CN113374640A - 一种风力发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风力发电装置技术领域，提供一种风光力发电装置，包括阻力+升力型的风轮结构，包括有磁浮轴承的垂直轴传动结构；其中，垂直轴传动结构设于风轮结构的中央，风轮结构包括：风轮组件，风轮组件设于垂直轴传动结构上并与垂直轴传动结构连接，以带动垂直轴传动结构转动。风轮组件设于所述垂直轴传动结构上，风轮组件在风力的作用下，驱动垂直轴传动结构转动，实现风力发电。进一步地，直接将光伏组件设置在风轮组件上，使得风轮组件与光伏组件连接在一起，进而实现整个风力发电装置更加的简洁、合理，且整体结构简单，还提高了光伏组件的发电效率和延长了光伏组件的使用寿命，节约了土地资源，降低了综合成本。

Description

一种风力发电装置

技术领域

本发明涉及发电装置技术领域，更具体地说，是涉及一种风力发电装置。

背景技术

风力发电机、光伏发电机作为可再生的清洁能源，并且节能环保，应用越来越多，其也是未来能源的最主要的组成部分。

现有技术中的风力发电和光伏发电都是分开设置的，整体综合成本较高，且传统的光伏组件采用平面排放的方式放置光伏组件，需要占用大量的土地资源，发电效率较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电装置，以解决现有技术中的风力发电和光伏发电都是分开设置的，整体综合成本较高，且传统的光伏组件采用平面排放的方式放置光伏组件，需要占用大量的土地资源，发电效率较低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供一种风力发电装置，包括：

垂直轴传动结构；

风轮结构，所述垂直轴传动结构设于所述风轮结构的中央，其中，所述风轮结构包括：

风轮组件，所述风轮组件设于所述垂直轴传动结构上并与所述垂直轴传动结构连接，以带动所述垂直轴传动结构转动。

根据上述所述的风力发电装置，所述风轮组件包括横支架和至少两个叶片单元，其中，每一所述叶片单元包括：

第一叶片；

第二叶片，所述第一叶片、所述第二叶片均与所述横支架连接形成封闭端，且所述第一叶片和所述第二叶片倾斜设置形成夹角，所述封闭端的对侧具有第一开口；

侧挡板，所述侧挡板设于所述第一叶片和所述第二叶片之间的边缘并与所述第一叶片和所述第二叶片连接，所述侧挡板的对侧具有第二开口。

根据上述所述的风力发电装置，所述第一叶片位于所述第二叶片的上部，所述第一叶片设置有双面光伏组件。

根据上述所述的风力发电装置，所述第二叶片靠近所述第一叶片的一侧设有反光片。

根据上述所述的风力发电装置，所述侧挡板为透明侧挡板。

根据上述所述的风力发电装置，所述第一叶片与所述横支架所在水平面所成夹角范围值为0°～45°，所述光伏组件与所述横支架所在水平面所成夹角范围值为0°～45°；

和/或，所述第二叶片与所述横支架所在水平面所成夹角范围值为0°～45°。

根据上述所述的风力发电装置，所述第二叶片上开设有过速保护装置的第一窗口，所述第一窗口位于所述第一叶片、所述第二叶片以及所述侧挡板形成角部处，所述第一窗口处设有第一窗扇板，所述第一窗扇板与所述第二叶片可开合连接；

和/或，所述侧挡板上开设有第二窗口，所述第二窗口处设有第二窗扇板，所述第二窗扇板与所述侧挡板可开合连接。

根据上述所述的风力发电装置，所述风轮组件包括四个叶片单元，所述横支架呈十字型，所述横支架包括的每一支撑臂上设置一所述叶片单元，且相间的所述叶片单元呈中心对称。

根据上述所述的风力发电装置，所述风轮结构还包括排水组件，所述排水组件与所述风轮组件连接；

其中，所述排水组件包括排水管，所述排水管上设有进水口，所述排水管的外沿设有排水口，且所述排水口设于与所述风轮结构旋转方向相反的一侧。

根据上述所述的风力发电装置，所述垂直轴传动结构包括：

支撑底座；

电机，所述电机设于所述支撑底座上并与所述支撑底座连接；

传动机构，所述传动机构设于所述电机的上方并与所述电机的电机转轴连接，且所述传动机构与所述风轮组件连接；

磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承设于所述支撑底座与所述风轮组件之间，并与所述支撑底座与所述风轮组件均连接。

