欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

一種垂直風(fēng)力發(fā)電機的制作方法

文檔序號:5167216閱讀:163來源:國知局
專利名稱:一種垂直風(fēng)力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種垂直風(fēng)力發(fā)電機。
背景技術(shù)
現(xiàn)在,不可再生能源的資源越來越少,甚至有些能源己經(jīng)消耗完,因此,像波能、 可燃冰、煤層氣、微生物,這些能源將成為人類廣泛應(yīng)用的新能源,而風(fēng)能這種再生 型能源在很多的地區(qū)和設(shè)備上已經(jīng)開始使用,其技術(shù)已經(jīng)慢慢的走向成熟?,F(xiàn)代風(fēng)力 發(fā)電機主要有水平軸風(fēng)力發(fā)電機和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。垂直軸式的與水平軸式的產(chǎn)品 不同,在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機中,轉(zhuǎn)軸安裝在垂直軸上,與地面垂直,垂直軸風(fēng)力發(fā)電 機工作時不受風(fēng)向的影響,因此當(dāng)風(fēng)向改變時無需調(diào)整。
其中,Darrieus渦輪機是屬于垂直風(fēng)力發(fā)電機的一種,該渦輪機包括垂直轉(zhuǎn)軸、 位于轉(zhuǎn)軸頂部的頂部轉(zhuǎn)子中心、葉片、位于轉(zhuǎn)軸底部的底部轉(zhuǎn)子中心、與轉(zhuǎn)軸連接的 變速箱、與變速箱連接的發(fā)電機組成。葉片的上端連接在頂部轉(zhuǎn)子中心,葉片下端連 接在底部中心上,葉片旋轉(zhuǎn)起來后帶動垂直轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)軸經(jīng)過底部設(shè)有的變速箱后 將動力傳遞到發(fā)電機,從而使發(fā)電機發(fā)電。由于該種風(fēng)力發(fā)電機巨大,轉(zhuǎn)軸一般比較 高,為了加強其穩(wěn)固性,從轉(zhuǎn)軸頂部拉索至底面,雖然轉(zhuǎn)軸得到了加固,但是其占地 面積比較大,不利于土地的有效利用;另外,該風(fēng)力發(fā)電過程中動力傳動鏈過長,動 力在傳遞過程中能量損失很大,不利于能量的有效利用;再者,發(fā)電裝置中包括了變 速箱、發(fā)電機、傳動軸等多套部件才能完成發(fā)電,結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,發(fā)電裝置一旦發(fā)電 裝置發(fā)生故障,在檢修和修理方面十分困難,往往需要在發(fā)電機旁搭建塔式起重機才 能起吊大型部件,如此維修耗費大,并且維修時間長,直接影響到風(fēng)力發(fā)電機的工作 效率。
在本申請人申請?zhí)枮?00910038122. 9的一種垂直風(fēng)力發(fā)電機中,其包括塔柱、 發(fā)電機和兩片以上的葉片,在塔柱上設(shè)有一個以上的發(fā)電裝置;發(fā)電裝置由設(shè)置于塔 柱上的第一下法蘭盤和第一上法蘭盤、第一軸承座、第一軸承、第一發(fā)電機、發(fā)電機中心柱、第二軸承、第二軸承座、第二下法蘭盤和第二上法蘭盤組成;第一下法蘭盤 與塔柱相固定,第一上法蘭盤位于第一下法蘭盤上且與第一下法蘭盤固定連接,第一 軸承座固定在第一上法蘭盤上,第一軸承由第一外圈、第一鋼珠組和第一內(nèi)圈構(gòu)成, 第一內(nèi)圈固定在第一軸承座上,第一外圈和第一鋼珠組可繞第一內(nèi)圈轉(zhuǎn)動;第一發(fā)電 機包括第一內(nèi)定子和第一外轉(zhuǎn)子,第一內(nèi)定子位于第一內(nèi)圈上,第一外轉(zhuǎn)子位于第一 外圈上且與第一外圈固定連接;發(fā)電機中心柱與第一內(nèi)定子固定連接;發(fā)電機中心柱 上方依次設(shè)有第二軸承、第二軸承座、第二下法蘭盤和第二上法蘭盤,第二上法蘭盤 與塔柱相固定,第二下法蘭盤位于第二上法蘭盤下方且與第二上法蘭盤固定連接,第 二軸承座位于第二下法蘭盤下方且與第二下法蘭盤固定連接,第二軸承由第二外圈、 第二鋼珠組和第二內(nèi)圈構(gòu)成,第二內(nèi)圈位于第二軸承座下方且與第二軸承座固定連 接,第二外圈和第二鋼珠組可繞第二內(nèi)圈轉(zhuǎn)動;葉片的上端與第二外圈固定連接,葉 片的下端與第一外圈固定連接。該種發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單安全、占地面積少、成本低,且對 風(fēng)能的利用率相當(dāng)高;但是對軸承要求比較高,軸承的外圈大小需要與發(fā)電機外轉(zhuǎn)子 相當(dāng),發(fā)電機越大所需要的軸承的直徑越大,大型軸承造成了生產(chǎn)成本高, 一個直徑 為5米的軸承大約需要30-40萬,而一個直徑為3米的軸承則需要十幾萬,另一方面, 大型軸承也不易于裝配。
在風(fēng)力發(fā)電機中,風(fēng)能利用率的高與低主要取決于葉片的構(gòu)造及結(jié)構(gòu);目前, 垂直風(fēng)力發(fā)電機的葉片形狀千姿百態(tài),像扇形結(jié)構(gòu)、帆形結(jié)構(gòu)、小形結(jié)構(gòu)等等,在這 些結(jié)構(gòu)中,4)形結(jié)構(gòu)對風(fēng)能的利用率最高,但由于風(fēng)速和風(fēng)力的變化是無常的,造成 葉片迎風(fēng)面的大小無法控制,因此,很難防止因風(fēng)速過大而引起垂直風(fēng)力發(fā)電機的失 效甚至損毀。
發(fā)電機在工作時會產(chǎn)生熱量,特別是大功率的發(fā)電機,如果不對發(fā)電機進行冷 卻,則會造成發(fā)電機被燒毀,減少了發(fā)電機的使用壽命。目前,采用的冷卻方法一般 為水冷或在發(fā)電機的一端安裝風(fēng)扇。采用水冷,則需要布置許多的水路,結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 難以達到水路密封的要求,造成電機的絕緣損壞,影響電機的使用壽命;在中國專利 號為200520032333. 9中公開了一種外轉(zhuǎn)子式節(jié)能風(fēng)力發(fā)電機,包括外轉(zhuǎn)子、定子、 固定軸及軸承,定子固定在固定軸上,外轉(zhuǎn)子是由殼體和內(nèi)壁上裝的磁鐵經(jīng)上下端蓋 固裝在軸承上,所述殼體兩端有散熱 L,這種結(jié)構(gòu),由于發(fā)電機的一部分熱量通過散 熱孔散出,在整個結(jié)構(gòu)中沒有熱量交換,因此,散熱效果差。隨著對風(fēng)力發(fā)電機的進一步研究發(fā)現(xiàn),風(fēng)力發(fā)電機工作時,葉片受到很大的風(fēng)力, 因此,要求葉片需要較大的承受能力,有一種垂直風(fēng)力發(fā)電機,包括一個以上的發(fā)電 機單元;所述的發(fā)電機單元包括立柱、發(fā)電機及二個以上的葉片;所述的發(fā)電機包括 定子和轉(zhuǎn)子,定子設(shè)在立柱上,轉(zhuǎn)子設(shè)在定子外;所述的轉(zhuǎn)子下端設(shè)有第一法蘭,且 與轉(zhuǎn)子相連接;立柱上第一法蘭下端設(shè)有第一軸承,第一軸承的外圈與第一法蘭相連 接;所述的轉(zhuǎn)子上端設(shè)有第二法蘭,第二法蘭與轉(zhuǎn)子相連接;所述的立柱上第二法蘭 上端設(shè)有第二軸承,第二軸承的外圈與第二法連相連接;在立柱上第二軸承上方設(shè)有 第三軸承,所述葉片的上端與第三軸承的外圈相連接,葉片的下端與第二軸承的外圈 相連接。這種結(jié)構(gòu)的垂直風(fēng)力發(fā)電機,葉片的運動通過第二軸承和第二法蘭帶動轉(zhuǎn)子 旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩由葉片提供,并且主要由葉片的下端提供;由于葉片的下端連有負(fù) 載發(fā)電機,當(dāng)垂直風(fēng)力發(fā)電機工作時,葉片下端的變形小,葉片上端的變形大,這樣, 使葉片上端和下端的受力大小不同,因此,葉片很容易損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種垂直風(fēng)力發(fā)電機,利用本發(fā)明的結(jié)構(gòu),能減少垂 直風(fēng)力發(fā)電機的制造成本;當(dāng)發(fā)電機啟動困難時,能快速的啟動發(fā)電機;能調(diào)節(jié)葉片 迎風(fēng)面的大小,以便自動調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機的功率,防止因風(fēng)速過大引起風(fēng)力發(fā)電機的 失效,并提高風(fēng)能的利用率;能對發(fā)電機起到好的冷卻效果,提高發(fā)電機的穩(wěn)定性, 延長發(fā)電機的使用壽命;便于維修,降低維修成本和維修時間,方便對發(fā)電機的檢測。
為達到上述目的, 一種垂直風(fēng)力發(fā)電機包括塔柱、 一個以上的發(fā)電機單元及二片 以上的葉片;所述塔柱的中心軸線與水平面垂直。
所述的發(fā)電機單元包括支架、發(fā)電機及勵磁機;所述的支架包括外支架和內(nèi)支架; 所述的發(fā)電機包括定子及轉(zhuǎn)子,定子固定套設(shè)在塔柱上,轉(zhuǎn)子設(shè)在定子外,且固設(shè)在 內(nèi)支架上,所述的定子上設(shè)有發(fā)電機定子繞組,轉(zhuǎn)子上設(shè)有發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組。
所述的勵磁機包括勵磁機定子及勵磁機轉(zhuǎn)子,勵磁機定子固定套設(shè)在塔柱上,勵 磁機轉(zhuǎn)子設(shè)在勵磁機定子外,且固設(shè)在內(nèi)支架上,所述勵磁機定子上設(shè)有勵磁機定子 繞組,勵磁機轉(zhuǎn)子上設(shè)有勵磁機轉(zhuǎn)子繞組。
所述的支架內(nèi)設(shè)有勵磁控制裝置及旋轉(zhuǎn)整流裝置,發(fā)電機定子繞組通過勵磁控制 裝置與勵磁機定子繞組聯(lián)接,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組通過旋轉(zhuǎn)整流裝置與勵磁機轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)接;所述的發(fā)電機定子繞組聯(lián)接有雙向變頻器;雙向變頻器的另一端聯(lián)接有電網(wǎng),且 與勵磁控制裝置聯(lián)接。
所述的支架下端設(shè)有上下兩端橫截面不同的第一法蘭,第一法蘭下端設(shè)有第一軸 承,第一軸承的外圈與第一法蘭的小端相連接,第一軸承的內(nèi)圈固定套設(shè)在塔柱上, 第一法蘭的大端與支架的下端相連接;所述的支架上端設(shè)有上下兩端橫截面不同的第 二法蘭,第二法蘭的上端設(shè)有第二軸承,第二軸承的外圈與第二法連的小端相連接, 第二軸承的內(nèi)圈固定套設(shè)在塔柱上,第二法蘭的大端與支架的上端相連接;所述第二 軸承的上方設(shè)有第三軸承,第三軸承的內(nèi)圈固定套設(shè)在塔柱上。
所述葉片包括一個以上的葉片單元,所述葉片單元的橫截面為中間大兩端小的橄 欖形,且兩小端中的其中一端為弧狀,另一端為尖端;所述的葉片單元包括骨架及葉 身,葉身安裝在骨架上,在葉片單元的徑向方向上,葉身的一端設(shè)有第一葉尖,葉身
的另一端設(shè)有第二葉尖,第一葉尖的尾部為所述葉片單元的弧狀,第二葉尖的尾部為 所述葉片單元的尖端,第一葉尖的頭部伸入到葉身內(nèi),第二葉尖的頭部伸入到葉身內(nèi);
所述骨架和第一葉尖之間設(shè)有帶動第一葉尖沿葉片單元徑向方向運動的第一運動裝 置,骨架和第二葉尖之間設(shè)有帶動第二葉尖沿葉片單元徑向方向運動的第二運動裝 置;所述的第一葉尖與葉身之間設(shè)有第一導(dǎo)軌組,第二葉尖與葉身之間設(shè)有第二導(dǎo)軌 組,所述的葉片單元連接后呈弧形;所述葉片的上端與第三軸承的外圈相連接,葉片 的下端與第二軸承的外圈相連接。
所述的發(fā)電機單元上設(shè)有冷卻系統(tǒng),所述的冷卻系統(tǒng)包括風(fēng)葉、冷卻器、密封盤 及風(fēng)扇;所述外支架和內(nèi)支架之間設(shè)有支架風(fēng)道;所述的定子、轉(zhuǎn)子、勵磁機定子和 勵磁機轉(zhuǎn)子上設(shè)有風(fēng)道;內(nèi)支架的下端部上設(shè)有出風(fēng)口,內(nèi)支架的上端部上設(shè)有進風(fēng) 口;支架風(fēng)道與出風(fēng)口和進風(fēng)口相通;所述的風(fēng)葉傾斜的設(shè)在外支架的外壁上;所述 的密封盤設(shè)在塔柱上,且位于內(nèi)支架的上端部內(nèi);風(fēng)扇設(shè)在密封盤上,冷卻器設(shè)在風(fēng) 扇的上方。
所述的塔柱頂部設(shè)有起重機。
所述的塔柱為空心塔柱,塔柱內(nèi)設(shè)有升降系統(tǒng)。
上述結(jié)構(gòu),與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明僅依靠塔柱支撐發(fā)電機單元及葉片,使得整 個垂直風(fēng)力發(fā)電機所占用的地面積少;較以往通過復(fù)雜的傳動機構(gòu)以及使用巨大的垂 直轉(zhuǎn)軸來傳動能量,本發(fā)明設(shè)計的葉片、軸承的外圈和發(fā)電機的外轉(zhuǎn)子相互固定成一整體的結(jié)構(gòu),使得發(fā)電機轉(zhuǎn)子相當(dāng)于葉片的一部分,葉片的轉(zhuǎn)速就是發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn) 速,極大降低了能量在傳輸過程中的損耗,提高了風(fēng)能的利用率;較現(xiàn)有的塔架式垂 直風(fēng)力發(fā)電機,本發(fā)明由空心的塔柱支承發(fā)電機單元及葉片,既保證了風(fēng)力發(fā)電機的 穩(wěn)固,又降低了鋼材的用量,并且本發(fā)明有效簡化了風(fēng)力發(fā)電機的傳動機構(gòu),極大降 低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的生產(chǎn)成本和風(fēng)電的成本。
設(shè)置勵磁機,能夠根據(jù)發(fā)電機負(fù)荷的變化相應(yīng)的調(diào)節(jié)勵磁電流,以維持發(fā)電機 中電壓為恒定值;能提高發(fā)電機并列運行的靜態(tài)穩(wěn)定性;提高發(fā)電機并列運行的暫態(tài) 穩(wěn)定性;當(dāng)發(fā)電機內(nèi)部出現(xiàn)故障時,進行滅磁,以減小故障損失程度;能夠根據(jù)運行 要求對發(fā)電機實行最大勵磁限制及最小勵磁限制。
將第一法蘭和第二法蘭設(shè)置成上下兩端橫截面不同,且第一法蘭的小端與第一軸 承的外圈相連接,第二法蘭的小端與第二軸承外圈相連接,這樣,能夠減小軸承的尺 寸,且能在市場上購買到標(biāo)注的軸承,因此,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的制造成本,并 且便于安裝。
由于在第一葉尖和骨架之間設(shè)有第一運動裝置,在第二葉尖和骨架之間設(shè)有第 二運動裝置,在第一葉尖與葉身之間設(shè)有第一導(dǎo)軌組,在第二葉尖與葉身之間設(shè)有第 二導(dǎo)軌組,因此,葉片能根據(jù)風(fēng)力的大小調(diào)節(jié)迎風(fēng)面的大小,這樣,能自動調(diào)整風(fēng)力 發(fā)電機的功率,防止風(fēng)速過大而引起垂直風(fēng)力發(fā)電機的失效;由于葉片單元的橫截面 為中間大兩端小的橄欖形,且兩小端中的其中一端為弧狀,另一端為尖端,所述的葉 片單元連接后呈弧形,因此,這種結(jié)構(gòu)的葉片對風(fēng)能的利用率高。
上述結(jié)構(gòu)的冷卻系統(tǒng)工作時,風(fēng)扇工作形成風(fēng)流,冷風(fēng)通過勵磁機轉(zhuǎn)子、勵磁機 定子、轉(zhuǎn)子和定子的風(fēng)道,起到冷卻勵磁機和發(fā)電機的作用,此時,冷風(fēng)變成熱風(fēng), 經(jīng)出風(fēng)口進入到支架風(fēng)道內(nèi),在這里通過外支架外壁與外界空氣進行熱交換,熱風(fēng)變 成冷風(fēng),然后風(fēng)流通過進風(fēng)口進入冷卻器,在這里進行進一步的冷卻,然后經(jīng)風(fēng)扇流 入到風(fēng)力發(fā)電機的內(nèi)腔中,形成內(nèi)循環(huán)。在外支架外,由于設(shè)置了風(fēng)葉,且風(fēng)葉傾斜 的設(shè)置在外支架的外壁上,當(dāng)支架旋轉(zhuǎn)時,風(fēng)葉也跟隨一起旋轉(zhuǎn),這時,在風(fēng)葉上形 成上下的風(fēng)壓差,使得靠近發(fā)電機的外界空氣形成從高壓向低壓流動的風(fēng)流,即形成 外部循環(huán),這樣能提高內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)流與外界進行熱交換的效率,因此,提高了對發(fā) 電機的冷卻效果,且結(jié)構(gòu)簡單。
設(shè)置起重機,維修人員和檢測人員能夠在起重機上作業(yè),避免需要大型設(shè)備到現(xiàn)場對風(fēng)力發(fā)電機進行維修和檢測,大大減少了維修成本,節(jié)約了維修時間。
由于本發(fā)明的塔柱為空心,并且在塔柱內(nèi)部設(shè)有升降機構(gòu),使得對垂直風(fēng)力發(fā)電 機的維修和檢測變得簡單安全。
作為改進,所述的塔柱上第二法蘭上方設(shè)有第三法蘭,第三法蘭與第二法蘭相連 接;所述塔柱上第三法蘭上方設(shè)有第四法蘭,第四法蘭與所述的第三軸承的外圈相連 接;所述的第三法蘭和第四法蘭之間設(shè)有傳遞轉(zhuǎn)矩的連接件,連接件的上端與第四法 蘭相連接,連接件的下端與第三法蘭相連接;所述的葉片上端與第四法蘭相連接,葉 片的下端與第三法蘭相連接。
上述結(jié)構(gòu)的垂直風(fēng)力發(fā)電機,由于設(shè)置了第三法蘭和第四法蘭,在第三法蘭和第 四法蘭之間設(shè)置了傳遞轉(zhuǎn)矩的連接件,連接件的上端與第四法蘭相連接,連接件的下 端與第三法蘭相連接,這樣,發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩不僅有來自葉片下端的傳遞,還有來 自連接件的傳遞,而連接件的轉(zhuǎn)矩主要由葉片的運動通過葉片的上端傳遞給連接件, 因此,當(dāng)垂直發(fā)電機在工作時,葉片上端和下端的受力得到了平衡,使得葉片不易因 變形而扭曲和損壞,提高了葉片和垂直風(fēng)力發(fā)電機的使用壽命。
作為具體化,所述的連接件為空心管,所述空心管套設(shè)在塔柱外,空心管的上端 與第四法蘭相連接,空心管的下端與第三法蘭相連接。采用空心管作為連接件,其結(jié) 構(gòu)簡單,制造方便;并且空心管跟隨第三法蘭和第四法蘭一起旋轉(zhuǎn)時,不會在空心管 處形成旋轉(zhuǎn)阻力而影響風(fēng)力發(fā)電機的功率。
作為改進,所述的連接件包括二根以上的連接桿,所述連接桿的上端與第四法蘭 相連接,連接桿的下端與第三法蘭相連接,所述的連接桿設(shè)置在塔柱外且與塔柱橫截 面同心的圓周上;所述的連接桿上沿塔柱橫截面方向上設(shè)有加強筋。釆用這種結(jié)構(gòu), 其結(jié)構(gòu)簡單,且能減輕垂直風(fēng)力發(fā)電機的重量。設(shè)置加強筋增強了由連接桿構(gòu)成的連 接件的強度。
作為改進,所述的定子下端面上設(shè)有定子托座,定子托座固定套設(shè)在塔柱上;所 述的勵磁機定子下端面上設(shè)有勵磁機定子托座,勵磁機定子托座固定套設(shè)在塔柱上; 所述的第一軸承內(nèi)圈下端面上設(shè)有第一軸承托座,第一軸承托座固定套設(shè)在塔柱上; 所述的第二軸承內(nèi)圈下端面上設(shè)有第二軸承托座,第二軸承托座固定套設(shè)在塔柱上; 所述的第三軸承內(nèi)圈下端面上設(shè)有第三軸承托座,第三軸承托座固定套設(shè)在塔柱上。
