33）设有相对叶片（33）翻转打开的门板（333），且门板（333）只能朝叶片（33）的一侧打开。

2.根据权利要求1所述的新型风力发电***，其特征在于：所述的叶片（33）由若干个子叶片（331）沿竖直方向串接而成，所述的子叶片（331）包括由子竖梁（3311）及子横梁（3312）围成的矩形边框，且门板（333）竖向铰接在子叶片（331）的边框内，门板（333）只能朝子叶片（331）的一侧打开。

3.根据权利要求2所述的新型风力发电***，其特征在于：所述的子叶片（331）边框内设有若干根与子竖梁（3311）平行的门梁（334），以使子叶片（331）边框内形成若干个门框，且每个门框均竖向铰接有门板（333），且门板（333）的铰接处位于门框远离塔筒（2）的一侧。

4.根据权利要求1至3任一项所述的新型风力发电***，其特征在于：所述的第一轴承（50）及第二轴承（51）均分别包括内圈及外圈，外圈内侧与内圈之间设有滚珠（52），外圈底端与内圈之间设有梯形滚柱（53）。

5.根据权利要求4所述的新型风力发电***，其特征在于：所述的塔筒（2）为多节结构，相邻两节的塔筒（2）由轴承内圈连接一起。

6.根据权利要求4项所述的新型风力发电***，其特征在于：所述的内圈及外圈之间对应滚珠（52）的上下侧均设有防水耐油胶圈（54），内圈及外圈之间的缝隙口部位置设有防雨帽（55）。

7.根据权利要求5项所述的新型风力发电***，其特征在于：所述的上支架（31）包括上横杆（311）及上斜杆（312），上横杆（311）及上斜杆（312）远离塔筒（2）的一端相互连接，上横杆（311）及上斜杆（312）靠近塔筒（2）的一端分别通过第一轴承（50）与塔筒（2）转动连接，上横杆（311）及上斜杆（312）靠近塔筒（2）的一端分别与第一轴承（50）的外圈连接；下支架（32）包括下横杆（321）及下斜杆（322），下横杆（321）及下斜杆（322）远离塔筒（2）的一端相互连接，下横杆（321）及下斜杆（322）靠近塔筒（2）的一端分别通过第二轴承（51）与塔筒（2）转动连接，下横杆（321）及下斜杆（322）靠近塔筒（2）的一端分别与第二轴承（51）的外圈连接，且叶片（33）的上下端分别与上横杆（311）及下横杆（321）连接。

8.根据权利要求5所述的新型风力发电***，其特征在于：所述的上支架（31）的两侧分别通过拉绳（8）与第一轴承（50）的外圈连接，且上支架（31）与其任一侧的拉绳（8）形成锐角，下支架（32）的两侧分别通过拉绳（8）与第二轴承（51）的外圈连接，且下支架（32）与其任一侧的拉绳（8）形成锐角，每条拉绳（8）上均串接有松紧器（81）。

9.根据权利要求5所述的新型风力发电***，其特征在于：所述的发电机（4）安装在靠近塔筒（2）底端部的位置，位于最下方的第二轴承（51）的外圈与发电机（4）主轴传动连接。

10.根据权利要求9所述的新型风力发电***，其特征在于：位于最下方的第二轴承（51）的外圈连接有伞形法兰（6），伞形法兰（6）的下端连接有带齿牙的齿轮筒（7），且沿齿轮筒（7）的圆周位置设有若干台发电机（4），发电机（4）的主轴设有齿轮，齿轮筒（7）与所有的发电机（4）主轴上的齿轮啮合，且伞形法兰（6）***设有刹车器（61），伞形法兰（6）的圆周边缘设有刹车片（62），刹车器（61）能对与刹车片（62）钳合。