本发明提供的风力发电装置的有益效果至少在于：

本发明提供的风力发电装置，将风轮组件设于所述垂直轴传动结构上并与垂直轴传动结构连接，风轮组件在风力的作用下，驱动垂直轴传动结构转动，实现风力发电。进一步地，本发明可直接将光伏组件设置在风轮组件上，使得风轮组件与光伏组件连接在一起，进而实现整个风力发电装置更加的简洁合理，且整体结构简单，还提高了光伏组件的发电效率和延长了光伏组件的使用寿命，节约了土地资源，降低了综合成本。本发明提供的风力发电装置可以用于集中式和分布式光伏发电，用作路灯、凉亭、遮阳伞、岗亭、哨亭等。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的风力发电装置的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的风力发电装置的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的风轮结构的结构示意图；

图4为图2中的B部分放大结构示意图；

图5为图1中的A部分放大结构示意图；

图6为本发明实施例提供的垂直轴传动结构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的制动机构的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1和图2，本实施例提供了一种风力发电装置100，包括具有阻力+升力型的风轮结构，包括：垂直轴传动结构10；风轮结构20，所述垂直轴传动结构10设于所述风轮结构20的中央，其中，请参阅图3，所述风轮结构20包括：风轮组件210，所述风轮组件210设于所述垂直轴传动结构10上并与所述垂直轴传动结构10连接，以带动所述垂直轴传动结构10转动；光伏组件220，所述光伏组件220设于所述风轮组件210上并与风轮组件210连接。

本实施例提供的风力发电装置100的工作原理如下：

本实施例提供的风力发电装置100，将风轮组件210设于所述垂直轴传动结构10上并与垂直轴传动结构10连接，风轮组件210在风力的作用下，驱动垂直轴传动结构10转动，实现发电。同时，本实施例直接将光伏组件220设置在风轮组件210上，还提高了光伏组件220的发电效率和延长了光伏组件220的使用寿命，节约了土地资源，降低了综合成本，具体如下：

第一，温度。光伏组件220温度过高时发电效率会下降，这是光伏组件220温度特性，总的来说，温度升高，光伏组件的功率下降，在光伏组件面板温度超过25摄氏度之后，典型功率温度系数为-0.40％/℃，即光伏组件每升高1℃，则功率减少0.40％，在强烈太阳光的照射下，常规光伏组件的温度很容易达到50-70摄氏度，持续上升的温度不仅会降低光电转化率，还会缩短电池的使用寿命。

而本实施例直接将光伏组件220设置在风轮组件210上，整个风轮结构20易于旋转启动，正常在微风情况下开始旋转，光伏组件220在旋转过程中双面受风吹拂，温度自然会下降，从而提高了光伏组件220的发电效率，并延长了光伏组件220的使用寿命。

第二，洁度。当光伏组件220表面形成有灰尘覆盖层时，削弱了太阳光的穿透，显著降低了光伏组件220受光量和光伏组件220的电能输出总量，发电量降低幅度达到5％～45％，是影响光伏发电***工作效率的重要原因，现有技术中常用的手段是，增加人工定时对光伏组件220进行清洗，增加了维护成本。

而本实施例直接将光伏组件220设置在风轮组件210上，在风力的作用下，整个风轮结构20被驱动转动，在大风和大雨中，更是自然的进行着板面清洁，而清洁的光伏组件220直接增加了发电量，同时还减少了维护成本。

第三，增加光伏组件220的受光面。传统的光伏组件220采用平面排放的方式放置光伏组件220，暂用大量的土地资源。

而本实施例的发电设备为立体设计，风轮结构20可以根据光线朝向由低向高排列，不同风轮结构20高度可以接受不同层级的来风，相应不同层高度的光伏组件220都可接受到阳光照射，因此同等面积的土地上，可多出更多的光伏组件220受光面积，直接增加了发电量，节约了社会土地资源。

第四，降低综合成本。光伏发电***、风力发电***，其中有大量的通用零部件和相同的***，两个发电***的整流器、逆变器、电路***、控制***、储能***、结构的支撑***、地基底座等等。

而本实施例将风光发电两者结合起来，***性节省大量的零部件及***设备成本，大幅度缩短了总体的投资回收期。

本实施例提供的风力发电装置100的有益效果至少在于：

本实施例提供的风力发电装置100，将风轮组件210设于所述垂直轴传动结构10上并与垂直轴传动结构10连接，风轮组件210在风力的作用下，驱动垂直轴传动结构10转动，实现风力发电。同时，本实施例直接将光伏组件220设置在风轮组件210上，使得风轮组件210与光伏组件220连接在一起，进而实现整个风力发电装置100更加的简洁、大气，且整体结构简单，还提高了光伏组件220的发电效率和延长了光伏组件220的使用寿命，节约了土地资源，降低了综合成本。本实施例提供的风力发电装置100可以用作路灯、凉亭、遮阳伞、岗亭、哨亭等。