設(shè)置定子托座,能提高發(fā)電機定子安裝在塔柱上的位置準(zhǔn)確性和牢固性;設(shè)置勵磁機定子托座能提高勵磁機定子安裝在塔柱上的位置準(zhǔn)確性和牢固性;設(shè)置第一軸承 托座提高了第一軸承在塔柱上安裝位置的準(zhǔn)確性和牢固性;設(shè)置第二軸承托座提高了 第二軸承在塔柱上安裝位置的準(zhǔn)確性和牢固性;設(shè)置第三軸承托座提高了第三軸承在 塔柱上安裝位置的準(zhǔn)確性和牢固性。
作為改進,所述的轉(zhuǎn)子上設(shè)有阻尼繞組,阻尼繞組包括端環(huán)和阻尼條,阻尼條安 裝在端環(huán)上。所述的阻尼繞組相當(dāng)于轉(zhuǎn)子的繞組,當(dāng)發(fā)電機啟動困難時,發(fā)電機作為 電動機使用,這樣就能實現(xiàn)電動機的異步啟動,提高垂直風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率。
作為具體化,所述的第一法蘭呈錐臺型、喇叭型、"凸"字型或臺階型;第二法
蘭呈錐臺型、喇叭型、"凸"字型或臺階型。采用錐臺型或喇叭形,第一法蘭的大端 到小端的橫截面為均勻過渡,第二法蘭的大端到小端的橫截面為均勻過渡,在第一法 蘭和第二法蘭內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,第一法蘭和第二法蘭的強度高,能夠 承受較大的力,同時,減小了軸承外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本;釆用 "凸"字型或臺階型,法蘭能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單,因此,降低 了法蘭的加工成本和加工時間。
作為改進,所述的支架和第一法蘭之間設(shè)有第五法蘭,第五法蘭的上端面與支架 相連接,下端面與第一法蘭的大端相連接;所述的支架與第二法蘭之間設(shè)有第六法蘭, 第六法蘭的上端面與第二法蘭的大端相連接,下端面與支架相連接;所述第二軸承的 外圈外套設(shè)有第七法蘭,第七法蘭的上端面與第三法蘭相連接,下端面與第二法蘭的 小端相連接。
設(shè)置第五法蘭,便于第一法蘭和支架的連接;設(shè)置第六法蘭,便于第二法蘭和支 架的連接;設(shè)置第七法蘭,第七法蘭的內(nèi)表面和第二軸承的外表面為過盈配合,這樣, 第二法蘭和第三法蘭只要與第七法蘭連接即可,不需要在第二軸承的外圈加工螺孔或 者進行焊接,因此,減小了軸承的加工成本,增大了第二軸承外圈的強度,并且簡化 了安裝程序。
作為改進,所述的葉片下端與第三法蘭之間設(shè)有第八法蘭,葉片上端與第四法蘭
之間設(shè)有第九法蘭。
設(shè)置第八、第九法蘭,便于葉片與第三法蘭和第四法蘭的連接。
作為具體化,所述的第一運動裝置為第一液壓系統(tǒng),第二運動裝置為第二液壓系
統(tǒng);所述的第一液壓系統(tǒng)包括第一液壓泵、第一液壓閥、第一液壓管及第一液壓缸;所述的第一液壓缸包括第一液壓缸體、第一活塞、第一活塞桿及第一密封裝置,所述 的第一液壓缸體遠(yuǎn)離第一活塞桿的一端與骨架連接,第一活塞桿遠(yuǎn)離第一液壓缸體的 一端與第一葉尖連接;所述的第二液壓系統(tǒng)包括第二液壓泵、第二液壓閥、第二液壓 管及第二液壓缸;所述的第二液壓缸包括第二液壓缸體、第二活塞、第二活塞桿及第 二密封裝置,所述的第二液壓缸體遠(yuǎn)離第二活塞桿的一端與骨架連接,第二活塞桿遠(yuǎn) 離第二液壓缸體的一端與第二葉尖連接。
采用液壓系統(tǒng)作為運動系統(tǒng),其傳動的平穩(wěn)性好,能使用在大功率的運動件上, 且能實現(xiàn)無極調(diào)速。
作為改進,所述的第一運動裝置為第一氣壓系統(tǒng),第一氣壓系統(tǒng)包括第一空氣壓 縮機及第一氣壓缸,第一氣壓缸包括第一氣壓缸體、第一氣壓活塞、第一氣壓活塞桿 及第一氣壓密封裝置,所述的第一氣壓缸體安裝在骨架上,第一氣壓活塞桿遠(yuǎn)離第一 氣壓缸體的一端與第一葉尖相連接;所述的第二運動裝置為第二氣壓系統(tǒng),第二氣壓 系統(tǒng)包括第二空氣壓縮機及第二氣壓缸,第二氣壓缸包括第二氣壓缸體、第二氣壓活 塞、第二氣壓活塞桿及第二氣壓密封裝置,所述的第二氣壓缸體安裝在骨架上,第二 氣壓活塞桿遠(yuǎn)離第二氣壓缸體的一端與第二葉尖相連接。
采用氣壓缸系統(tǒng)作為運動裝置,由于其動力介質(zhì)為氣體,因此,質(zhì)量輕,介質(zhì)的 資源豐富,無污染;由于氣體的黏度小,因此,氣體與氣壓缸體的阻力小。
作為改進,所述的第一運動裝置包括第一絲桿、第一螺母、第一電機、兩個以上 的第一直線軸承及第一軸承座,所述的第一軸承座安裝在葉身上,第一直線軸承安裝 在第一軸承座上,所述的第一螺母安裝在第一葉尖上,所述第一絲桿的一端與第一電 機相連接,所述第一絲桿與第一螺母相嚙合,所述的第一電機和第一絲桿之間設(shè)有第 一聯(lián)軸器;所述的第二運動裝置包括第二絲桿、第二螺母、第二電機、兩個以上的第 二直線軸承及第二軸承座,所述的第二軸承座安裝在葉身上,第二直線軸承安裝在第 二軸承座上,所述的第二螺母安裝在第二葉尖上,所述第二絲桿的一端與第二電機相 連接,所述第二絲桿與第二螺母相嚙合,所述的第二電機和第二絲桿之間設(shè)有第二聯(lián) 軸器。
采用絲桿、螺母、直線軸承作為運動裝置,其傳動精度高。
作為改進,所述的葉身靠近第一葉尖的端部上設(shè)有第一密封條,在葉身靠近第二 葉尖的端部設(shè)有第二密封條;所述的骨架和葉身之間設(shè)有葉片加強筋。設(shè)置密封條,能防止雨水、塵埃進入到葉片單元內(nèi);垂直風(fēng)力發(fā)電機在工作時, 能防止在葉片單元橫截面兩端形成對流而影響垂直風(fēng)力發(fā)電機的工作效率。設(shè)置葉片 加強筋,增大了骨架和葉身的連接強度。
作為改進,所述的冷卻器上連接有外部冷卻器,外部冷卻器設(shè)在塔柱內(nèi)。
上述結(jié)構(gòu)的工作過程為外部冷卻器將冷卻液通過進夜管輸送到冷卻器中,在冷 卻器中進行熱交換,然后變成熱水經(jīng)出液管流入到外部冷卻器進行冷卻,然后如上述 過程繼續(xù)循環(huán),增加外部冷卻器能提高內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)流在冷卻器的冷卻效果,從而提 高了對發(fā)電機的冷卻效果,增大發(fā)電機的使用壽命。
作為具體化,所述起重機包括回轉(zhuǎn)塔架、起重臂、平衡臂、平衡重、起重小車、 小車行走機構(gòu)、吊鉤、拉索、起升機構(gòu)和控制系統(tǒng);所述回轉(zhuǎn)塔架設(shè)在塔柱頂部上, 起重臂和平衡臂安裝在回轉(zhuǎn)塔架上,平衡重安裝在平衡臂的一端,小車行走機構(gòu)設(shè)置 在起重臂上,起重小車設(shè)置于小車行走機構(gòu)上,吊鉤設(shè)置于起重小車下方,吊鉤與所 述拉索的一端連接,拉索的另一端與起升機構(gòu)相連接;所述小車行走機構(gòu)為設(shè)置于起 重臂上的導(dǎo)軌,所述起重小車設(shè)在所述導(dǎo)軌上;在所述回轉(zhuǎn)塔架頂端與平衡臂之間設(shè) 有平衡臂拉桿,平衡臂拉桿一端與回轉(zhuǎn)塔架頂端固定連接,平衡臂拉桿另一端與平衡 臂固定連接;在所述回轉(zhuǎn)塔架頂端與起重臂之間設(shè)有起重臂拉桿,起重臂拉桿一端與 回轉(zhuǎn)塔架頂端固定連接,起重臂拉桿另一端與起重臂固定連接。
上述結(jié)構(gòu)的起重機,由于設(shè)置了回轉(zhuǎn)塔架、起重臂、起重小車、小車行走機構(gòu)、 吊鉤、拉索及起升機構(gòu),因此,操作人員能夠在起重臂上對垂直風(fēng)力發(fā)電機進行安裝、 維修和檢測,不需要另外搭建塔架或起重設(shè)備,這樣,節(jié)約了成本和時間;由于設(shè)置 了平衡臂和平衡重,平衡了起重臂一端的重量,保證了起重機的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和提高了起 重機的起重負(fù)載;由于設(shè)置了回轉(zhuǎn)塔架,回轉(zhuǎn)塔架能夠旋轉(zhuǎn)360。,由于設(shè)置有起重 小車,起重小車能夠在小車行走機構(gòu)上運動,這樣,能夠調(diào)節(jié)吊鉤與發(fā)電機在水平方 向上的距離,由于設(shè)置了起升機構(gòu)、拉索及吊鉤,吊鉤由起升機構(gòu)通過拉索能在垂直 方向上運動,因此,操作人員能在風(fēng)力發(fā)電機的任何地方進行作業(yè),有效的節(jié)約了操 作時間。上述的導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)簡單,制造方便。平衡臂拉桿和起重臂拉桿保證了起重機 的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和提高了起重機的起重負(fù)載。
作為具體化,所述的升降系統(tǒng)為升降電梯,所述升降電梯包括轎廂和轎廂升降機構(gòu)。對于垂直風(fēng)力發(fā)電機的檢測與維修,操作人員可通過乘坐升降電梯的轎廂進行 對風(fēng)力發(fā)電機的檢測和維修,使得維修變得更為方便,同時極大減少了維修成本和縮 短了維修時間。
作為改進,所述的第一軸承、第二軸承和第三軸承的外圈上設(shè)有剎車裝置。 垂直風(fēng)力發(fā)電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度是跟隨風(fēng)速的大小而改變的,風(fēng)速越大,發(fā)電機 轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度越大,輸出的電量越大,但發(fā)電機有其自身的極限功率,當(dāng)實際功率 大于極限功率時,發(fā)電機有可能會被燒毀,因此,需要控制發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,設(shè)置 剎車裝置,有效的控制了發(fā)電機轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。


圖1為一個發(fā)電機單元的垂直風(fēng)力發(fā)電機立體視圖2為一個發(fā)電機單元的垂直風(fēng)力發(fā)電機主視圖3為一個發(fā)電機單元的垂直風(fēng)力發(fā)電機剖視圖4為圖3中F的局部放大圖5為葉片的立體視圖6為葉片第一種形式的截面圖7為葉片第一種形式第一葉尖和第二葉尖伸入到葉身的截面圖8為圖6中A的局部放大圖9為第一液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖10為發(fā)電機作為電動機啟動的結(jié)構(gòu)圖11為連接件第一種形式的結(jié)構(gòu)示意圖12為連接件第二種形式的結(jié)構(gòu)示意圖13為阻尼繞組安裝在發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的結(jié)構(gòu)圖14為阻尼繞組的立體圖15為風(fēng)葉安裝在外支架外壁上的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖16為勵磁機安裝在發(fā)電機下方的結(jié)構(gòu)示意圖n為起重機的立體視圖18為第一法蘭和第二法蘭第二種形式的立體視圖; 圖19為第一法蘭和第二法蘭第二種形式的剖視圖;圖20為第一法蘭和第二法蘭第三種形式的立體視圖;' 圖21為第一法蘭和第二法蘭第四種形式的立體視圖; 圖22為葉片第二種形式的截面圖23為葉片第二種形式第一葉尖和第二葉尖伸入到葉身的截面圖; 圖24為圖22中B的局部放大圖; 圖25為第一氣壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖; 圖26為葉片第三種形式的截面圖27為葉片第三種形式第一葉尖和第二葉尖伸入到葉身的截面圖28為圖26中C的局部放大圖29為第絲桿、螺母傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖30為兩個發(fā)電機單元的立體視圖31為兩個發(fā)電機單元的主視圖32為兩個發(fā)電機單元的剖視圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)的說明。 第一實施方式
如圖1至圖3所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機,包括塔柱1、 一個以上的發(fā)電機單元2、 二片以上的葉片3、第一軸承4、第二軸承5、第三軸承6、第一法蘭7、第二法蘭8、 第三法蘭9、第四法蘭IO、第五法蘭ll、第六法蘭12、第七法蘭13,在本實施方式 中,發(fā)電機單元2為一個,葉片3為兩片,塔柱1的中心軸線與水平面垂直,所述的 塔柱l為空心結(jié)構(gòu)。
如圖3和圖4所示,所述的發(fā)電機單元2包括支架201、發(fā)電機202及勵磁機
203。
見圖3和圖4所示,所述的支架201由外支架2011和內(nèi)支架2012構(gòu)成,外支 架2011設(shè)在內(nèi)支架2012之外,外支架2011和內(nèi)支架2012之間形成支架風(fēng)道2013。
見圖3和圖4所示,所述的發(fā)電機202包括定子2021和轉(zhuǎn)子2022,定子2021 固定套裝在塔柱1的外壁上,轉(zhuǎn)子2022設(shè)在定子2021外,且固定安裝在內(nèi)支架2012 的內(nèi)壁上,定子2021內(nèi)設(shè)有發(fā)電機定子繞組(未示出),轉(zhuǎn)子2022內(nèi)設(shè)有發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組(未示出),定子2021和轉(zhuǎn)子2022之間具有氣隙14,所述的定子2021和轉(zhuǎn) 子2022內(nèi)設(shè)有風(fēng)道15;在轉(zhuǎn)子2022上安裝了阻尼繞組38,如圖13和圖14所示, 阻尼繞組38包括端環(huán)381和阻尼條382,阻尼條382安裝在端環(huán)381上。
見圖3和圖4所示,所述的勵磁機203包括勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032, 勵磁機定子2031固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機轉(zhuǎn)子2032設(shè)在勵磁機定子2031 外,且固定安裝在內(nèi)支架2012的內(nèi)壁上,勵磁機定子2031內(nèi)設(shè)有勵磁機定子繞組(未 示出),勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有勵磁機轉(zhuǎn)子繞組(未示出),勵磁機定子2031和勵磁 機轉(zhuǎn)子2032之間具有氣隙14,所述的勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有風(fēng) 道15;如圖3和圖4所示,所述的勵磁機203安裝在發(fā)電機202的上方,當(dāng)然,見 圖16所示,勵磁機203還可安裝在發(fā)電機202的下方。
如圖IO所示,發(fā)電機定子繞組通過雙向變頻器15與電網(wǎng)17聯(lián)接,發(fā)電機定子 繞組通過雙向變頻器15和勵磁機控制裝置16與勵磁機定子繞組聯(lián)接;發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞 組通過旋轉(zhuǎn)整流裝置161與勵磁機轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)接。
如圖3所示,在發(fā)電機定子2021的下端面上設(shè)有定子托座2023,定子托座2023 固定套裝在塔柱1的外壁上,定子托座2023起到承托定子2021的作用,提高了定子 2021安裝在塔柱1上的牢固性及位置準(zhǔn)確性;在勵磁機定子2031的下端面上設(shè)有勵 磁機定子托座2033,勵磁機定子托座2033固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機定子 托座2033起到承托勵磁機定子2031的作用,提高了勵磁機定子2031安裝在塔柱1 上的牢固性及位置準(zhǔn)確性。
如圖3和圖4所示,所述的第五法蘭ll、第一法蘭7、第一軸承4從上至下依 次設(shè)在支架201的下方;第五法蘭11的上端面通過焊接與支架201的下端面連接; 所述的第一法蘭7的上下兩端橫截面不相等,如圖4所示,第一法蘭7呈錐臺形,如 圖18和19所示,第一法蘭7呈喇叭形,如圖20所示,第一法蘭7為"凸"字型, 如圖21所示,第一法蘭7為臺階型,當(dāng)然,第一法蘭7不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述 的第一法蘭7的大端通過螺栓或焊接與第五法蘭11連接,第一法蘭7的小端通過螺 栓或焊接或過盈配合與第一軸承4的外圈連接;所述的第一軸承4的內(nèi)圈固定套裝在 塔柱l的外壁上,在第一軸承4內(nèi)圈的下端面設(shè)有設(shè)有第一軸承托座18,第一軸承 托座18固定套裝在塔柱1外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第一法蘭7,第一法蘭7的大端到小端的橫截面為均勻過渡,在第一法蘭7內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,強度高,能夠承受較大的力,同 時,減小了第一軸承4外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本;采用"凸"字型 或臺階型,第一法蘭7能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單,因此,降低了法
蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第五法蘭ll,方便了第一法蘭7和支架201的連接;
所述的第一軸承托座18用于承托第一軸承4及其作用在第一軸承4上的所有部件, 因此,提高了第一軸承4的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的 穩(wěn)定性。
如圖3和圖4所示,第六法蘭12、第二法蘭8、第二軸承5從下至上依次設(shè)在 支架201的上方;第六法蘭12通過焊接連接在支架201的上端面上,所述的第六法 蘭12的上下兩端橫截面不相等,如圖3和圖4所示,第二法蘭8呈錐臺形,如圖18 和圖19所示,第二法蘭8呈喇叭形,如圖20所示,第二法蘭8為"凸"字型,如圖 21所示,第二法蘭8為臺階型,當(dāng)然,第二法蘭8不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述的第 二法蘭8的大端通過螺栓或焊接連接在第六法蘭12上;所述第二軸承8的內(nèi)圈固定 套裝在塔柱1的外壁上;所述的第七法蘭13采用過盈配合套設(shè)在第二軸承5外圈的 外壁上,第七法蘭13的下端面通過螺栓或焊接連接在第二法蘭8的小端上;在第二 軸承5的內(nèi)圈下端面上設(shè)有第二軸承托座19,第二軸承托座19固定套裝在塔柱1的 外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第二法蘭8,第二法蘭8的大端到小端的橫截面為均勻過 渡,在第二法蘭8內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,第二法蘭8的強度高,能夠承受 較大的力,同時,減小了第二軸承5外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本;采 用"凸"字型或臺階型,第二法蘭8能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單,因 此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第六法蘭12,方便了第二法蘭8和支 架201的連接;所述的第二軸承托座19用于承托第二軸承5及其作用在第二軸承5 上的所有部件,因此,提高了第二軸承5的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提高 了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖3所示,所述的第三軸承6的內(nèi)圈固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于第二 軸承5的上方,在第三軸承6內(nèi)圈的下端面上設(shè)有第三軸承托座20,第三軸承托座 20固定套裝在塔柱1的外壁上,第三軸承托座20用于承托第三軸承6及其作用在第 三軸承6上的所有部件,因此,提高了第三軸承6的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