在一较佳实施例中，请参阅图3，所述风轮组件210包括横支架211和至少两个叶片单元212，其中，每一所述叶片单元212包括：第一叶片2121；第二叶片2122，所述第一叶片2121、所述第二叶片2122均与所述横支架211连接形成封闭端，且所述第一叶片2121和所述第二叶片2122倾斜设置形成夹角，所述封闭端的对侧具有第一开口；侧挡板2123，所述侧挡板设于所述第一叶片2121和所述第二叶片2122之间的边缘并与所述第一叶片2121和所述第二叶片2122连接，所述侧挡板2123的对侧具有第二开口。

由于叶片单元212包括的第一叶片2121和第二叶片2122分别与横支架211连接，并且第一叶片2121和第二叶片2122在横支架211处形成了封闭端，且所述第一叶片2121和第二叶片2122倾斜设置，使得第一叶片2121和所述第二叶片2122形成了夹角，并所述封闭端的对边具有第一开口，同时，由于在第一叶片2121和第二叶片2122的边缘处设置了侧挡板2123，且侧挡板2123对侧具有第二开口，从而使得第一叶片2121、第二叶片2122、侧挡板2123构成了三角腔，第一开口和第二开口连通，结构简单，成本低廉，外部风可以通过第一开口吹进三角腔，并从第二开口处排出，以实现驱动整个叶片单元212、横支架211转动，进而实现风能发电，并且当叶片单元212转动时，增加了扫风面(本实施例形成的扫风面的截面呈矩形)，进而提高了风能的发电效率，进一步地，由于风轮组件210包括了两个及两个以上的叶片单元212，实现从多个不同方位来风以驱动多个叶片单元212同时转动，从而更进一步提高了风能的发电效率。

在一较佳实施例中，请继续参阅图3，所述第一叶片2121位于所述第二叶片2122的上部，所述第一叶片2121两侧均设有光伏组件220，所述第二叶片2122靠近所述第一叶片2121的一侧设有反光片2124。

在光伏组件220的面积和发电效率一定的情况下，光伏***的发电量是由太阳的辐射强度决定的，也就是太阳光照强度会直接影响到电池的发电效率。本实施例由于在第一叶片2121的两侧均设置了光伏组件220，为了方便描述，将设置在第一叶片2121远离第二叶片2122一侧的光伏组件220记为第一光伏面，将设置在第一叶片2121靠近所述第二叶片2122一侧的光伏组件220记为第二光伏面，同时在第二叶片2122靠近所述第一叶片2121的一侧设置了反光片2124，当在有太阳光的情况下，太阳光直接照射在第一光伏面上，实现光能发电，进一步地，在由于反光片2124的设置，使得太阳光反射至第二光伏面上，实现双面光能发电，第二光伏面通过反光片2124接收的反射光的发电量可以达到第一光伏面接收直接照射发电量的65％-85％，雪地中的漫反射也可使双面的光伏组件220增加10-15％的发电量，可见，本实施例中采用在第一叶片2121的两侧均设置光伏组件220、并在第二叶片2122上设置了反光片2124，极大地提高了光伏组件220的发电量，同时配合风轮结构20旋转可以更进一步的提高光能的发电效率。

在其他实施例中，所述第一叶片2121位于所述第二叶片2122的上部，所述第一叶片2121远离所述第二叶片2122的一侧设置所述光伏组件220，仅接收太阳光的照射也可以实现太阳能发电。

可选的是，所述第一叶片2121为双面晶硅/薄膜光伏组件220。

可选的是，所述第一叶片2121为单面晶硅/薄膜光伏组件220。

在一较佳实施例中，所述侧挡板2123为透明侧挡板。将侧挡板2123设置为透明侧挡板，方便太阳光进入三角腔内并通过反光片2124反射至第二光伏面上，从而进一步提高了光伏组件220的发电效率。

在一较佳实施例中，请继续参阅图3，所述侧挡板2123具有凸部21231，所述凸部21231朝向远离所述第二开口的一侧外凸。

由于在侧挡板2123上设置有凸部21231，且凸部21231朝向远离第二开口的一侧外凸，也即，凸部21231朝向远离三角腔的一侧呈外凸，当三角腔受到外部风力驱动整个叶片单元212转动时，凸部21231可以减少叶片单元212转动的阻力，进而提高了风能的发电效率。

可选的是，所述凸部21231位于所述侧挡板2123的中部。

可选的是，所述侧挡板2123包括第一侧挡部和第二侧挡部，所述第一侧挡部的一端与所述第一叶片2121连接，所述第二侧挡部的一端与所述第二叶片2122连接，所述第一侧挡部的另一端与所述第二侧挡部的另一端连接并形成所述凸部21231。可选的是，凸部21231的形状呈外凸角形。可选的是，凸部21231的形状呈外凸弧形。

在一较佳实施例中，所述第一叶片2121与所述横支架211所在水平面所成夹角范围值为0°～45°，所述光伏组件220与所述横支架211所在水平面所成夹角范围值为0°～45°，所述第二叶片2122与所述横支架211所在水平面所成夹角范围值为0°～45°，也即使得第一叶片2121和第二叶片2122形成的夹角范围为0°～90°。

由倾斜面上的太阳辐射总量及太阳辐射的直散分离原理可知：倾斜面上的太阳辐射总量(Ht)是由直接太阳辐射量(Hbt)、天空散射量(Hdt)Hdt和地面反射辐射量(Hrt)组成，即：Ht＝Hbt+Hdt+Hrt。相同的地理位置上，由于光伏组件安装倾角的不同，对太阳光的吸收累积量不同，辐射量的累积差异造成发电量差异。本实施例中的光伏组件220与横支架211所成夹角范围值为0°～45°，全天有较多光伏组件220垂直于或近似垂首于太阳光线，其他板面还能起到反射的作用，因此会产生更多的发电量。

当在仅有风的情况下，将第一叶片2121和第二叶片2122分别与横支架211所成夹角范围值设置为0°～45°，还增加了扫风面积，进而提高了风能发电效率。

可选的是，所述第一叶片2121与所述横支架211所成夹角值为15°～35°，所述光伏组件220与所述横支架211所成夹角范围值为15°～35°，所述第二叶片2122与所述横支架211所成夹角值为15°～35°。

可选的是，所述第一叶片2121与所述横支架211所成夹角值为30°，所述光伏组件220与所述横支架211所成夹角值为30°，所述第二叶片2122与所述横支架211所成夹角值为30°，从而使得形成的三角腔为等边三角腔。

应当理解的是，所述第一叶片2121与所述横支架211所成夹角值、所述光伏组件220与所述横支架211所成夹角、所述第二叶片2122与所述横支架211所成夹角值并不限于为上述数值，还可以是其他数值，此处不做限制。

可选的是，第二叶片2122的位于第二开口处的边缘为齿状，这样设置可以使得从第一开口进入的风可以从第二开口处均匀的流出三角腔，从而使得叶片单元212被推动转动得更加的平稳。

在一较佳实施例中，请参阅图3，所述第一叶片2121和所述第二叶片2122之间还设有截面呈翼形的支撑柱2128，且所述支撑柱2128位于所述侧挡板2123的对侧。所述翼型支撑柱2128在纵向上不仅起到支撑所述第一叶片和第二叶片的作用，其截面还采用飞机翼型，从而可以起到升力作用，利用风流流过该翼型支撑柱时，可以形成流体力学的升力效应(类似于帆船的船帆利用风流在前进方向上产生驱动分力)。在更佳的实施例中，还可以设置所述翼型支撑柱2128可以受控转动，以便更好的利用风流切向分力。在简单的结构设置中，可以在所述支撑柱上直接设置一个导向尾叶，这样通过预先的设计和调试后，利用风流将所述支撑柱2128保持在实现最大切向分力的位置上。

支撑柱2128与第一叶片2121、第二叶片2122以及侧挡板2123共同构成稳定的三角腔结构。并且由于支撑柱2128的截面呈翼形，这样使得四个三角腔的四个翼形支撑柱2128在整体风轮结构20中构成另一个H形的四个升力型风叶(在来风和风轮结构的相对运动中，翼形支撑柱2128获得阻力和升力，运动中翼形支撑柱2128两侧表面产生压强差，该压力差即为翼形支撑柱2128的主要升力源，升力使得风轮结构获得有效的扭矩)，从而使得本实施例中的风轮结构20成为阻力型和升力型的组合型风轮结构，再配合风力发电装置100包括的垂直轴传动结构10，阻力型使风轮结构易于起动，而升力型风叶轮可以获得更高的风能利用率。