所述的第七法蘭13的上端面上通過螺栓或焊接連接了第三法蘭9,在第三軸承 6的外圈通過螺栓或焊接連接了第四法蘭10,在第三法蘭9和第四法蘭10之間設(shè)有 傳遞轉(zhuǎn)矩的連接件23,如圖12所示,所示的連接件23為空心管,如圖11所示,所 述的連接件23包括二根以上的連接桿231,所述連接桿231的上端與第四法蘭10相 連接,連接桿231的下端與第三法蘭9相連接,所述的連接桿231設(shè)置在塔柱1外且 與塔柱1橫截面同心的圓周上,在連接桿231上焊接了加強筋232,以增強連接件23 的強度;采用空心管作為連接件23,其結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,生產(chǎn)成本低,并且空 心管跟隨第三法蘭9和第四法蘭10 —起旋轉(zhuǎn)時,不會在空心管處形成旋轉(zhuǎn)阻力而影 響風(fēng)力發(fā)電機的功率,因此,大大提高了風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率;用多根連接桿231 作為連接件,其結(jié)構(gòu)簡單,且能減輕垂直風(fēng)力發(fā)電機的重量;如圖3所示,在第三法 蘭9的外圓周面上連接了兩個第八法蘭21,在第四法蘭10的外圓周面上連接了兩個 第九法蘭22,所述葉片3的下端通過第八法蘭21與第三法蘭9連接,葉片3的上端 通過第九法蘭22與第四法蘭10連接。設(shè)置第八法蘭21和第九法蘭22,方便葉片3 的安裝、拆卸和維修。
如圖5至圖6所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機葉片3,所述的葉片3由三個葉片單元31 組成;如圖6,葉片單元31的橫截面為中間大兩端小的橄欖形,且兩小端中其中一 端為弧狀,另一端為尖端,葉片單元31采用這種橫截面結(jié)構(gòu),對風(fēng)能的利用率高。 所述的葉片單元31包括骨架101、葉身102、第一葉尖103及第二葉尖104;葉身102 安裝在骨架103上,骨架103處在葉身102內(nèi);所述的第一葉尖103設(shè)在葉身102 沿葉片單元31的徑向方向上的一端,第一葉尖103的尾部1031為所述的弧狀,第一 葉尖103的頭部1032伸入到葉身102內(nèi);所述的第二葉尖104設(shè)在葉身102沿葉片 單元31的徑向方向上與第一葉尖103相對的一端,第二葉尖104的尾部1041為所述 的尖端,第二葉尖104的頭部1042伸入到葉身102內(nèi);如圖6和圖8,在葉身102 和第一葉尖103之間設(shè)有第一導(dǎo)軌組(未示出),在葉身102和第二葉尖104之間設(shè) 有第二導(dǎo)軌組32;在骨架101和第一葉尖103之間設(shè)有第一液壓系統(tǒng)30,骨架101 和第二葉尖104之間設(shè)有第二液壓系統(tǒng)40,所述的第一液壓系統(tǒng)30包括第一液壓泵 (未示出)、第一液壓閥(未示出)、第一液壓管(未示出)及第一液壓缸301,如圖 9所示,所述的第一液壓缸301包括第一液壓缸體302、第一活塞303、第一活塞桿304及第一密封裝置305,第一活塞303安裝在第一液壓缸體302內(nèi),第一活塞桿304 的一端與第一活塞303相連接,另一端與第一葉尖103連接在一起,第一液壓缸體 302固定在骨架101上,第一密封裝置305安裝在第一液壓缸體302的兩端,所述的 第二液壓系統(tǒng)40包括第二液壓泵(未示出)、第二液壓閥(未示出)、第二液壓管(未 示出)及第二液壓缸401,所述的第二液壓缸401包括第二液壓缸體402、第二活塞 (未示出)、第二活塞桿403及第二密封裝置(未示出),第二活塞安裝在第二液壓缸 體402內(nèi),第二活塞桿403的一端與第二活塞相連接,另一端與第二葉尖104連接在 一起,第二液壓缸體402固定在骨架101上,第二密封裝置安裝在第二液壓缸體402 的兩端;采用液壓系統(tǒng)作為運動裝置,能夠使用在大功率的設(shè)備上,其傳動的平穩(wěn)性 好,在運動時,能進行無極變速,并且由于液壓缸體內(nèi)的介質(zhì)是液壓油,能進行自動 潤滑,這樣,液壓系統(tǒng)的使用壽命長,因此,葉片的使用壽命也長。在骨架101和葉 身102之間還安裝有葉片加強筋50,這樣,能增大骨架101和葉身102之間的連接 強度;在葉身102的靠近第一葉尖103的一端部安裝有第一密封條60,在葉身102 靠近第二葉尖104的一端部安裝有第二密封條70,這樣,能防止雨水、塵埃進入到 葉片單元31內(nèi),垂直風(fēng)力發(fā)電機在工作時,能防止在葉片單元橫截面兩端形成對流 而影響垂直風(fēng)力發(fā)電機的工作效率。
如圖4所示,在發(fā)電機單元2內(nèi)設(shè)有冷卻系統(tǒng),包括風(fēng)葉24、冷卻器25、密封 盤26、風(fēng)扇27及設(shè)在發(fā)電機定子2021、轉(zhuǎn)子2022、勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子 2032上的風(fēng)道15;如圖15所示,所述的風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上, 每片風(fēng)葉24呈弧形狀,密封盤26固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于內(nèi)支架2012 上端內(nèi)部勵磁機203的上方,風(fēng)扇27安裝在密封盤26上;冷卻器25安裝在密封盤 26上,且設(shè)在風(fēng)扇27的上方;在內(nèi)支架2012的下端部上開有出風(fēng)口 29,內(nèi)支架2012 的上端部上開有進風(fēng)口 33,進風(fēng)口 33位于密封盤26的上方,所述的出風(fēng)口29、進 風(fēng)口 33與支架風(fēng)道2013是相通的;在塔柱l內(nèi)設(shè)有外部冷卻器34,冷卻器25通過 進液管35和出液管36與外冷卻器34相連接。
如圖17所示,在所述塔柱1頂部設(shè)有起重機80,所述起重機80包括回轉(zhuǎn)塔架 801、起重臂802、平衡臂803、平衡重804、起重小車805、導(dǎo)軌806、吊鉤807、拉 索808、起升機構(gòu)809和控制系統(tǒng)(未示出)。所述回轉(zhuǎn)塔架801與塔柱1頂部連接, 起重臂802和平衡臂803安裝在回轉(zhuǎn)塔架801上,回轉(zhuǎn)塔架801可以360°轉(zhuǎn)動;平衡重804安裝在平衡臂803的一端;導(dǎo)軌806設(shè)置在起重臂802上,起重小車805 設(shè)置于導(dǎo)軌806上,起重小車805可在導(dǎo)軌806上前后運動;吊鉤807設(shè)置于起重小 車805下方,吊鉤807與拉索808的一端連接,拉索808的另一端與起升機構(gòu)809 相連接,由起升機構(gòu)809控制吊鉤807的升降。另外,在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與平 衡臂803之間設(shè)有平衡臂拉桿810,平衡臂拉桿810 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連 接,平衡臂拉桿810另一端與平衡臂803固定連接;在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與起重 臂802之間設(shè)有起重臂拉桿811,起重臂拉桿811 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連接, 起重臂拉桿811另一端與起重臂802固定連接;平衡臂拉桿810和起重臂拉桿811 保證了起重機80的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和提高了起重機80的起重負(fù)載。
如圖3所示,在所述塔柱l內(nèi)部設(shè)有升降系統(tǒng),所述的升降系統(tǒng)為升降電梯37, 所述升降電梯37包括轎廂371和轎廂升降機構(gòu)372,轎廂371由轎廂升降機構(gòu)372 實現(xiàn)升降。
所述的第一軸承4、第二軸承5和第三軸承6的外圈設(shè)有剎車裝置(未示出)。 上面所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機運轉(zhuǎn)的過程主要包括風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電、對發(fā)電機的冷 卻、發(fā)電機作為電動機的啟動及對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測幾大部分。下面分別 說明幾大部分的工作原理。
垂直風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電的工作原理葉片3在風(fēng)力的推動下開始旋轉(zhuǎn),葉片3旋 轉(zhuǎn)后產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過葉片3的上端傳給第四法蘭10及通過葉片 3的下端傳給第三法蘭9,此時,第三法蘭9和第四法蘭10跟隨葉片3—起旋轉(zhuǎn),傳 遞給第四法蘭10上的轉(zhuǎn)矩通過連接件23傳遞給第三法蘭9,第三法蘭9依次通過第 七法蘭13、第二法蘭8和第六法蘭12將轉(zhuǎn)矩傳給支架201,支架201帶動轉(zhuǎn)子2022 和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),使轉(zhuǎn)子2022繞著定子2021旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032繞勵磁 機定子2031旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032在旋轉(zhuǎn)過程中,勵磁機轉(zhuǎn)子2032中的勵磁機轉(zhuǎn) 子繞組產(chǎn)生交流電流,然后,經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流裝置161將交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鬏斔偷?發(fā)電機轉(zhuǎn)子2022的轉(zhuǎn)子繞組中,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組通入直流電后產(chǎn)生磁場,由于發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022的旋轉(zhuǎn)作用,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組將產(chǎn)生接近于正弦分布的磁場,發(fā)電機定 子2021上的發(fā)電機定子繞組做相對于發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組做切割磁場線運動,并在發(fā)電 機定子繞組內(nèi)感應(yīng)出三相交流電勢,從而達到發(fā)電的目的。此結(jié)構(gòu),由于設(shè)置了第三 法蘭9、第四法蘭10和連接件23,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不僅通過葉片3的下端傳到第三法蘭9上,還通過葉片3的上端傳到第四法蘭10,第四法蘭10通過連接件23 將轉(zhuǎn)矩傳給第三法蘭9,這樣,就平衡了葉片3上端和下端的受力大小,使得葉片3 不易變形,因此,葉片3不易損壞,提高了垂直風(fēng)力發(fā)電機的壽命。如圖6所示,葉 片3在旋轉(zhuǎn)過程中,當(dāng)風(fēng)力小時,第一葉尖103和第二葉尖104為打開狀態(tài),這樣, 葉片3迎風(fēng)面的面積大,垂直風(fēng)力發(fā)電機的功率大;如圖7,當(dāng)風(fēng)力變大時,第一葉 尖103在第一液壓系統(tǒng)30的作用下沿第一導(dǎo)軌組向骨架101方向上運動,第一葉尖 103收縮,同時,第二葉尖104在第二液壓系統(tǒng)40的作用下沿第二導(dǎo)軌組2向骨架 101方向運動,第二葉尖104收縮,此時,葉片3的迎風(fēng)面的面積減小,垂直風(fēng)力發(fā) 電機的功率得到自動的調(diào)整,采用這種結(jié)構(gòu),能防止因風(fēng)速過大而引起垂直風(fēng)力發(fā)電 機功率過大而失效。
冷卻系統(tǒng)的工作原理為風(fēng)扇27工作形成風(fēng)流,冷風(fēng)經(jīng)勵磁機轉(zhuǎn)子2032、勵 磁機定子2031、轉(zhuǎn)子2022和定子2021的風(fēng)道15到達發(fā)電機的下端,起到冷卻勵磁 機和發(fā)電機的作用,此時,冷風(fēng)變成熱風(fēng),經(jīng)出風(fēng)口29進入到支架風(fēng)道2013內(nèi),在 這里通過外支架2011與外界空氣進行熱交換,使風(fēng)流中的熱風(fēng)變成冷風(fēng),然后風(fēng)流 通過進風(fēng)口 33進入冷卻器25,在這里風(fēng)流被進一步的冷卻,然后經(jīng)風(fēng)扇27流入到 風(fēng)力發(fā)電機的內(nèi)腔中,形成內(nèi)循環(huán)。在轉(zhuǎn)子外支架2011外,由于設(shè)置了風(fēng)葉24,且 風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上,當(dāng)支架201旋轉(zhuǎn)時,風(fēng)葉24也跟隨一 起旋轉(zhuǎn),這時,在風(fēng)葉24上形成上下的風(fēng)壓差,使得靠近發(fā)電機的外界空氣形成從 高壓向低壓流動的風(fēng)流,即形成外部循環(huán),這樣能提高內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)流與外界進行熱 交換的效率,因此,提高了對發(fā)電機的冷卻效果,提高了發(fā)電機的使用壽命。
外部冷卻器34和冷卻器25的工作過程為外部冷卻器34將冷卻液通過進夜管 35輸送到冷卻器25中,在冷卻器25中與內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)進行熱交換,然后變成熱水 經(jīng)出液管36流入到外部冷卻器34進行冷卻,然后如上述過程繼續(xù)循環(huán),這樣提高內(nèi) 循環(huán)中的風(fēng)流在冷卻器25中的冷卻效果,從而提高了對發(fā)電機的冷卻效果,提高了 發(fā)電機的使用壽命。
發(fā)電機作為電動機的啟動的工作過程為(1)電動機運行如圖10所示,風(fēng)力 發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17斷開,勵磁機定子繞組 中的電流為零,發(fā)電機運行在電動模式,發(fā)電機定子繞組與電網(wǎng)17連接,電網(wǎng)17 通過雙向變頻器15向發(fā)電機定子繞組提供交流電流,這時在定子2021和轉(zhuǎn)子2022的氣隙14內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)磁場與發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組及阻尼繞組38產(chǎn)生相對 運動,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組切割磁力線在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動 勢,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻力繞組閉合后在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)出現(xiàn)感應(yīng) 電流,旋轉(zhuǎn)磁場與感應(yīng)電流相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子2022旋轉(zhuǎn)起來, 實現(xiàn)異步運行,從而解決了風(fēng)力發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難的問題。發(fā)電機在作為 電動機運行時,通過調(diào)節(jié)雙向變頻器15的輸出頻率,來調(diào)節(jié)發(fā)電機作為電動機的轉(zhuǎn) 速。(2)發(fā)電機運行當(dāng)風(fēng)速變大后,發(fā)電機轉(zhuǎn)速滿足切入風(fēng)速時,首先讓發(fā)電機以 上述的電動機狀態(tài)運行,并且?guī)觿畲艡C轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出 交流電,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)整流裝置161的整流后,將直流的電流輸入到發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組中, 發(fā)電機定子繞組感應(yīng)出三相交流電。此時,控制雙向變頻器15暫時停止工作,發(fā)電 機退出電動機工作狀態(tài),由葉片3產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動支架201旋轉(zhuǎn),支架201帶動發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),并讓勵磁控制裝置16投入工作,發(fā)電機開始 以同步發(fā)電機運行。從電動機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機后,重新讓雙向變頻器15投入工作,發(fā) 電機定子繞組中三相交流電經(jīng)過雙向變頻器15整流、濾波后,接入電網(wǎng)17,實行發(fā) 電機運行。當(dāng)風(fēng)速改變時,發(fā)電機的轉(zhuǎn)速也隨之變化,發(fā)電機定子繞組中感應(yīng)電流的 頻率也跟著改變,此時可以調(diào)節(jié)雙向變頻器15的工作參數(shù),保證輸出的頻率不變, 實現(xiàn)變速恒頻運行。當(dāng)發(fā)電機運行在發(fā)電機狀態(tài)時,通過調(diào)節(jié)勵磁控制裝置16的電 流輸出,來調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組所獲得的勵磁電流,從而實現(xiàn)發(fā)電機輸出功率的調(diào)節(jié)。 (3)當(dāng)風(fēng)速超出一定范圍時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17之間連接斷開,雙向變頻 器15與發(fā)電機之間也斷開,發(fā)電系統(tǒng)不消耗電能,也不輸出電能,同時,剎車裝置 也能限制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,避免風(fēng)力發(fā)電機被損壞。
對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測的通過升降系統(tǒng)和起重機80來實現(xiàn)的,其實現(xiàn) 過程為操作人員通過升降系統(tǒng)能到達塔柱1中的任何一個發(fā)電機單元2,還能夠達 到起重機80,操作人員能夠在起重機80中的吊鉤807上進行操作,所述的吊鉤807 通過拉索808與起升機構(gòu)809連接,這樣,能夠調(diào)節(jié)吊鉤807在垂直方向的位置,在 導(dǎo)軌806上設(shè)了起重小車805,起重小車805能在導(dǎo)軌806上滑動,這樣,能夠調(diào)節(jié) 吊鉤807在水平方向的位置,由于回轉(zhuǎn)塔架801能360。旋轉(zhuǎn),因此,操作人員能在 垂直風(fēng)力發(fā)電機上的任何地方進行維修和檢測,不需要另外搭建維修塔架和其他的大 型設(shè)備,大大節(jié)約了維修成本和維修、檢測時間。第二實施方式