在一较佳实施例中，请参阅图3和图4，所述第二叶片2122上开设有第一窗口21221，所述第一窗口21221位于所述第一叶片2121、所述第二叶片2122以及所述侧挡板2123形成角部处，所述第一窗口21221处设有第一窗扇板2125，所述第一窗扇板2125与所述第二叶片2122可开合连接。

当风力达到设定切出风速时，第一窗扇板2125受风力推动向外打开第一窗口21221，第一窗口21221透风立刻减弱了风对风轮结构20的推力，风轮结构20转速随之减慢，第一窗扇板2125逐渐恢复至原位直至关闭第一窗口21221，风轮结构20转速回到正常范围内，通过第一窗口21221和第一窗扇板2125的设置，实现了风速过速度保护。

可选的是，请参阅图4，所述第一窗扇板2125呈三角形，所述第一窗扇板2125靠近所述第一开口的一边与所述第二叶片2122通过至少一个合页2126连接，所述第一窗扇板2125的另两边分别与第二叶片2122通过至少一个过速保护件2127连接。

当外部风从第一开口处进入三角腔后，第一窗扇板2125受风力推动向外打开第一窗口21221，即第一窗扇板2125与第二叶片2122通过过速保护件2127连接的两边被打开，并通过合页2126绕着第二叶片2122转动，实现打开第一窗口21221，当风轮结构20转速减慢后，第一窗扇板2125通过过速保护件2127恢复至原位关闭第一窗口21221。

可选的是，过速保护件2127包括Z字型连接件21271、弹簧21272，所述Z字型连接件21271与所述第一窗扇板2125和第二叶片2122均连接，所述弹簧21272与所述第一窗扇板2125和第二叶片2122均连接。

可选的是，所述第一窗扇板2125与第二叶片2122还通过阻尼器连接，所述阻尼器设置在所述第一窗扇板2125与第二叶片2122通过过速保护件2127的一侧边。对应的，该侧边设有两个过速保护件2127，阻尼器设置在两个过速保护件2127之间。可选的是，合页2126的数量为两个。

应该理解的是，将第一窗扇板2125与第二叶片2122开合连接的结构并不限于为上述结构，还可以是其他结构，此处不作限制。

在另一较佳实施例中，所述侧挡板2123上开设有第二窗口(图中未示出，下同)，所述第二窗口处设有第二窗扇板(图中未示出，下同)，所述第二窗扇板与所述侧挡板2123可开合连接。

当风力达到设定切出风速时，第二窗扇板受风力推动向外打开第二窗口，第二窗口透风立刻减弱了风对叶片单元212的推力，整个风轮结构20转速随之减慢，第二窗扇板逐渐恢复至原位直至关闭第二窗口，风轮结构20转速回到正常范围内，通过第二窗口和第二窗扇板的设置，实现了风速过速度保护。

在又一较佳实施例中，所述第二叶片2122上开设有第一窗口21221，所述第一窗口21221位于所述第一叶片2121、所述第二叶片2122以及所述侧挡板2123形成角部处，所述第一窗口21221处设有第一窗扇板2125，所述第一窗扇板2125与所述第二叶片2122可开合连接。所述侧挡板2123上开设有第二窗口(图中未示出，下同)，所述第二窗口处设有第二窗扇板(图中未示出，下同)，所述第二窗扇板与所述侧挡板2123可开合连接。

当风力达到设定切出风速时，第一窗扇板2125、第二窗扇板同时受风力推动向外打开第一窗口21221、第二窗口，第一窗口21221、第二窗口透风立刻减弱了风对风轮结构20的推力，风轮结构20转速随之减慢，第一窗扇板2125、第二窗扇板逐渐恢复至原位直至关闭第一窗口21221、第二窗口，风轮结构20转速回到正常范围内，通过第一窗口21221和第一窗扇板2125、第二窗口和第二窗扇板的设置，实现了风速过速度保护。

可选的是，第二窗扇板与侧挡板2123之间实现开合连接的连接结构与第一窗扇板2125与第二叶片2122之间实现开合连接的连接结构相同，此处不再赘述。

在一较佳实施例中，请参阅图3，所述风轮组件210包括四个叶片单元212，所述横支架211呈十字型，所述横支架211包括的每一支撑臂2111上设置一所述叶片单元212，且相间的所述叶片单元212呈中心对称。

由于横支架211呈十字型，也即横支架211包括四个支撑臂2111，四个叶片单元212分别设置在四个支撑臂2111上，从而使得四个叶片单元212也排布呈十字型，且相间的叶片单元212呈中心对称设置，从而使得四个叶片单元212分别接收不同方位的来风，也即整个风轮组件210可以接收四面来风，提高了风能发电效率。

在一较佳实施例中，请参阅图1、图3和图5，所述风轮结构20还包括排水组件230，所述排水组件230与所述风轮组件210连接；其中，所述排水组件230包括排水管231，所述排水管231上设有进水口2311，所述排水管231的外沿设有排水口2312，且所述排水口2312设于与所述风轮结构20旋转方向相反的一侧。

雨水沿着光伏组件220通过进水口2311流入排水管231内，排水管231内的水流向排水管231外沿的排水口2312，排水口2312位于朝向与风轮结构20旋转方向相反一侧设置，雨水排放时产生反作用力，推动整个风轮结构20转动，进而驱动电机120发电，从而实现无风、无光的情况下，可以通过排雨水的方式驱动电机120发电，延长了发电时间，进而增加的发电量。

可选的是，进水口2311为四分之一排水管面，其不仅方便雨水进入，还方便收集雨水，使得雨水不会从进水口2311处溢出。

可选的是，风轮组件210包括的多个叶片单元212，每一叶片单元212对于的支撑臂2111处均设置有排水管231，当多个排水管231内收集的雨水同时从排水口2312排出，进而更好的推动风轮结构20转动，实现驱动电机120发电。

在一较佳实施例中，请参阅图6，所述垂直轴传动结构10包括：支撑底座110；电机120，所述电机120设于所述支撑底座110上并与所述支撑底座110连接；传动机构130，所述传动机构130设于所述电机120的上方并与所述电机120的电机转轴121连接，且所述传动机构130与所述风轮组件210连接；磁悬浮轴承140，所述磁悬浮轴承140设于所述支撑底座110与所述风轮组件210之间，并与所述支撑底座110与所述风轮组件210均连接，且所述磁悬浮轴承140为设于所述电机转轴121的***。

由于风轮组件210与传动机构130连接、传动机构130与电机转轴121连接，在外部推力(风力或者水力)的作用下，风轮被外部推力推动而转动，风轮组件210通过传动机构130联动电机转轴121转动，进而使得电机120实现风力发电；同时，由于在支撑底座110与风轮组件210之间还设置了磁悬浮轴承140，由于磁悬浮轴承140具有无磨损、无润滑、发热少、无功耗等特点，通过磁悬浮轴承140的作用，可以使得风轮组件210在外部微推力(微风力或者微水力)的作用下便可以实现风轮组件210的有效转动，从而实现电机120在外部微推力情况下也能旋转发电，实现了低能耗、低成本；通过设置磁悬浮轴承140，增加了与风轮组件210的连接位置，进而使得风轮组件210在转动过程中更加的平稳；通过采用磁悬浮轴承140，实现了无磨损、无接触，进而避免了应用了垂直轴传动结构10的风力发电装置100产生共振现象，进而提高了风力发电装置100的稳定性、可靠性。

在一较佳实施例中，请继续参阅图6，所述磁悬浮轴承140包括：定子141，所述定子141呈环形，所述定子141上设有永磁体，所述定子141与所述支撑底座110连接；转子142，所述转子142呈环形，所述转子142上设有永磁体，所述转子142设于所述定子141的上方并与所述风轮组件210连接，且所述定子141和所述转子142之间相斥并具有第一间隙143，所述转子142在所述风轮组件210的作用下可相对所述定子141转动。

在外部微推力(微风力或者微水力)作用下，风轮组件210受力，由于转子142与定子141在磁场的作用下相斥并具有第一间隙143，因此风轮组件210便可以轻松带动转子142相对定子141转动，并使得转子142与定子141始终保持具有第一间隙143，并且转子142与定子141无接触、无摩擦，进而实现更加高效的通过传动机构130联动电机转轴121转动，实现发电。本实施例提供的磁悬浮轴承140结构简单、运行平稳。

可选的是，第一间隙143的尺寸范围值为8mm～12mm。可选的是，第一间隙143的尺寸为10mm。应该理解的是，第一间隙143的尺寸并限于为上述情形，还可以是其他情形，此处不做限制。

在一较佳实施例中，请继续参阅图6，所述磁悬浮轴承140还包括辅助承重轴承144，所述辅助承重轴承144设于所述定子141的内侧壁；所述磁悬浮轴承140还包括承接部145，所述承接部145设于所述转子142的内侧壁；所述辅助承重轴承144与所述承接部145具有第二间隙146，且所述第二间隙146小于所述第一间隙143。