如圖1至圖3所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機,包括塔柱1、 一個以上的發(fā)電機單元2、 二片以上的葉片3、第一軸承4、第二軸承5、第三軸承6、第一法蘭7、第二法蘭8、 第三法蘭9、第四法蘭IO、第五法蘭ll、第六法蘭12、第七法蘭13,在本實施方式 中,發(fā)電機單元2為一個,葉片3為兩片,塔柱1的中心軸線與水平面垂直,所述的 塔柱1為空心結(jié)構(gòu)。
如圖3和圖4所示,所述的發(fā)電機單元2包括支架201、發(fā)電機202及勵磁機
203。
見圖3和圖4所示,所述的支架201由外支架2011和內(nèi)支架2012構(gòu)成,外支 架2011設(shè)在內(nèi)支架2012之外,外支架2011和內(nèi)支架2012之間形成支架風(fēng)道2013。
見圖3和圖4所示,所述的發(fā)電機202包括定子2021和轉(zhuǎn)子2022,定子2021 固定套裝在塔柱1的外壁上,轉(zhuǎn)子2022設(shè)在定子2021夕卜,且固定安裝在內(nèi)支架2012 的內(nèi)壁上,定子2021內(nèi)設(shè)有發(fā)電機定子繞組(未示出),轉(zhuǎn)子2022內(nèi)設(shè)有發(fā)電機轉(zhuǎn) 子繞組(未示出),定子2021和轉(zhuǎn)子2022之間具有氣隙14,所述的定子2021和轉(zhuǎn) 子2022內(nèi)設(shè)有風(fēng)道15;在轉(zhuǎn)子2022上安裝了阻尼繞組38,如圖13和圖14所示, 阻尼繞組38包括端環(huán)381和阻尼條382,阻尼條382安裝在端環(huán)381上。
見圖3和圖4所示,所述的勵磁機203包括勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032, 勵磁機定子2031固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機轉(zhuǎn)子2032設(shè)在勵磁機定子2031 外,且固定安裝在內(nèi)支架2012的內(nèi)壁上,勵磁機定子2031內(nèi)設(shè)有勵磁機定子繞組(未 示出),勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有勵磁機轉(zhuǎn)子繞組(未示出),勵磁機定子2031和勵磁 機轉(zhuǎn)子2032之間具有氣隙14,所述的勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有風(fēng) 道15;如圖3和圖4所示,所述的勵磁機203安裝在發(fā)電機202的上方,當(dāng)然,見 圖16所示,勵磁機203還可安裝在發(fā)電機202的下方。
如圖10所示,發(fā)電機定子繞組通過雙向變頻器15與電網(wǎng)17聯(lián)接,發(fā)電機定子 繞組通過雙向變頻器15和勵磁機控制裝置16與勵磁機定子繞組聯(lián)接;發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞 組通過旋轉(zhuǎn)整流裝置161與勵磁機轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)接。
如圖3所示,在發(fā)電機定子2021的下端面上設(shè)有定子托座2023,定子托座2023 固定套裝在塔柱1的外壁上,定子托座2023起到承托定子2021的作用,提高了定子2021安裝在塔柱1上的牢固性及位置準(zhǔn)確性;在勵磁機定子2031的下端面上設(shè)有勵 磁機定子托座2033,勵磁機定子托座2033固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機定子 托座2033起到承托勵磁機定子2031的作用,提高了勵磁機定子2031安裝在塔柱1 上的牢固性及位置準(zhǔn)確性。
如圖3和圖4所示,所述的第五法蘭ll、第一法蘭7、第一軸承4從上至下依 次設(shè)在支架201的下方;第五法蘭11的上端面通過焊接與支架201的下端面連接; 所述的第一法蘭7的上下兩端橫截面不相等,如圖4所示,第一法蘭7呈錐臺形,如 圖18和19所示,第一法蘭7呈喇叭形,如圖20所示,第一法蘭7為"凸"字型, 如圖21所示,第一法蘭7為臺階型,當(dāng)然,第一法蘭7不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述 的第一法蘭7的大端通過螺栓或焊接與第五法蘭11連接,第一法蘭7的小端通過螺 栓或焊接或過盈配合與第一軸承4的外圈連接;所述的第一軸承4的內(nèi)圈固定套裝在 塔柱1的外壁上,在第一軸承4內(nèi)圈的下端面設(shè)有設(shè)有第一軸承托座18,第一軸承 托座18固定套裝在塔柱1外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第一法蘭7,第一法蘭7的大端到小端的橫截面為均勻過 渡,在第一法蘭7內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,增強了第一法蘭的強度,能夠承 受較大的力,同時,減小了第一軸承4外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本; 采用"凸"字型或臺階型,第一法蘭7能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單, 因此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第五法蘭ll,方便了第一法蘭7和 支架201的連接;所述的第一軸承托座18用于承托第一軸承4及其作用在第一軸承 4上的所有部件,因此,提高了第一軸承4的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提
高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖3和圖4所示,第六法蘭12、第二法蘭8、第二軸承5從下至上依次設(shè)在 支架201的上方;第六法蘭12通過焊接連接在支架201的上端面上,所述的第六法 蘭12的上下兩端橫截面不相等,如圖3和圖4所示,第二法蘭8呈錐臺形,如圖18 和圖19所示,第二法蘭8呈喇叭形,如圖20所示,第二法蘭8為"凸"字型,如圖 21所示,第二法蘭8為臺階型,當(dāng)然,第二法蘭8不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述的第 二法蘭8的大端通過螺栓或焊接連接在第六法蘭12上;所述第二軸承8的內(nèi)圈固定 套裝在塔柱1的外壁上;所述的第七法蘭13采用過盈配合套設(shè)在第二軸承5外圈的 外壁上,第七法蘭13的下端面通過螺栓或焊接連接在第二法蘭8的小端上;在第二軸承5的內(nèi)圈下端面上設(shè)有第二軸承托座19,第二軸承托座19固定套裝在塔柱1的 外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第二法蘭8,第二法蘭8的大端到小端的橫截面為均勻過 渡,在第二法蘭8內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,增大了第二法蘭的強度,能夠承 受較大的力,同時,減小了第二軸承5外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本; 采用"凸"字型或臺階型,第二法蘭8能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單, 因此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第六法蘭12,方便了第二法蘭8和 支架201的連接;所述的第二軸承托座19用于承托第二軸承5及其作用在第二軸承 5上的所有部件,因此,提高了第二軸承5的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提 高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖3所示,所述的第三軸承6的內(nèi)圈固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于第二 軸承5的上方,在第三軸承6內(nèi)圈的下端面上設(shè)有第三軸承托座20,第三軸承托座 20固定套裝在塔柱1的外壁上,第三軸承托座20用于承托第三軸承6及其作用在第 三軸承6上的所有部件,因此,提高了第三軸承6的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且, 也提高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
所述的第七法蘭13的上端面上通過螺栓或焊接連接了第三法蘭9,在第三軸承6 的外圈通過螺栓或焊接連接了第四法蘭10,在第三法蘭9和第四法蘭10之間設(shè)有傳 遞轉(zhuǎn)矩的連接件23,如圖12所示,所示的連接件23為空心管,如圖11所示,所述 的連接件23包括二根以上的連接桿231,所述連接桿231的上端與第四法蘭10相連 接,連接桿231的下端與第三法蘭9相連接,所述的連接桿231設(shè)置在塔柱1外且與 塔柱1橫截面同心的圓周上,在連接桿231上焊接了加強筋232,以增強連接件23 的強度;采用空心管作為連接件23,其結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,生產(chǎn)成本低,并且空 心管跟隨第H法蘭9和第四法蘭10 —起旋轉(zhuǎn)時,不會在空心管處形成旋轉(zhuǎn)阻力而影 響風(fēng)力發(fā)電機的功率,因此,大大提高了風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率;用多根連接桿231 作為連接件,其結(jié)構(gòu)簡單,且能減輕垂直風(fēng)力發(fā)電機的重量;如圖3所示,在第三法 蘭9的外圓周面上連接了兩個第八法蘭21,在第四法蘭10的外圓周面上連接了兩個 第九法蘭22,所述葉片3的下端通過第八法蘭21與第三法蘭9連接,葉片3的上端 通過第九法蘭22與第四法蘭10連接。設(shè)置第八法蘭21和第九法蘭22,方便葉片3 的安裝、拆卸和維修。如圖5、圖22至圖25所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機葉片3,所述的葉片3由三個葉片 單元31組成;如圖22,葉片單元31的橫截面為中間大兩端小的橄欖形,且兩小端 中其中一端為弧狀,另一端為尖端,葉片單元31采用這種橫截面結(jié)構(gòu),對風(fēng)能的利 用率高。所述的葉片單元31包括骨架101、葉身102、第一葉尖103及第二葉尖104; 葉身102安裝在骨架103上,骨架103處在葉身102內(nèi);所述的第一葉尖103設(shè)在葉 身102沿葉片單元31的徑向方向上的一端,第一葉尖103的尾部1031為所述的弧狀, 第一葉尖103的頭部1032伸入到葉身102內(nèi);所述的第二葉尖104設(shè)在葉身102沿 葉片單元31的徑向方向上與第一葉尖103相對的一端,第二葉尖104的尾部1041 為所述的尖端,第二葉尖104的頭部1042伸入到葉身102內(nèi);如圖22和圖25,在 葉身102和第一葉尖103之間設(shè)有第一導(dǎo)軌組(未示出),在葉身102和第二葉尖104 之間設(shè)有第二導(dǎo)軌組32;在骨架101和第一葉尖103之間設(shè)有第一氣壓系統(tǒng)95,骨 架101和第二葉尖104之間設(shè)有第二氣壓系統(tǒng)96,所述的第一氣壓系統(tǒng)95包括第一 空氣壓縮機(未示出)及第一氣壓缸lll,如圖25所示,所述的第一氣壓缸lll包 括第一氣壓缸體112、第一氣壓活塞113、第一氣壓活塞桿114及第一氣壓密封裝置 115,第一氣壓活塞113安裝在第一氣壓液壓缸體112內(nèi),第一氣壓活塞桿114的一 端與第一氣壓活塞113相連接,另一端與第一葉尖103連接在一起,第一氣壓缸體 112固定在骨架101上,第一密封裝置115安裝在第一氣壓缸體112的兩端,所述的 第二氣壓系統(tǒng)96包括第二空氣壓縮機(未示出)及第二氣壓缸121,所述的第二氣 壓缸121包括第二氣壓缸體122、第二氣壓活塞(未示出)、第二氣壓活塞桿123及 第二氣壓密封裝置(未示出),第二氣壓活塞安裝在第二氣壓液壓缸體122內(nèi),第二 氣壓活塞桿123的一端與第二氣壓活塞相連接,另一端與第二葉尖104連接在一起, 第二氣壓缸體122固定在骨架101上,第二密封裝置安裝在第二氣壓缸體122的兩端; 采用氣壓缸系統(tǒng)作為運動裝置,由于其動力介質(zhì)為氣體,因此,質(zhì)量輕,介質(zhì)的資源 豐富,無污染,由于氣體的黏度小,因此,氣體與氣壓缸體的阻力小。在骨架101 和葉身102之間還安裝有葉片加強筋50,這樣,能增大骨架101和葉身102之間的 連接強度;在葉身102的靠近第一葉尖103的一端部安裝有第一密封條60,在葉身 102的靠近第二葉尖104的一端部安裝有第一密封條70,這樣,能防止雨水、塵埃進 入到葉片單元內(nèi),垂直風(fēng)力發(fā)電機在工作時,能防止在葉片單元橫截面兩端形成對流 而影響垂直風(fēng)力發(fā)電機的工作效率。如圖4所示,在發(fā)電機單元2內(nèi)設(shè)有冷卻系統(tǒng),包括風(fēng)葉24、冷卻器25、密封 盤26、風(fēng)扇27及設(shè)在發(fā)電機定子2021、轉(zhuǎn)子2022、勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子 2032上的風(fēng)道15;如圖15所示,所述的風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上, 每片風(fēng)葉24呈弧形,密封盤26固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于內(nèi)支架2012上 端內(nèi)部勵磁機203的上方,風(fēng)扇27安裝在密封盤26上;冷卻器25安裝在密封盤26 上,且設(shè)在風(fēng)扇27的上方;在內(nèi)支架2012的下端部上開有出風(fēng)口 29,內(nèi)支架2012 的上端部上開有進風(fēng)口33,進風(fēng)口 33位于密封盤26的上方,所述的出風(fēng)口29、進 風(fēng)口 33與支架風(fēng)道2013是相通的;在塔柱1內(nèi)設(shè)有外部冷卻器34,冷卻器25通過 進液管35和出液管36與外冷卻器34相連接。
如圖17所示,在所述塔柱1頂部設(shè)有起重機80,所述起重機80包括回轉(zhuǎn)塔架 801、起重臂802、平衡臂803、平衡重804、起重小車805、導(dǎo)軌806、吊鉤807、拉 索808、起升機構(gòu)809和控制系統(tǒng)(未示出)。所述回轉(zhuǎn)塔架801與塔柱1頂部連接, 起重臂802和平衡臂803安裝在回轉(zhuǎn)塔架801上,回轉(zhuǎn)塔架801可以360°轉(zhuǎn)動;平 衡重804安裝在平衡臂803的一端;導(dǎo)軌806設(shè)置在起重臂802上,起重小車805 設(shè)置于導(dǎo)軌806上,起重小車805可在導(dǎo)軌806上前后運動;吊鉤807設(shè)置于起重小 車805下方,吊鉤807與拉索808的一端連接,拉索808的另一端與起升機構(gòu)809 相連接,由起升機構(gòu)809控制吊鉤807的升降。另外,在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與平 衡臂803之間設(shè)有平衡臂拉桿810,平衡臂拉桿810 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連 接,平衡臂拉桿810另一端與平衡臂803固定連接;在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與起重 臂802之間設(shè)有起重臂拉桿811,起重臂拉桿811 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連接, 起重臂拉桿811另一端與起重臂802固定連接;平衡臂拉桿810和起重臂拉桿811 保證了起重機80的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和提高了起重機80的起重負(fù)載。
如圖3所示,在所述塔柱1內(nèi)部設(shè)有升降系統(tǒng),所述的升降系統(tǒng)為升降電梯37, 所述升降電梯37包括轎廂371和轎廂升降機構(gòu)372,轎廂371由轎廂升降機構(gòu)372 實現(xiàn)升降。
所述的第一軸承4、第二軸承5和第三軸承6的外圈設(shè)有剎車裝置(未示出)。 上面所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機運轉(zhuǎn)的過程主要包括風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電、對發(fā)電機的 冷卻、發(fā)電機作為電動機的啟動及對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維 、檢測幾大部分。下面分 別說明幾大部分的工作原理。垂直風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電的工作原理葉片3在風(fēng)力的推動下開始旋轉(zhuǎn),葉片3旋 轉(zhuǎn)后產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過葉片3的上端傳給第四法蘭10及通過葉片 3的下端傳給第三法蘭9,此時,第三法蘭9和第四法蘭10跟隨葉片3—起旋轉(zhuǎn),傳 遞給第四法蘭10上的轉(zhuǎn)矩通過連接件23傳遞給第三法蘭9,第三法蘭9依次通過第 七法蘭13、第二法蘭8和第六法蘭12將轉(zhuǎn)矩傳給支架201,支架201帶動轉(zhuǎn)子2022 和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),使轉(zhuǎn)子2022繞著定子2021旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032繞勵磁 機定子2031旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032在旋轉(zhuǎn)過程中,勵磁機轉(zhuǎn)子2032中的勵磁機轉(zhuǎn) 子繞組產(chǎn)生交流電流,然后,經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流裝置161將交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鬏斔偷?發(fā)電機轉(zhuǎn)子2022的轉(zhuǎn)子繞組中,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組通入直流電后產(chǎn)生磁場,由于發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022的旋轉(zhuǎn)作用,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組將產(chǎn)生接近于正弦分布的磁場,發(fā)電機定 子2021上的發(fā)電機定子繞組做相對于發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組做切割磁場線運動,并在發(fā)電 機定子繞組內(nèi)感應(yīng)出三相交流電勢,從而達到發(fā)電的目的。此結(jié)構(gòu),由于設(shè)置了第三 法蘭9、第四法蘭10和連接件23,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不僅通過葉片3的下端傳到 第三法蘭9上,還通過葉片3的上端傳到第四法蘭10,第四法蘭10通過連接件23 將轉(zhuǎn)矩傳給第三法蘭9,這樣,就平衡了葉片3上端和下端的受力大小,使得葉片3 不易變形,因此,葉片3不易損壞,提高了垂直風(fēng)力發(fā)電機的壽命。如圖6所示,葉 片3在旋轉(zhuǎn)過程中,當(dāng)風(fēng)力小時,第一葉尖103和第二葉尖104為打開狀態(tài),這樣, 葉片3迎風(fēng)面的面積大,垂直風(fēng)力發(fā)電機的功率大;如圖7,當(dāng)風(fēng)力變大時,第一葉 尖103在第一氣壓系統(tǒng)95的作用下沿第一導(dǎo)軌組向骨架101方向上運動,第一葉尖 103收縮,同時,第二葉尖104在第二氣壓系統(tǒng)96的作用下沿第二導(dǎo)軌組2向骨架 IOI方向運動,第二葉尖104收縮,此時,葉片3的迎風(fēng)面的面積減小,垂直發(fā)電機 的功率得到自動的調(diào)整,采用這種結(jié)構(gòu),能防止因風(fēng)速過大而引起垂直風(fēng)力發(fā)電機失 效。
冷卻系統(tǒng)的工作原理為風(fēng)扇27工作形成風(fēng)流,冷風(fēng)經(jīng)勵磁機轉(zhuǎn)子2032、勵 磁機定子2031、轉(zhuǎn)子2022和定子2021的風(fēng)道15到達發(fā)電機的下端,起到冷卻勵磁 機和發(fā)電機的作用,此時,冷風(fēng)變成熱風(fēng),經(jīng)出風(fēng)口29進入到支架風(fēng)道2013內(nèi),在 這里通過外支架2011與外界空氣進行熱交換,使風(fēng)流中的熱風(fēng)變成冷風(fēng),然后風(fēng)流 通過進風(fēng)口 33進入冷卻器25,在這里風(fēng)流被進一步的冷卻,然后經(jīng)風(fēng)扇27流入到 風(fēng)力發(fā)電機的內(nèi)腔中,形成內(nèi)循環(huán)。在轉(zhuǎn)子外支架2011外,由于設(shè)置了風(fēng)葉24,且風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上,當(dāng)支架201旋轉(zhuǎn)時,風(fēng)葉24也跟隨一 起旋轉(zhuǎn),這時,在風(fēng)葉24上形成上下的風(fēng)壓差,使得靠近發(fā)電機的外界空氣形成從 高壓向低壓流動的風(fēng)流,即形成外部循環(huán),這樣能提高內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)流與外界進行熱 交換的效率,因此,提高了對發(fā)電機的冷卻效果,提高了發(fā)電機的使用壽命。
外部冷卻器34和冷卻器25的工作過程為外部冷卻器34將冷卻液通過進夜管 35輸送到冷卻器25中,在冷卻器25中與內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)進行熱交換,然后變成熱水 經(jīng)出液管36流入到外部冷卻器34進行冷卻,然后如上述過程繼續(xù)循環(huán),這樣提高內(nèi) 循環(huán)中的風(fēng)流在冷卻器25中的冷卻效果,從而提高了對發(fā)電機的冷卻效果,提高了 發(fā)電機的使用壽命。
發(fā)電機作為電動機的啟動的工作過程為(1)電動機運行如圖10所示,風(fēng)力 發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17斷開,勵磁機定子繞組 中的電流為零,發(fā)電機運行在電動模式,發(fā)電機定子繞組與電網(wǎng)17連接,電網(wǎng)17 通過雙向變頻器15向發(fā)電機定子繞組提供交流電流,這時在定子2021和轉(zhuǎn)子2022 的氣隙14內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)磁場與發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組及阻尼繞組38產(chǎn)生相對 運動,發(fā)電機繞組切割磁力線在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻力繞組閉合后在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)出現(xiàn)感應(yīng)電 流,旋轉(zhuǎn)磁場與感應(yīng)電流相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子2022旋轉(zhuǎn)起來, 實現(xiàn)異步運行,從而解決了風(fēng)力發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難的問題。發(fā)電機在作為 電動機運行時,通過調(diào)節(jié)雙向變頻器15的輸出頻率,來調(diào)節(jié)發(fā)電機作為電動機的轉(zhuǎn) 速。(2)發(fā)電機運行當(dāng)風(fēng)速變大后,發(fā)電機轉(zhuǎn)速滿足切入風(fēng)速時,首先讓發(fā)電機以 上述的電動機狀態(tài)運行,并且?guī)觿畲艡C轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出 交流電,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)整流裝置161的整流后,將直流的電流輸入到發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組中, 發(fā)電機定子繞組感應(yīng)出三相交流電。此時,控制雙向變頻器15暫時停止工作,發(fā)電 機退出電動機工作狀態(tài),由葉片3產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動支架201旋轉(zhuǎn),支架201帶動發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),并讓勵磁控制裝置16投入工作,發(fā)電機開始 以同步發(fā)電機運行。從電動機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機后,重新讓雙向變頻器15投入工作,發(fā) 電機定子繞組中三相交流電經(jīng)過雙向變頻器15整流、濾波后,接入電網(wǎng)17,實行發(fā) 電機運行。當(dāng)風(fēng)速改變時,發(fā)電機的轉(zhuǎn)速也隨之變化,發(fā)電機定子繞組中感應(yīng)電流的 頻率也跟著改變,此時可以調(diào)節(jié)雙向變頻器15的工作參數(shù),保證輸出的頻率不變,實現(xiàn)變速恒頻運行。當(dāng)發(fā)電機運行在發(fā)電機狀態(tài)時,通過調(diào)節(jié)勵磁控制裝置16的電 流輸出,來調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組所獲得的勵磁電流,從而實現(xiàn)發(fā)電機輸出功率的調(diào)節(jié)。 (3)當(dāng)風(fēng)速超出一定范圍時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17之間連接斷開,雙向變頻 器15與發(fā)電機之間也斷開,發(fā)電系統(tǒng)不消耗電能,也不輸出電能,同時,剎車裝置 也能限制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,避免風(fēng)力發(fā)電機被損壞。
對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測的通過升降系統(tǒng)和起重機80來實現(xiàn)的,其實現(xiàn) 過程為操作人員通過升降系統(tǒng)能到達塔柱1中的任何一個發(fā)電機單元2,還能夠達 到起重機90,操作人員能夠在起重機90中的吊鉤807上進行操作,所述的吊鉤807 通過拉索808與起升機構(gòu)809連接,這樣,能夠調(diào)節(jié)吊鉤807在垂直方向的位置,在 導(dǎo)軌806上設(shè)了起重小車805,起重小車805能在導(dǎo)軌806上滑動,這樣,能夠調(diào)節(jié) 吊鉤807在水平方向的位置,由于回轉(zhuǎn)塔架801能360°旋轉(zhuǎn),因此,操作人員能在 垂直風(fēng)力發(fā)電機上的任何地方進行維修和檢測,不需要另外搭建維修塔架和其他的大 型設(shè)備,大大節(jié)約了維修成本和維修、檢測時間。
第三實施方式
如圖1至圖3所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機,包括塔柱1、 一個以上的發(fā)電機單元2、 二片以上的葉片3、第一軸承4、第二軸承5、第三軸承6、第一法蘭7、第二法蘭8、 第三法蘭9、第四法蘭IO、第五法蘭ll、第六法蘭12、第七法蘭13,在本實施方式 中,發(fā)電機單元2為一個,葉片3為兩片,塔柱1的中心軸線與水平面垂直,所述的 塔柱1為空心結(jié)構(gòu)。
如圖3和圖4所示,所述的發(fā)電機單元2包括支架201、發(fā)電機202及勵磁機
203。
見圖3和圖4所示,所述的支架201由外支架2011和內(nèi)支架2012構(gòu)成,外支 架2011設(shè)在內(nèi)支架2012之外,外支架2011和內(nèi)支架2012之間形成支架風(fēng)道2013。
見圖3和圖4所示,所述的發(fā)電機202包括定子2021和轉(zhuǎn)子2022,定子2021 固定套裝在塔柱1的外壁上,轉(zhuǎn)子2022設(shè)在定子2021夕卜,且固定安裝在內(nèi)支架2012 的內(nèi)壁上,定子2021內(nèi)設(shè)有發(fā)電機定子繞組(未示出),轉(zhuǎn)子2022內(nèi)設(shè)有發(fā)電機轉(zhuǎn) 子繞組(未示出),定子2021和轉(zhuǎn)子2022之間具有氣隙14,所述的定子2021和轉(zhuǎn) 子2022內(nèi)設(shè)有風(fēng)道15;在轉(zhuǎn)子2022上安裝了阻尼繞組38,如圖13和圖14所示,阻尼繞組38包括端環(huán)381和阻尼條382,阻尼條382安裝在端環(huán)381上。
見圖3和圖4所示,所述的勵磁機203包括勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032, 勵磁機定子2031固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機轉(zhuǎn)子2032設(shè)在勵磁機定子2031 外,且固定安裝在內(nèi)支架2012的內(nèi)壁上,勵磁機定子2031內(nèi)設(shè)有勵磁機定子繞組(未 示出),勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有勵磁機轉(zhuǎn)子繞組(未示出),勵磁機定子2031和勵磁 機轉(zhuǎn)子2032之間具有氣隙14,所述的勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有風(fēng) 道15;如圖3和圖4所示,所述的勵磁機203安裝在發(fā)電機202的上方,當(dāng)然,見 圖16所示,勵磁機203還可安裝在發(fā)電機202的下方。
如圖IO所示,發(fā)電機定子繞組通過雙向變頻器15與電網(wǎng)17聯(lián)接,發(fā)電機定子 繞組通過雙向變頻器15和勵磁機控制裝置16與勵磁機定子繞組聯(lián)接;發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞 組通過旋轉(zhuǎn)整流裝置161與勵磁機轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)接。
如圖3所示,在發(fā)電機定子2021的下端面上設(shè)有定子托座2023,定子托座2023 固定套裝在塔柱1的外壁上,定子托座2023起到承托定子2021的作用,提高了定子 2021安裝在塔柱1上的牢固性及位置準(zhǔn)確性;在勵磁機定子2031的下端面上設(shè)有勵 磁機定子托座2033,勵磁機定子托座2033固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機定子 托座2033起到承托勵磁機定子2031的作用,提高了勵磁機定子2031安裝在塔柱1 上的牢固性及位置準(zhǔn)確性。
如圖3和圖4所示,所述的第五法蘭ll、第一法蘭7、第一軸承4從上至下依 次設(shè)在支架201的下方;第五法蘭11的上端面通過焊接與支架201的下端面連接; 所述的第一法蘭7的上下兩端橫截面不相等,如圖4所示,第一法蘭7呈錐臺形,如 圖18和19所示,第一法蘭7呈喇叭形,如圖20所示,第一法蘭7為"凸"字型, 如圖21所示,第一法蘭7為臺階型,當(dāng)然,第一法蘭7不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述 的第一法蘭7的大端通過螺栓或焊接與第五法蘭11連接,第一法蘭7的小端通過螺 栓或焊接或過盈配合與第一軸承4的外圈連接;所述的第一軸承4的內(nèi)圈固定套裝在 塔柱1的外壁上,在第一軸承4內(nèi)圈的下端面設(shè)有設(shè)有第一軸承托座18,第一軸承 托座18固定套裝在塔柱1外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第一法蘭7,第一法蘭7的大端到小端的橫截面為均勻過 渡,在第一法蘭7內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,增強了第一法蘭的強度,能夠承 受較大的力,同時,減小了第一軸承4外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本;采用"凸"字型或臺階型,第一法蘭7能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單, 因此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第五法蘭ll,方便了第一法蘭7和 支架201的連接;所述的第一軸承托座18用于承托第一軸承4及其作用在第一軸承 4上的所有部件,因此,提高了第一軸承4的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提 高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖3和圖4所示,第六法蘭12、第二法蘭8、第二軸承5從下至上依次設(shè)在 支架201的上方;第六法蘭12通過焊接連接在支架201的上端面上,所述的第六法 蘭12的上下兩端橫截面不相等,如圖3和圖4所示,第二法蘭8呈錐臺形,如圖18 和圖19所示,第二法蘭8呈喇叭形,如圖20所示,第二法蘭8為"凸"字型,如圖 21所示,第二法蘭8為臺階型,當(dāng)然,第二法蘭8不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述的第 二法蘭8的大端通過螺栓或焊接連接在第六法蘭12上;所述第二軸承8的內(nèi)圈固定 套裝在塔柱1的外壁上;所述的第七法蘭13采用過盈配合套設(shè)在第二軸承5外圈的 外壁上,第七法蘭13的下端面通過螺栓或焊接連接在第二法蘭8的小端上;在第二 軸承5的內(nèi)圈下端面上設(shè)有第二軸承托座19,第二軸承托座19固定套裝在塔柱1的 外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第二法蘭8,第二法蘭8的大端到小端的橫截面為均勻過 渡,在第二法蘭8內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,增強了第二法蘭的強度,能夠承 受較大的力,同時,減小了第二軸承5外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本; 采用"凸"字型或臺階型,第二法蘭8能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單, 因此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第六法蘭12,方便了第二法蘭8和 支架201的連接;所述的第二軸承托座19用于承托第二軸承5及其作用在第二軸承 5上的所有部件,因此,提高了第二軸承5的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提 高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖3所示,所述的第三軸承6的內(nèi)圈固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于第二 軸承5的上方,在第三軸承6內(nèi)圈的下端面上設(shè)有第三軸承托座20,第三軸承托座 20固定套裝在塔柱1的外壁上,第三軸承托座20用于承托第三軸承6及其作用在第 三軸承6上的所有部件,因此,提高了第三軸承6的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且, 也提高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
所述的第七法蘭13的上端面上通過螺栓或焊接連接了第三 蘭9,在第三軸承6的外圈通過螺栓或焊接連接了第四法蘭10,在第三法蘭9和第四法蘭10之間設(shè)有 傳遞轉(zhuǎn)矩的連接件23,如圖12所示,所示的連接件23為空心管,如圖ll所示,所 述的連接件23包括二根以上的連接桿231,所述連接桿231的上端與第四法蘭10相 連接,連接桿231的下端與第三法蘭9相連接,所述的連接桿231設(shè)置在塔柱1外且 與塔柱1橫截面同心的圓周上,在連接桿231上焊接了加強筋232,以增強連接件23 的強度;采用空心管作為連接件23,其結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,生產(chǎn)成本低,并且空 心管跟隨第三法蘭9和第四法蘭10 —起旋轉(zhuǎn)時,不會在空心管處形成旋轉(zhuǎn)阻力而影 響風(fēng)力發(fā)電機的功率,因此,大大提高了風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率;用多根連接桿231 作為連接件,其結(jié)構(gòu)簡單,且能減輕垂直風(fēng)力發(fā)電機的重量;如圖3所示,在第三法 蘭9的外圓周面上連接了兩個第八法蘭21,在第四法蘭10的外圓周面上連接了兩個 第九法蘭22,所述葉片3的下端通過第八法蘭21與第三法蘭9連接,葉片3的上端 通過第九法蘭22與第四法蘭10連接。設(shè)置第八法蘭21和第九法蘭22,方便葉片3 的安裝、拆卸和維修。