磁悬浮轴承140在正常情况下(未失磁的情况下)，转子142相对定子141转动，并且转子142与定子141之间始终保持具有第一间隙143。当转子142与定子141在失磁的情况下，转子142朝向定子141运动，直至设于转子142内侧的承接部145、与设于定子141内侧壁的辅助承重轴承144连接，并且由于在未失磁的情况下，辅助承重轴承144与承接部145之间具有的第二间隙146小于第一间隙143，因此，当承接部145与辅助承重轴承144连接时，其转子142和定子141之间还具有间隙，方便实现承接部145与辅助承重轴承144配合，使得风轮组件210在风力或者水力的作用下还可以带动转子142相对定子141转动。可见，通过设置承接部145和辅助承重轴承144，从整体上提高了垂直轴传动结构10的稳定性，且结构简单，同时承接部145还用于对转子142的转动轨迹进行限位。

可选的是，第二间隙146的尺寸范围值为4mm～6mm。可选的是，第二间隙146的尺寸为5mm。应该理解的是，第二间隙146的尺寸并限于为上述情形，还可以是其他情形，此处不做限制。

在一较佳实施例中，请继续参阅图6，所述磁悬浮轴承140的***套设有挡板147，用于遮挡灰尘，放置灰尘进入磁悬浮轴承140。

在一较佳实施例中，所述横支架211上的中部设有通孔；所述传动机构130包括行星齿轮131，所述行星齿轮131设于所述通孔内并与通孔壁连接，所述电机转轴121与所述行星齿轮131连接。

由于传动机构130包括行星齿轮131，其行星齿轮131与风轮组件210的横支架211连接稳定，并且行星齿轮131同时还与电机转轴121连接，从而使得风轮组件210在外部推力(风力或者水力)作用下，横支架211联动行星齿轮131转动，行星齿轮131联动电机转轴121转动，从而实现驱动电机120发电，且结构简单，并且采用行星齿轮131可以提高电机120的传动比，进而提高电机120的发电效率。

在一较佳实施例中，请继续参阅图6，所述行星齿轮131包括齿圈1311、太阳齿轮1312、小行星齿轮1313，所述齿圈1311内设有所述太阳齿轮1312，所述太阳齿轮1312的***至少设有一个所述小行星齿轮1313，所述小行星齿轮131与所述太阳齿轮1312、所述齿圈1311分别啮合，所述电机转轴121端部的齿轮部与所述太阳齿轮1312啮合。

在一较佳实施例中，请继续参阅图6，所述小行星齿轮1313通过行星轴13131与所述支撑底座110连接。从而使得整个行星齿轮131更加稳定的连接在横支架的通孔内。

可选的是，所述太阳齿轮1312的***设有三个所述小行星齿轮1313，且三个小行星齿轮1313均匀的环设于所述太阳齿轮1312的***。应当理解的是，太阳齿轮1312的***的小行星齿轮1313的数量并不限于为上述的三个，还可以是其他数值，例如四个等，此处不做限制。

在一较佳实施例中，请继续参阅图6，所述垂直轴传动结构10还包括制动机构150，所述制动机构150用于控制所述电机120停止转动。

在一较佳实施例中，请继续参阅图6，所述制动机构150包括：制动电机151；制动带152，所述制动带152围设于所述电机转轴121的外部，且所述制动带152与所述制动电机151连接。

当需要控制电机120停止转动时，通过控制制动电机151调节制动带152，使得制动带152抱紧所述电机转轴121，实现制止电机转轴121继续转动，进而实现控制电机120停止转动，其制动机构150结构简单，使用方便。

在另一较佳实施例中，请参阅图7，所述制动机构150包括至少两个刹车组件，每一所述刹车组件包括：刹车夹钳153，用于抱住电机转轴121；V型杠杆件154，所述V型杠杆件154的一端与所述刹车夹钳153连接，所述V型杠杆件154的另一端用于连接制动手柄31；弹性部件155，所述弹性部件155与所述V型杠杆件154连接。可选的是，请参阅图7和图1，制动手柄131设置于塔筒30上，通过塔筒30上设置的维护窗口33方便操作人员手动操作制动手柄，所述制动手柄31通过钢丝32与V型杠杆件154连接。当需要控制电机120停止转动时，操作人员操作制动手柄131，制动手柄131连接的V型杠杆件154的一端被拉动，进而使得V型杠杆件154与刹车夹钳153连接的一端也被拉动，从而带动刹车夹钳153运动并抱住电机转轴121，此时弹性部件155产生了弹性形变，当再次操作制动手柄31时，弹性部件155恢复弹性形变，并带动V型杠杆件154、刹车夹钳153恢复至原位。