如圖5、圖26至圖29所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機葉片3,所述的葉片由三個葉片單 元31組成;如圖26,葉片單元31的橫截面為中間大兩端小的橄欖形,且兩小端中 其中一端為弧狀,另一端為尖端,葉片單元31采用這種橫截面結(jié)構(gòu),對風(fēng)能的利用 率高。所述的葉片單元31包括骨架101、葉身102、第一葉尖103及第二葉尖104; 葉身102安裝在骨架103上,骨架103處在葉身102內(nèi);所述的第一葉尖103設(shè)在葉 身102沿葉片單元31的徑向方向上的一端,第一葉尖103的尾部1031為所述的弧狀, 第一葉尖103的頭部1032伸入到葉身102內(nèi);所述的第二葉尖104設(shè)在葉身102沿 葉片單元31的徑向方向上與第一葉尖103相對的一端,第二葉尖104的尾部1041 為所述的尖端,第二葉尖104的頭部1042伸入到葉身102內(nèi);如圖26和圖29,在 葉身102和第一葉尖103之間設(shè)有第一導(dǎo)軌組(未示出),在葉身102和第二葉尖104 之間設(shè)有第二導(dǎo)軌組32;如圖26所示,在骨架101和第一葉尖103之間設(shè)有包括第 一絲桿2100、第一螺母2200、第一電機2300、兩個以上的第一直線軸承2400及與 第一直線軸承數(shù)量相等的第一軸承座2500的第一運動裝置,所述的第一直線軸承 2400為兩個,相對應(yīng)的第一軸承座2500也為兩個,所述的第一軸承座2500安裝在 葉身102上,第一直線軸承2400安裝在第一軸承座2500內(nèi),所述的第一螺母2200 安裝在第一葉尖103上,所述第一絲桿2100的一端與第一電機2300相連接,第一絲桿2100穿過第一直線軸承2400,第一絲桿2100與第一螺母2200相嚙合,所述的第 一電機2300和第一絲桿2100之間設(shè)有第一聯(lián)軸器2600;如圖26和圖29所示,在 骨架101和第二葉尖104之間設(shè)有包括第二絲桿3100、第二螺母3200、第二電機3300、 兩個以上的第二直線軸承3400及與第二直線軸承數(shù)量相等的第二軸承座3500的第二 運動裝置,所述的第二直線軸承3400為兩個,相對應(yīng)的第二軸承座3500也為兩個, 所述的第二軸承座3500安裝在葉身102上,第二直線軸承3400安裝在第二軸承座 3500內(nèi),所述的第二螺母3200安裝在第二葉尖104上,所述第二絲桿3100的一端 與第二電機3300相連接,第二絲桿3100穿過第二直線軸承3400,第二絲桿3100與 第二螺母3200相嚙合,所述的第二電機3300和第二絲桿3100之間設(shè)有第二聯(lián)軸器 3600;采用絲桿、螺母、直線軸承作為運動裝置,其傳動精度高。如圖26,在骨架 101和葉身102之間還安裝有加強筋50,這樣,能增大骨架101和葉身102之間的連 接強度;在葉身102的靠近第一葉尖103的一端部安裝有第一密封條60,在葉身102 的靠近第二葉尖104的一端部安裝有第一密封條70,這樣,能防止雨水、塵埃進入 到葉片單元內(nèi),垂直風(fēng)力發(fā)電機在工作時,能防止在葉片單元橫截面兩端形成對流而 影響垂直風(fēng)力發(fā)電機的工作效率。
如圖4所示,在發(fā)電機單元2內(nèi)設(shè)有冷卻系統(tǒng),包括風(fēng)葉24、冷卻器25、密封 盤26、風(fēng)扇27及設(shè)在發(fā)電機定子2021、轉(zhuǎn)子2022、勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子 2032上的風(fēng)道15;如圖15所示,所述的風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上, 每片風(fēng)葉24呈弧形,密封盤26固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于內(nèi)支架2012上 端內(nèi)部勵磁機203的上方,風(fēng)扇27安裝在密封盤26上;冷卻器25安裝在密封盤26 上,且設(shè)在風(fēng)扇27的上方;在內(nèi)支架2012的下端部上開有出風(fēng)口 29,內(nèi)支架2012 的上端部上開有進風(fēng)口 33,進風(fēng)口 33位于密封盤26的上方,所述的出風(fēng)口28、進 風(fēng)口33與支架風(fēng)道2013是相通的;在塔柱l內(nèi)設(shè)有外部冷卻器34,冷卻器25通過 進液管35和出液管36與外冷卻器34相連接。
如圖17所示,在所述塔柱1頂部設(shè)有起重機80,所述起重機80包括回轉(zhuǎn)塔架 801、起重臂802、平衡臂803、平衡重804、起重小車805、導(dǎo)軌806、吊鉤807、拉 索808、起升機構(gòu)809和控制系統(tǒng)(未示出)。所述回轉(zhuǎn)塔架801與塔柱1頂部連接, 起重臂802和平衡臂803安裝在回轉(zhuǎn)塔架801上,回轉(zhuǎn)塔架801可以360。轉(zhuǎn)動;平 衡重804安裝在平衡臂803的一端;導(dǎo)軌806設(shè)置在起重臂802上,起重小車805設(shè)置于導(dǎo)軌806上,起重小車805可在導(dǎo)軌806上前后運動;吊鉤807設(shè)置于起重小 車805下方,吊鉤807與拉索808的一端連接,拉索808的另一端與起升機構(gòu)809 相連接,由起升機構(gòu)809控制吊鉤807的升降。另外,在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與平 衡臂803之間設(shè)有平衡臂拉桿810,平衡臂拉桿810 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連 接,平衡臂拉桿810另一端與平衡臂803固定連接;在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與起重 臂802之間設(shè)有起重臂拉桿811,起重臂拉桿8ll —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連接, 起重臂拉桿811另一端與起重臂802固定連接;平衡臂拉桿810和起重臂拉桿811 保證了起重機80的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和提高了起重機80的起重負(fù)載。
如圖3所示,在所述塔柱1內(nèi)部設(shè)有升降系統(tǒng),所述的升降系統(tǒng)為升降電梯37, 所述升降電梯37包括轎廂371和轎廂升降機構(gòu)372,轎廂371由轎廂升降機構(gòu)372 實現(xiàn)升降。
所述的第一軸承4、第二軸承5和第三軸承6的外圈設(shè)有剎車裝置(未示出)。 上面所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機運轉(zhuǎn)的過程主要包括風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電、對發(fā)電機的 冷卻、發(fā)電機作為電動機的啟動及對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測幾大部分。下面分 別說明幾大部分的工作原理。
垂直風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電的工作原理葉片3在風(fēng)力的推動下開始旋轉(zhuǎn),葉片3旋 轉(zhuǎn)后產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過葉片3的上端傳給第四法蘭10及通過葉片 3的下端傳給第三法蘭9,此時,第三法蘭9和第四法蘭10跟隨葉片3—起旋轉(zhuǎn),傳 遞給第四法蘭10上的轉(zhuǎn)矩通過連接件23傳遞給第三法蘭9,第三法蘭9依次通過第 七法蘭13、第二法蘭8和第六法蘭12將轉(zhuǎn)矩傳給支架201,支架201帶動轉(zhuǎn)子2022 和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),使轉(zhuǎn)子2022繞著定子2021旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032繞勵磁 機定子2031旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032在旋轉(zhuǎn)過程中,勵磁機轉(zhuǎn)子2032中的勵磁機轉(zhuǎn) 子繞組產(chǎn)生交流電流,然后,經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流裝置161將交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鬏斔偷?發(fā)電機轉(zhuǎn)子2022的轉(zhuǎn)子繞組中,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組通入直流電后產(chǎn)生磁場,由于發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022的旋轉(zhuǎn)作用,發(fā)電機繞組將產(chǎn)生接近于正弦分布的磁場,發(fā)電機定子2021 上的發(fā)電機定子繞組做相對于發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組做切割磁場線運動,并在發(fā)電機定子繞 組內(nèi)感應(yīng)出三相交流電勢,從而達到發(fā)電的目的。此結(jié)構(gòu),由于設(shè)置了第三法蘭9、 第四法蘭10和連接件23,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不僅通過葉片3的下端傳到第三法蘭 9上,還通過葉片3的上端傳到第四法蘭10,第四法蘭10通過連接件23將轉(zhuǎn)矩傳給第三法蘭9,這樣,就平衡了葉片3上端和下端的受力大小,使得葉片3不易變形, 因此,葉片3不易損壞,提高了垂直風(fēng)力發(fā)電機的壽命。如圖6所示,葉片3在旋轉(zhuǎn) 過程中,當(dāng)風(fēng)力小時,第一葉尖103和第二葉尖104為打開狀態(tài),這樣,葉片3迎風(fēng) 面的面積大,垂直風(fēng)力發(fā)電機的功率大;如圖7,當(dāng)風(fēng)力變大時,第一葉尖103在第 一運動裝置的作用下沿第一導(dǎo)軌組向骨架101方向上運動,第一葉尖103收縮,同時, 第二葉尖104在第二運動裝置的作用下沿第二導(dǎo)軌組2向骨架101方向運動,第二葉 尖104收縮,此時,葉片3的迎風(fēng)面的面積減小,垂直發(fā)電機的功率得到自動的調(diào)整, 采用這種結(jié)構(gòu),能防止因風(fēng)速過大而引起垂直風(fēng)力發(fā)電機失效。
冷卻系統(tǒng)的工作原理為風(fēng)扇27工作形成風(fēng)流,冷風(fēng)經(jīng)勵磁機轉(zhuǎn)子2032、勵 磁機定子2031、轉(zhuǎn)子2022和定子2021的風(fēng)道15到達發(fā)電機的下端,起到冷卻勵磁 機和發(fā)電機的作用,此時,冷風(fēng)變成熱風(fēng),經(jīng)出風(fēng)口29進入到支架風(fēng)道2013內(nèi),在 這里通過外支架2011與外界空氣進行熱交換,使風(fēng)流中的熱風(fēng)變成冷風(fēng),然后風(fēng)流 通過進風(fēng)口 33進入冷卻器25,在這里風(fēng)流被進一步的冷卻,然后經(jīng)風(fēng)扇27流入到 風(fēng)力發(fā)電機的內(nèi)腔中,形成內(nèi)循環(huán)。在轉(zhuǎn)子外支架2011外,由于設(shè)置了風(fēng)葉24,且 風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上,當(dāng)支架201旋轉(zhuǎn)時,風(fēng)葉24也跟隨一 起旋轉(zhuǎn),這時,在風(fēng)葉24上形成上下的風(fēng)壓差,使得靠近發(fā)電機的外界空氣形成從 高壓向低壓流動的風(fēng)流,即形成外部循環(huán),這樣能提高內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)流與外界進行熱 交換的效率,因此,提高了對發(fā)電機的冷卻效果,提高了發(fā)電機的使用壽命。
外部冷卻器34和冷卻器25的工作過程為外部冷卻器34將冷卻液通過進夜管 35輸送到冷卻器25中,在冷卻器25中與內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)進行熱交換,然后變成熱水 經(jīng)出液管36流入到外部冷卻器34進行冷卻,然后如上述過程繼續(xù)循環(huán),這樣提高內(nèi) 循環(huán)中的風(fēng)流在冷卻器25中的冷卻效果,從而提高了對發(fā)電機的冷卻效果,增大發(fā) 電機的使用壽命。
發(fā)電機作為電動機的啟動的工作過程為(1)電動機運行如圖10所示,風(fēng)力 發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17斷開,勵磁機定子繞組 中的電流為零,發(fā)電機運行在電動模式,發(fā)電機定子繞組與電網(wǎng)17連接,電網(wǎng)17 通過雙向變頻器15向發(fā)電機定子繞組提供交流電流,這時在定子2021和轉(zhuǎn)子2022 的氣隙14內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)磁場與發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組及阻尼繞組38產(chǎn)生相對 運動,發(fā)電機繞組切割磁力線在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻力繞組閉合后在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)出現(xiàn)感應(yīng)電 流,旋轉(zhuǎn)磁場與感應(yīng)電流相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子2022旋轉(zhuǎn)起來, 實現(xiàn)異步運行,從而解決了風(fēng)力發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難的問題。發(fā)電機在作為 電動機運行時,通過調(diào)節(jié)雙向變頻器15的輸出頻率,來調(diào)節(jié)發(fā)電機作為電動機的轉(zhuǎn) 速。(2)發(fā)電機運行當(dāng)風(fēng)速變大后,發(fā)電機轉(zhuǎn)速滿足切入風(fēng)速時,首先讓發(fā)電機以 上述的電動機狀態(tài)運行,并且?guī)觿畲艡C轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出 交流電,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)整流裝置161的整流后,將直流的電流輸入到發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組中, 發(fā)電機定子繞組感應(yīng)出三相交流電。此時,控制雙向變頻器15暫時停止工作,發(fā)電 機退出電動機工作狀態(tài),由葉片3產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動支架201旋轉(zhuǎn),支架201帶動發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),并讓勵磁控制裝置16投入工作,發(fā)電機開始 以同步發(fā)電機運行。從電動機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機后,重新讓雙向變頻器15投入工作,發(fā) 電機定子繞組中三相交流電經(jīng)過雙向變頻器15整流、濾波后,接入電網(wǎng)17,實行發(fā) 電機運行。當(dāng)風(fēng)速改變時,發(fā)電機的轉(zhuǎn)速也隨之變化,發(fā)電機定子繞組中感應(yīng)電流的 頻率也跟著改變,此時可以調(diào)節(jié)雙向變頻器15的工作參數(shù),保證輸出的頻率不變, 實現(xiàn)變速恒頻運行。當(dāng)發(fā)電機運行在發(fā)電機狀態(tài)時,通過調(diào)節(jié)勵磁控制裝置16的電 流輸出,來調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組所獲得的勵磁電流,從而實現(xiàn)發(fā)電機輸出功率的調(diào)節(jié)。 (3)當(dāng)風(fēng)速超出一定范圍時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17之間連接斷開,雙向變頻 器15與發(fā)電機之間也斷開,發(fā)電系統(tǒng)不消耗電能,也不輸出電能,同時,剎車裝置 也能限制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,避免風(fēng)力發(fā)電機被損壞。
對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測的通過升降系統(tǒng)和起重機80來實現(xiàn)的,其實現(xiàn) 過程為操作人員通過升降系統(tǒng)能到達塔柱1中的任何一個發(fā)電機單元2,還能夠達 到起重機90,操作人員能夠在起重機90中的吊鉤807上進行操作,所述的吊鉤807 通過拉索808與起升機構(gòu)809連接,這樣,能夠調(diào)節(jié)吊鉤807在垂直方向的位置,在 導(dǎo)軌806上設(shè)了起重小車805,起重小車805能在導(dǎo)軌806上滑動,這樣,能夠調(diào)節(jié) 吊鉤807在水平方向的位置,由于回轉(zhuǎn)塔架801能360°旋轉(zhuǎn),因此,操作人員能在 垂直風(fēng)力發(fā)電機上的任何地方進行維修和檢測,不需要另外搭建維修塔架和其他的大 型設(shè)備,大大節(jié)約了維修成本和維修、檢測時間。
第四實施方式如圖320至圖322所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機,包括塔柱1、 一個以上的發(fā)電機單 元2、 二片以上的葉片3、第一軸承4、第二軸承5、第三軸承6、第一法蘭7、第二 法蘭8、第三法蘭9、第四法蘭IO、第五法蘭ll、第六法蘭12、第七法蘭13,在本 實施方式中,發(fā)電機單元2為兩個,葉片3為兩片,塔柱1的中心軸線與水平面垂直, 所述的塔柱l為空心結(jié)構(gòu)。采用兩個發(fā)電機單元2,增大了發(fā)電量,且兩個發(fā)電單元 2都安裝在塔柱1上,大大減少了占地面積,節(jié)約了土地資源。
如圖32和圖4所示,所述的發(fā)電機單元2包括支架201、發(fā)電機202及勵磁機
203。
見圖32和圖4所示,所述的支架201由外支架2011和內(nèi)支架2012構(gòu)成,外支 架2011設(shè)在內(nèi)支架2012之外,外支架2011和內(nèi)支架2012之間形成支架風(fēng)道2013。
見圖32和圖4所示,所述的發(fā)電機202包括定子2021和轉(zhuǎn)子2022,定子2021 固定套裝在塔柱1的外壁上,轉(zhuǎn)子2022設(shè)在定子2021夕卜,且固定安裝在內(nèi)支架2012 的內(nèi)壁上,定子2021內(nèi)設(shè)有發(fā)電機定子繞組(未示出),轉(zhuǎn)子2022內(nèi)設(shè)有發(fā)電機轉(zhuǎn) 子繞組(未示出),定子2021和轉(zhuǎn)子2022之間具有氣隙14,所述的定子2021和轉(zhuǎn) 子2022內(nèi)設(shè)有風(fēng)道15;在轉(zhuǎn)子2022上安裝了阻尼繞組38,如圖13和圖14所示, 阻尼繞組38包括端環(huán)381和阻尼條382,阻尼條382安裝在端環(huán)381上。
見圖32和圖4所示,所述的勵磁機203包括勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032, 勵磁機定子2031固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機轉(zhuǎn)子2032設(shè)在勵磁機定子2031 外,且固定安裝在內(nèi)支架2012的內(nèi)壁上,勵磁機定子2031內(nèi)設(shè)有勵磁機定子繞組(未 示出),勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有勵磁機轉(zhuǎn)子繞組(未示出),勵磁機定子2031和勵磁 機轉(zhuǎn)子2032之間具有氣隙14,所述的勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有風(fēng) 道15;如圖32所示,所述的勵磁機203安裝在發(fā)電機202的上方,當(dāng)然,見圖16 所示,勵磁機203還可安裝在發(fā)電機202的下方。
如圖10所示,發(fā)電機定子繞組通過雙向變頻器15與電網(wǎng)17聯(lián)接,發(fā)電機定子 繞組通過雙向變頻器15和勵磁機控制裝置16與勵磁機定子繞組聯(lián)接;發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞 組通過旋轉(zhuǎn)整流裝置161與勵磁機轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)接。
如圖32所示,在發(fā)電機定子2021的下端面上設(shè)有定子托座2023,定子托座2023 固定套裝在塔柱1的外壁上,定子托座2023起到承托定子2021的作用,提高了定子 2021安裝在塔柱1上的牢固性及位置準(zhǔn)確性;在勵磁機定子2031的下端面上設(shè)有勵磁機定子托座2033,勵磁機定子托座2033固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機定子 托座2033起到承托勵磁機定子2031的作用,提高了勵磁機定子2031安裝在塔柱1 上的牢固性及位置準(zhǔn)確性。
如圖32和圖4所示,所述的第五法蘭ll、第一法蘭7、第一軸承4從上至下依 次設(shè)在支架201的下方;第五法蘭11的上端面通過焊接與支架201的下端面連接; 所述的第一法蘭7的上下兩端橫截面不相等,如圖4所示,第一法蘭7呈錐臺形,如 圖18和19所示,第一法蘭7呈喇叭形,如圖20所示,第一法蘭7為"凸"字型, 如圖21所示,第一法蘭7為臺階型,當(dāng)然,第一法蘭7不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述 的第一法蘭7的大端通過螺栓或焊接與第五法蘭11連接,第一法蘭7的小端通過螺 栓或焊接或過盈配合與第一軸承4的外圈連接;所述的第一軸承4的內(nèi)圈固定套裝在 塔柱l的外壁上,在第一軸承4內(nèi)圈的下端面設(shè)有設(shè)有第一軸承托座18,第一軸承 托座18固定套裝在塔柱1外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第一法蘭7,第一法蘭7的大端到小端的橫截面為均勻過 渡,在第一法蘭7內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,增強了第一法蘭的強度,能夠承 受較大的力,同時,減小了第一軸承4外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本; 采用"凸"字型或臺階型,第一法蘭7能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單, 因此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第五法蘭ll,方便了第一法蘭7和 支架201的連接;所述的第一軸承托座18用于承托第一軸承4及其作用在第一軸承 4上的所有部件,因此,提高了第一軸承4的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提
高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖32和圖4所示,第六法蘭12、第二法蘭8、第二軸承5從下至上依次設(shè)在 支架201的上方;第六法蘭12通過焊接連接在支架201的上端面上,所述的第六法 蘭12的上下兩端橫截面不相等,如圖32和圖4所示,第二法蘭8呈錐臺形,如圖 18和圖19所示,第二法蘭8呈喇叭形,如圖20所示,第二法蘭8為"凸"字型, 如圖21所示,第二法蘭8為臺階型,當(dāng)然,第二法蘭8不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述 的第二法蘭8的大端通過螺栓或焊接連接在第六法蘭12上;所述第二軸承8的內(nèi)圈 固定套裝在塔柱1的外壁上;所述的第七法蘭13采用過盈配合套設(shè)在第二軸承5外 圈的外壁上,第七法蘭13的下端面通過螺栓或焊接連接在第二法蘭8的小端上;在 第二軸承5的內(nèi)圈下端面上設(shè)有第二軸承托座19,第二軸承托座19固定套裝在塔柱1的外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第二法蘭8,第二法蘭8的大端到小端的橫截面為均勻過 渡,在第二法蘭8內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,增強的第二法蘭的強度,能夠承 受較大的力,同時,減小了第二軸承5外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本; 采用"凸"字型或臺階型,第二法蘭8能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單, 因此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第六法蘭12,方便了第二法蘭8和 支架201的連接;所述的第二軸承托座19用于承托第二軸承5及其作用在第二軸承 5上的所有部件,因此,提高了第二軸承5的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提
高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖32所示,所述的第三軸承6的內(nèi)圈固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于第 二軸承5的上方,在第三軸承6內(nèi)圈的下端面上設(shè)有第三軸承托座20,第三軸承托 座20固定套裝在塔柱1的外壁上,第三軸承托座20用于承托第三軸承6及其作用在 第三軸承6上的所有部件,因此,提高了第三軸承6的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并 且,也提高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
所述的第七法蘭13的上端面上通過螺栓或焊接連接了第三法蘭9,在第三軸承 6的外圈通過螺栓或焊接連接了第四法蘭10,在第三法蘭9和第四法蘭10之間設(shè)有 傳遞轉(zhuǎn)矩的連接件23,如圖12所示,所示的連接件23為空心管,如圖11所示,所 述的連接件23包括二根以上的連接桿231,所述連接桿231的上端與第四法蘭10相 連接,連接桿231的下端與第三法蘭9相連接,所述的連接桿231設(shè)置在塔柱1外且 與塔柱1橫截面同心的圓周上,在連接桿231上焊接了加強筋232,以增強連接件23 的強度;釆用空心管作為連接件23,其結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,生產(chǎn)成本低,并且空 心管跟隨第三法蘭9和第四法蘭10 —起旋轉(zhuǎn)時,不會在空心管處形成旋轉(zhuǎn)阻力而影 響風(fēng)力發(fā)電機的功率,因此,大大提高了風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率;用多根連接桿231 作為連接件,其結(jié)構(gòu)簡單,且能減輕垂直風(fēng)力發(fā)電機的重量;如圖32所示,在第三 法蘭9的外圓周面上連接了兩個第八法蘭21,在第四法蘭10的外圓周面上連接了兩 個第九法蘭22,所述葉片3的下端通過第八法蘭21與第三法蘭9連接,葉片3的上 端通過第九法蘭22與第四法蘭10連接。設(shè)置第八法蘭21和第九法蘭22,方便葉片 3的安裝、拆卸和維修。
如圖5至圖6所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機葉片3,所述的葉片3由三個葉片單元31組成;如圖6,葉片單元31的橫截面為中間大兩端小的橄欖形,且兩小端中其中一 端為弧狀,另一端為尖端,葉片單元31采用這種橫截面結(jié)構(gòu),對風(fēng)能的利用率高。 所述的葉片單元31包括骨架101、葉身102、第一葉尖103及第二葉尖104;葉身102 安裝在骨架103上,骨架103處在葉身102內(nèi);所述的第一葉尖103設(shè)在葉身102 沿葉片單元31的徑向方向上的一端,第一葉尖103的尾部1031為所述的弧狀,第一 葉尖103的頭部1032伸入到葉身102內(nèi);所述的第二葉尖104設(shè)在葉身102沿葉片 單元31的徑向方向上與第一葉尖103相對的一端,第二葉尖104的尾部1041為所述 的尖端,第二葉尖104的頭部1042伸入到葉身102內(nèi);如圖6和圖8,在葉身102 和第一葉尖103之間設(shè)有第一導(dǎo)軌組(未示出),在葉身102和第二葉尖104之間設(shè) 有第二導(dǎo)軌組32;在骨架101和第一葉尖103之間設(shè)有第一液壓系統(tǒng)30,骨架101 和第二葉尖104之間設(shè)有第二液壓系統(tǒng)40,所述的第一液壓系統(tǒng)30包括第一液壓泵
(未示出)、第一液壓閥(未示出)、第一液壓管(未示出)及第一液壓缸301,如圖 9所示,所述的第一液壓缸301包括第一液壓缸體302、第一活塞303、第一活塞桿 304及第一密封裝置305,第一活塞303安裝在第一液壓缸體302內(nèi),第一活塞桿304 的一端與第一活塞303相連接,另一端與第一葉尖103連接在一起,第一液壓缸體 302固定在骨架101上,第一密封裝置305安裝在第一液壓缸體302的兩端,所述的 第二液壓系統(tǒng)40包括第二液壓泵(未示出)、第二液壓閥(未示出)、第二液壓管(未 示出)及第二液壓缸401,所述的第二液壓缸401包括第二液壓缸體402、第二活塞
(未示出)、第二活塞桿403及第二密封裝置(未示出),第二活塞安裝在第二液壓缸 體402內(nèi),第二活塞桿403的一端與第二活塞相連接,另一端與第二葉尖104連接在 一起,第二液壓缸體402固定在骨架101上,第二密封裝置安裝在第二液壓缸體402 的兩端;采用液壓系統(tǒng)作為運動裝置,能夠使用在大功率的設(shè)備上,其傳動的平穩(wěn)性 好,在運動時,能進行無極變速,并且由于液壓缸體內(nèi)的介質(zhì)是液壓油,能進行自動 潤滑,這樣,液壓系統(tǒng)的使用壽命長,因此,葉片的使用壽命也長。在骨架101和葉 身102之間還安裝有葉片加強筋50,這樣,能增大骨架101和葉身102之間的連接 強度;在葉身102的靠近第一葉尖103的一端部安裝有第一密封條60,在葉身102 靠近第二葉尖104的一端部安裝有第二密封條70,這樣,能防止雨水、塵埃進入到 葉片單元31內(nèi),垂直風(fēng)力發(fā)電機在工作時,能防止在葉片單元橫截面兩端形成對流 而影響垂直風(fēng)力發(fā)電機的工作效率。如圖4所示,在發(fā)電機單元2內(nèi)設(shè)有冷卻系統(tǒng),包括風(fēng)葉24、冷卻器25、密封 盤26、風(fēng)扇27及設(shè)在發(fā)電機定子2021、轉(zhuǎn)子2022、勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子 2032上的風(fēng)道15;如圖15所示,所述的風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上, 密封盤26固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于內(nèi)支架2012上端內(nèi)部勵磁機203的上 方,風(fēng)扇27安裝在密封盤26上;冷卻器25安裝在密封盤26上,且設(shè)在風(fēng)扇27的 上方;在內(nèi)支架2012的下端部上開有出風(fēng)口 29,內(nèi)支架2012的上端部上開有進風(fēng) 口 33,進風(fēng)口 33位于密封盤26的上方,所述的出風(fēng)口 28、進風(fēng)口 33與支架風(fēng)道 2013是相通的;在塔柱l內(nèi)設(shè)有外部冷卻器34,冷卻器25通過進液管35和出液管 36與外冷卻器34相連接。
如圖17所示,在所述塔柱1頂部設(shè)有起重機80,所述起重機80包括回轉(zhuǎn)塔架 801、起重臂802、平衡臂803、平衡重804、起重小車805、導(dǎo)軌806、吊鉤807、拉 索808、起升機構(gòu)809和控制系統(tǒng)(未示出)。所述回轉(zhuǎn)塔架801與塔柱1頂部連接, 起重臂802和平衡臂803安裝在回轉(zhuǎn)塔架801上,回轉(zhuǎn)塔架801可以360°轉(zhuǎn)動;平 衡重804安裝在平衡臂803的一端;導(dǎo)軌806設(shè)置在起重臂802上,起重小車805 設(shè)置于導(dǎo)軌806上,起重小車805可在導(dǎo)軌806上前后運動;吊鉤807設(shè)置于起重小 車805下方,吊鉤807與拉索808的一端連接,拉索808的另一端與起升機構(gòu)809 相連接,由起升機構(gòu)809控制吊鉤807的升降。另外,在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與平 衡臂803之間設(shè)有平衡臂拉桿810,平衡臂拉桿810 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連 接,平衡臂拉桿810另一端與平衡臂803固定連接;在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與起重 臂802之間設(shè)有起重臂拉桿811,起重臂拉桿811 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連接, 起重臂拉桿811另一端與起重臂802固定連接;平衡臂拉桿810和起重臂拉桿811 保證了起重機80的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和提高了起重機80的起重負(fù)載。
如圖32所示,在所述塔柱1內(nèi)部設(shè)有升降系統(tǒng),所述的升降系統(tǒng)為升降電梯37, 所述升降電梯37包括轎廂371和轎廂升降機構(gòu)372,轎廂371由轎廂升降機構(gòu)372 實現(xiàn)升降。
所述的第一軸承4、第二軸承5和第三軸承6的外圈設(shè)有剎車裝置(未示出)。 上面所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機運轉(zhuǎn)的過程主要包括風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電、對發(fā)電機的 冷卻、發(fā)電機作為電動機的啟動及對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測幾大部分。下面分 別說明幾大部分的工作原理。垂直風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電的工作原理葉片3在風(fēng)力的推動下開始旋轉(zhuǎn),葉片3旋 轉(zhuǎn)后產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過葉片3的上端傳給第四法蘭10及通過葉片 3的下端傳給第三法蘭9,此時,第三法蘭9和第四法蘭10跟隨葉片3—起旋轉(zhuǎn),傳 遞給第四法蘭10上的轉(zhuǎn)矩通過連接件23傳遞給第三法蘭9,第三法蘭9依次通過第 七法蘭13、第二法蘭8和第六法蘭12將轉(zhuǎn)矩傳給支架201,支架201帶動轉(zhuǎn)子2022 和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),使轉(zhuǎn)子2022繞著定子2021旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032繞勵磁 機定子2031旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032在旋轉(zhuǎn)過程中,勵磁機轉(zhuǎn)子2032中的勵磁機轉(zhuǎn) 子繞組產(chǎn)生交流電流,然后,經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流裝置161將交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鬏斔偷?發(fā)電機轉(zhuǎn)子2022的轉(zhuǎn)子繞組中,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組通入直流電后產(chǎn)生磁場,由于發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022的旋轉(zhuǎn)作用,發(fā)電機繞組將產(chǎn)生接近于正弦分布的磁場,發(fā)電機定子2021 上的發(fā)電機定子繞組做相對于發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組做切割磁場線運動,并在發(fā)電機定子繞 組內(nèi)感應(yīng)出三相交流電勢,從而達到發(fā)電的目的。此結(jié)構(gòu),由于設(shè)置了第三法蘭9、 第四法蘭10和連接件23,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不僅通過葉片3的下端傳到第三法蘭 9上,還通過葉片3的上端傳到第四法蘭10,第四法蘭10通過連接件23將轉(zhuǎn)矩傳給 第三法蘭9,這樣,就平衡了葉片3上端和下端的受力大小,使得葉片3不易變形, 因此,葉片3不易損壞,提高了垂直風(fēng)力發(fā)電機的壽命。如圖6所示,葉片3在旋轉(zhuǎn) 過程中,當(dāng)風(fēng)力小時,第一葉尖103和第二葉尖104為打開狀態(tài),這樣,葉片3迎風(fēng) 面的面積大,垂直風(fēng)力發(fā)電機的功率大;如圖7,當(dāng)風(fēng)力變大時,第一葉尖103在第 一液壓系統(tǒng)30的作用下沿第一導(dǎo)軌組向骨架101方向上運動,第一葉尖103收縮, 同時,第二葉尖104在第二液壓系統(tǒng)40的作用下沿第二導(dǎo)軌組2向骨架101方向運 動,第二葉尖104收縮,此時,葉片3的迎風(fēng)面的面積減小,垂直發(fā)電機的功率得到 自動的調(diào)整,采用這種結(jié)構(gòu),能防止因風(fēng)速過大而引起垂直風(fēng)力發(fā)電機失效。
冷卻系統(tǒng)的工作原理為風(fēng)扇27工作形成風(fēng)流,冷風(fēng)經(jīng)勵磁機轉(zhuǎn)子2032、勵 磁機定子2031、轉(zhuǎn)子2022和定子2021的風(fēng)道15到達發(fā)電機的下端,起到冷卻勵磁 機和發(fā)電機的作用,此時,冷風(fēng)變成熱風(fēng),經(jīng)出風(fēng)口29進入到支架風(fēng)道2013內(nèi),在 這里通過外支架2011與外界空氣進行熱交換,使風(fēng)流中的熱風(fēng)變成冷風(fēng),然后風(fēng)流 通過進風(fēng)口 33進入冷卻器25,在這里風(fēng)流被進一步的冷卻,然后經(jīng)風(fēng)扇27流入到 風(fēng)力發(fā)電機的內(nèi)腔中,形成內(nèi)循環(huán)。在轉(zhuǎn)子外支架2011外,由于設(shè)置了風(fēng)葉24,且 風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上,當(dāng)支架201旋轉(zhuǎn)時,風(fēng)葉24也跟隨一起旋轉(zhuǎn),這時,在風(fēng)葉24上形成上下的風(fēng)壓差,使得靠近發(fā)電機的外界空氣形成從 高壓向低壓流動的風(fēng)流,即形成外部循環(huán),這樣能提高內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)流與外界進行熱 交換的效率,因此,提高了對發(fā)電機的冷卻效果,提高了發(fā)電機的使用壽命。
外部冷卻器34和冷卻器25的工作過程為外部冷卻器34將冷卻液通過進夜管 35輸送到冷卻器25中,在冷卻器25中與內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)進行熱交換,然后變成熱水 經(jīng)出液管36流入到外部冷卻器34進行冷卻,然后如上述過程繼續(xù)循環(huán),這樣提高內(nèi) 循環(huán)中的風(fēng)流在冷卻器25中的冷卻效果,從而提高了對發(fā)電機的冷卻效果,增大發(fā) 電機的使用壽命。