可选的是，刹车夹钳153用于抱住电机转轴121的部位呈内凹弧形，其内凹弧形处设有刹车垫156，其可以使得刹车夹钳153紧紧的抱住电机转轴121实现控制电机转轴121停止转动。

可选的是，所述支撑底座110包括：支撑底板111，所述支撑底板111与所述塔筒30连接，所述电机120设于所述支撑底板111上并与所述支撑底板111连接；支撑部112，所述支撑部112设于支撑底板111上并与所述支撑底板111连接，所述磁悬浮轴承140设于所述支撑部112上并与所述支撑部112连接；支撑架113，所述支撑架113设于所述支撑底板111上并与所述支撑底板111连接，所述传动机构130通过行星轴13131与支撑架113连接，所述制动电机120也设于支撑架113上。可选的是，所述电机120设于所述支撑架113与所述支撑底板111形成的腔位内，所述电机转轴121穿出所述支撑架113与所述传动机构130连接。可选的是，刹车夹钳153通过连接件固定于支撑底座110上。

在一较佳实施例中，请参阅图1，所述风力发电装置100还包括塔筒30和底座40，所述塔筒30设于所述底座40上方并与所述底座40连接，所述垂直轴传动结构10设于所述塔筒30的顶端并与所述塔筒30连接，所述风轮结构20设于所述垂直轴传动结构10的上方并与所述垂直轴传动结构10连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风力发电装置，其特征在于，包括：

垂直轴传动结构；

风轮结构，所述垂直轴传动结构设于所述风轮结构的中央，其中，所述风轮结构包括：

风轮组件，所述风轮组件设于所述垂直轴传动结构上并与所述垂直轴传动结构连接，以带动所述垂直轴传动结构转动。

2.如权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述风轮组件包括横支架和至少两个叶片单元，其中，每一所述叶片单元包括：

第一叶片；

第二叶片，所述第一叶片、所述第二叶片均与所述横支架连接形成封闭端，且所述第一叶片和所述第二叶片倾斜设置形成夹角，所述封闭端的对侧具有第一开口；

侧挡板，所述侧挡板设于所述第一叶片和所述第二叶片之间的边缘并与所述第一叶片和所述第二叶片连接，所述侧挡板的对侧具有第二开口。

3.如权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，所述第一叶片位于所述第二叶片的上部，所述第一叶片设置有双面光伏组件。

4.如权利要求3所述的风力发电装置，其特征在于，所述第二叶片靠近所述第一叶片的一侧设有反光片。

5.如权利要求4所述的风力发电装置，其特征在于，所述侧挡板为透明侧挡板。

6.根据权利要求3所述的风力发电装置，其特征在于，所述第一叶片与所述横支架所在水平面所成夹角范围值为0°～45°，所述光伏组件与所述横支架所在水平面所成夹角范围值为0°～45°；

和/或，所述第二叶片与所述横支架所在水平面所成夹角范围值为0°～45°。

7.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，所述第二叶片上开设有过速保护装置的第一窗口，所述第一窗口位于所述第一叶片、所述第二叶片以及所述侧挡板形成角部处，所述第一窗口处设有第一窗扇板，所述第一窗扇板与所述第二叶片可开合连接；

和/或，所述侧挡板上开设有第二窗口，所述第二窗口处设有第二窗扇板，所述第二窗扇板与所述侧挡板可开合连接。

8.根据权利要求2所述的风力发电装置，其特征在于，所述风轮组件包括四个叶片单元，所述横支架呈十字型，所述横支架包括的每一支撑臂上设置一所述叶片单元，且相间的所述叶片单元呈中心对称。

9.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述风轮结构还包括排水组件，所述排水组件与所述风轮组件连接；

其中，所述排水组件包括排水管，所述排水管上设有进水口，所述排水管的外沿设有排水口，且所述排水口设于与所述风轮结构旋转方向相反的一侧。

10.根据权利要求1所述的风力发电装置，其特征在于，所述垂直轴传动结构包括：

支撑底座；

电机，所述电机设于所述支撑底座上并与所述支撑底座连接；

传动机构，所述传动机构设于所述电机的上方并与所述电机的电机转轴连接，且所述传动机构与所述风轮组件连接；

磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承设于所述支撑底座与所述风轮组件之间，并与所述支撑底座与所述风轮组件均连接。

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