發(fā)電機作為電動機的啟動的工作過程為(1)電動機運行如圖10所示,風(fēng)力 發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17斷開,勵磁機定子繞組 中的電流為零,發(fā)電機運行在電動模式,發(fā)電機定子繞組與電網(wǎng)17連接,電網(wǎng)17 通過雙向變頻器15向發(fā)電機定子繞組提供交流電流,這時在定子2021和轉(zhuǎn)子2022 的氣隙14內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)磁場與發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組及阻尼繞組38產(chǎn)生相對 運動,發(fā)電機繞組切割磁力線在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻力繞組閉合后在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)出現(xiàn)感應(yīng)電 流,旋轉(zhuǎn)磁場與感應(yīng)電流相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子2022旋轉(zhuǎn)起來, 實現(xiàn)異步運行,從而解決了風(fēng)力發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難的問題。發(fā)電機在作為 電動機運行時,通過調(diào)節(jié)雙向變頻器15的輸出頻率,來調(diào)節(jié)發(fā)電機作為電動機的轉(zhuǎn) 速。(2)發(fā)電機運行當(dāng)風(fēng)速變大后,發(fā)電機轉(zhuǎn)速滿足切入風(fēng)速時,首先讓發(fā)電機以 上述的電動機狀態(tài)運行,并且?guī)觿畲艡C轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出 交流電,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)整流裝置161的整流后,將直流的電流輸入到發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組中, 發(fā)電機定子繞組感應(yīng)出三相交流電。此時,控制雙向變頻器15暫時停止工作,發(fā)電 機退出電動機工作狀態(tài),由葉片3產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動支架201旋轉(zhuǎn),支架201帶動發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),并讓勵磁控制裝置16投入工作,發(fā)電機幵始 以同步發(fā)電機運行。從電動機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機后,重新讓雙向變頻器15投入工作,發(fā) 電機定子繞組中三相交流電經(jīng)過雙向變頻器15整流、濾波后,接入電網(wǎng)17,實行發(fā) 電機運行。當(dāng)風(fēng)速改變時,發(fā)電機的轉(zhuǎn)速也隨之變化,發(fā)電機定子繞組中感應(yīng)電流的 頻率也跟著改變,此時可以調(diào)節(jié)雙向變頻器15的工作參數(shù),保證輸出的頻率不變, 實現(xiàn)變速恒頻運行。當(dāng)發(fā)電機運行在發(fā)電機狀態(tài)時,通過調(diào)節(jié)勵磁控制裝置16的電流輸出,來調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組所獲得的勵磁電流,從而實現(xiàn)發(fā)電機輸出功率的調(diào)節(jié)。 (3)當(dāng)風(fēng)速超出一定范圍時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17之間連接斷開,雙向變頻 器15與發(fā)電機之間也斷開,發(fā)電系統(tǒng)不消耗電能,也不輸出電能,同時,剎車裝置 也能限制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,避免風(fēng)力發(fā)鬼機被損壞。
對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測的通過升降系統(tǒng)和起重機80來實現(xiàn)的,其實現(xiàn) 過程為操作人員通過升降系統(tǒng)能到達塔柱l中的任何一個發(fā)電機單元2,還能夠達 到起重機90,操作人員能夠在起重機90中的吊鉤807上進行操作,所述的吊鉤807 通過拉索808與起升機構(gòu)809連接,這樣,能夠調(diào)節(jié)吊鉤807在垂直方向的位置,在 導(dǎo)軌806上設(shè)了起重小車805,起重小車805能在導(dǎo)軌806上滑動,這樣,能夠調(diào)節(jié) 吊鉤807在水平方向的位置,由于回轉(zhuǎn)塔架801能36(T旋轉(zhuǎn),因此,操作人員能在 垂直風(fēng)力發(fā)電機上的任何地方進行維修和檢測,不需要另外搭建維修塔架和其他的大 型設(shè)備,大大節(jié)約了維修成本和維修、檢測時間。
第五實施方式
如圖30至圖32所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機,包括塔柱1、 一個以上的發(fā)電機單元2、 二片以上的葉片3、第一軸承4、第二軸承5、第三軸承6、第一法蘭7、第二法蘭8、 第三法蘭9、第四法蘭IO、第五法蘭ll、第六法蘭12、第七法蘭13,在本實施方式 中,發(fā)電機單元2為兩個,葉片3為兩片,塔柱1的中心軸線與水平面垂直,所述的 塔柱l為空心結(jié)構(gòu)。采用兩個發(fā)電機單元2,增大了發(fā)電量,且兩個發(fā)電單元2都安 裝在塔柱1上,大大減少了占地面積,節(jié)約了土地資源。
如圖32和圖4所示,所述的發(fā)電機單元2包括支架201、發(fā)電機202及勵磁機
203。
見圖32和圖4所示,所述的支架201由外支架2011和內(nèi)支架2012構(gòu)成,外支 架2011設(shè)在內(nèi)支架2012之外,外支架2011和內(nèi)支架2012之間形成支架風(fēng)道2013。
見圖32和圖4所示,所述的發(fā)電機202包括定子2021和轉(zhuǎn)子2022,定子2021 固定套裝在塔柱1的外壁上,轉(zhuǎn)子2022設(shè)在定子2021外,且固定安裝在內(nèi)支架2012 的內(nèi)壁上,定子2021內(nèi)設(shè)有發(fā)電機定子繞組(未示出),轉(zhuǎn)子2022內(nèi)設(shè)有發(fā)電機轉(zhuǎn) 子繞組(未示出),定子2021和轉(zhuǎn)子2022之間具有氣隙14,所述的定子2021和轉(zhuǎn) 子2022內(nèi)設(shè)有風(fēng)道15;在轉(zhuǎn)子2022上安裝了阻尼繞組38,如圖13和圖14所示,阻尼繞組38包括端環(huán)381和阻尼條382,阻尼條382安裝在端環(huán)381上。
見圖32和圖4所示,所述的勵磁機203包括勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032, 勵磁機定子2031固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機轉(zhuǎn)子2032設(shè)在勵磁機定子2031 外,且固定安裝在內(nèi)支架2012的內(nèi)壁上,勵磁機定子2031內(nèi)設(shè)有勵磁機定子繞組(未 示出),勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有勵磁機轉(zhuǎn)子繞組(未示出),勵磁機定子2031和勵磁 機轉(zhuǎn)子2032之間具有氣隙14,所述的勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有風(fēng) 道15;如圖32所示,所述的勵磁機203安裝在發(fā)電機202的上方,當(dāng)然,見圖16 所示,勵磁機203還可安裝在發(fā)電機202的下方。
如圖10所示,發(fā)電機定子繞組通過雙向變頻器15與電網(wǎng)17聯(lián)接,發(fā)電機定子 繞組通過雙向變頻器15和勵磁機控制裝置16與勵磁機定子繞組聯(lián)接;發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞 組通過旋轉(zhuǎn)整流裝置161與勵磁機轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)接。
如圖32所示,在發(fā)電機定子2021的下端面上設(shè)有定子托座2023,定子托座2023 固定套裝在塔柱1的外壁上,定子托座2023起到承托定子2021的作用,提高了定子 2021安裝在塔柱1上的牢固性及位置準(zhǔn)確性;在勵磁機定子2031的下端面上設(shè)有勵 磁機定子托座2033,勵磁機定子托座2033固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機定子 托座2033起到承托勵磁機定子2031的作用,提高了勵磁機定子2031安裝在塔柱1 上的牢固性及位置準(zhǔn)確性。
如圖32和圖4所示,所述的第五法蘭11、第一法蘭7、第一軸承4從上至下依 次設(shè)在支架201的下方;第五法蘭11的上端面通過焊接與支架201的下端面連接; 所述的第一法蘭7的上下兩端橫截面不相等,如圖4所示,第一法蘭7呈錐臺形,如 圖18和19所示,第一法蘭7呈喇叭形,如圖20所示,第一法蘭7為"凸"字型, 如圖21所示,第一法蘭7為臺階型,當(dāng)然,第一法蘭7不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述 的第一法蘭7的大端通過螺栓或焊接與第五法蘭11連接,第一法蘭7的小端通過螺 栓或焊接或過盈配合與第一軸承4的外圈連接;所述的第一軸承4的內(nèi)圈固定套裝在 塔柱l的外壁上,在第一軸承4內(nèi)圈的下端面設(shè)有設(shè)有第一軸承托座18,第一軸承 托座18固定套裝在塔柱1外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第一法蘭7,第一法蘭7的大端到小端的橫截面為均勻過 渡,在第一法蘭7內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,增大了第一法蘭的強度,能夠承 受較大的力,同時,減小了第一軸承4外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本;采用"凸"字型或臺階型,第一法蘭7能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單, 因此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第五法蘭ll,方便了第一法蘭7和 支架201的連接;所述的第一軸承托座18用于承托第一軸承4及其作用在第一軸承 4上的所有部件,因此,提高了第一軸承4的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提 高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖32和圖4所示,第六法蘭12、第二法蘭8、第二軸承5從下至上依次設(shè)在 支架201的上方;第六法蘭12通過焊接連接在支架201的上端面上,所述的第六法 蘭12的上下兩端橫截面不相等,如圖32和圖4所示,第二法蘭8呈錐臺形,如圖 18和圖19所示,第二法蘭8呈喇叭形,如圖20所示,第二法蘭8為"凸"字型, 如圖21所示,第二法蘭8為臺階型,當(dāng)然,第二法蘭8不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述 的第二法蘭8的大端通過螺栓或焊接連接在第六法蘭12上;所述第二軸承8的內(nèi)圈 固定套裝在塔柱1的外壁上;所述的第七法蘭13采用過盈配合套設(shè)在第二軸承5外 圈的外壁上,第七法蘭13的下端面通過螺栓或焊接連接在第二法蘭8的小端上;在 第二軸承5的內(nèi)圈下端面上設(shè)有第二軸承托座19,第二軸承托座19固定套裝在塔柱 1的外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第二法蘭8,第二法蘭8的大端到小端的橫截面為均勻過 渡,在第二法蘭8內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,增大了第二法蘭的強度,能夠承 受較大的力,同時,減小了第二軸承5外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本; 釆用"凸"字型或臺階型,第二法蘭8能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單, 因此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第六法蘭12,方便了第二法蘭8和 支架201的連接;所述的第二軸承托座19用于承托第二軸承5及其作用在第二軸承 5上的所有部件,因此,提高了第二軸承5的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提 高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖32所示,所述的第三軸承6的內(nèi)圈固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于第 二軸承5的上方,在第三軸承6內(nèi)圈的下端面上設(shè)有第三軸承托座20,第三軸承托 座20固定套裝在塔柱1的外壁上,第三軸承托座20用于承托第三軸承6及其作用在 第三軸承6上的所有部件,因此,提高了第三軸承6的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并 且,也提高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
所述的第七法蘭13的上端面上通過螺栓或焊接連接了第三法蘭9,在第三軸承6的外圈通過螺栓或焊接連接了第四法蘭10,在第三法蘭9和第四法蘭10之間設(shè)有傳 遞轉(zhuǎn)矩的連接件23,如圖12所示,所示的連接件23為空心管,如圖11所示,所述 的連接件23包括二根以上的連接桿231,所述連接桿231的上端與第四法蘭10相連 接,連接桿231的下端與第三法蘭9相連接,所述的連接桿231設(shè)置在塔柱1外且與 塔柱1橫截面同心的圓周上,在連接桿231上焊接了加強筋232,以增強連接件23 的強度;采用空心管作為連接件23,其結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,生產(chǎn)成本低,并且空 心管跟隨第三法蘭9和第四法蘭10 —起旋轉(zhuǎn)時,不會在空心管處形成旋轉(zhuǎn)阻力而影 響風(fēng)力發(fā)電機的功率,因此,大大提高了風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率;用多根連接桿231 作為連接件,其結(jié)構(gòu)簡單,且能減輕垂直風(fēng)力發(fā)電機的重量;如圖32所示,在第三 法蘭9的外圓周面上連接了兩個第八法蘭21,在第四法蘭10的外圓周面上連接了兩 個第九法蘭22,所述葉片3的下端通過第八法蘭21與第三法蘭9連接,葉片3的上 端通過第九法蘭22與第四法蘭10連接。設(shè)置第八法蘭21和第九法蘭22,方便葉片 3的安裝、拆卸和維修。
如圖5、圖22至圖25所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機葉片3,所述的葉片3由三個葉片 單元31組成;如圖22,葉片單元31的橫截面為中間大兩端小的橄欖形,且兩小端 中其中一端為弧狀,另一端為尖端,葉片單元31采用這種橫截面結(jié)構(gòu),對風(fēng)能的利 用率高。所述的葉片單元31包括骨架101、葉身102、第一葉尖103及第二葉尖104; 葉身102安裝在骨架103上,骨架103處在葉身102內(nèi);所述的第一葉尖103設(shè)在葉 身102沿葉片單元31的徑向方向上的一端,第一葉尖103的尾部1031為所述的弧狀, 第一葉尖103的頭部1032伸入到葉身102內(nèi);所述的第二葉尖104設(shè)在葉身102沿 葉片單元31的徑向方向上與第一葉尖103相對的一端,第二葉尖104的尾部1041 為所述的尖端,第二葉尖104的頭部1042伸入到葉身102內(nèi);如圖22和圖25,在 葉身102和第一葉尖103之間設(shè)有第一導(dǎo)軌組(未示出),在葉身102和第二葉尖104 之間設(shè)有第二導(dǎo)軌組32;在骨架101和第一葉尖103之間設(shè)有第一氣壓系統(tǒng)95,骨 架101和第二葉尖104之間設(shè)有第二氣壓系統(tǒng)96,所述的第一氣壓系統(tǒng)95包括第一 空氣壓縮機(未示出)及第一氣壓缸lll,如圖25所示,所述的第一氣壓缸lll包 括第一氣壓缸體112、第一氣壓活塞113、第一氣壓活塞桿114及第一氣壓密封裝置 115,第一氣壓活塞113安裝在第一氣壓缸體112內(nèi),第一氣壓活塞桿114的一端與 第一氣壓活塞113相連接,另一端與第一葉尖103連接在一起,第一氣壓缸體112固定在骨架101上,第一密封裝置115安裝在第一氣壓缸體112的兩端,所述的第二 氣壓系統(tǒng)96包括第二空氣壓縮機(未示出)及第二氣壓缸121,所述的第二氣壓缸 121包括第二氣壓缸體122、第二氣壓活塞(未示出)、第二氣壓活塞桿123及第二氣 壓密封裝置(未示出),第二氣壓活塞安裝在第二氣壓缸體122內(nèi),第二氣壓活塞桿 123的一端與第二氣壓活塞相連接,另一端與第二葉尖104連接在一起,第二氣壓缸 體122固定在骨架101上,第二密封裝置安裝在第二氣壓缸體122的兩端;采用氣壓 缸系統(tǒng)作為運動裝置,由于其動力介質(zhì)為氣體,因此,質(zhì)量輕,介質(zhì)的資源豐富,無 污染,由于氣體的黏度小,因此,氣體與氣壓缸體的阻力小。在骨架101和葉身102 之間還安裝有葉片加強筋50,這樣,能增大骨架101和葉身102之間的連接強度; 在葉身102的靠近第一葉尖103的一端部安裝有第一密封條60,在葉身102的靠近 第二葉尖104的一端部安裝有第一密封條70,這樣,能防止雨水、塵埃進入到葉片 單元內(nèi),垂直風(fēng)力發(fā)電機在工作時,能防止在葉片單元橫截面兩端形成對流而影響垂 直風(fēng)力發(fā)電機的工作效率。
如圖4所示,在發(fā)電機單元2內(nèi)設(shè)有冷卻系統(tǒng),包括風(fēng)葉24、冷卻器25、密封 盤26、風(fēng)扇27及設(shè)在發(fā)電機定子2021、轉(zhuǎn)子2022、勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子 2032上的風(fēng)道15;如圖15所示,所述的風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上, 密封盤26固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于內(nèi)支架2012上端內(nèi)部勵磁機203的上 方,風(fēng)扇27安裝在密封盤26上;冷卻器25安裝在密封盤26上,且設(shè)在風(fēng)扇'27的 上方;在內(nèi)支架2012的下端部上開有出風(fēng)口 29,內(nèi)支架2012的上端部上開有進風(fēng) 口 33,進風(fēng)口 33位于密封盤26的上方,所述的出風(fēng)口 28、進風(fēng)口 33與支架風(fēng)道 2013是相通的;在塔柱1內(nèi)設(shè)有外部冷卻器34,冷卻器25通過進液管35和出液管 36與外冷卻器34相連接。
如圖17所示,在所述塔柱1頂部設(shè)有起重機80,所述起重機80包括回轉(zhuǎn)塔架 801、起重臂802、平衡臂803、平衡重804、起重小車805、導(dǎo)軌806、吊鉤807、拉 索808、起升機構(gòu)809和控制系統(tǒng)(未示出)。所述回轉(zhuǎn)塔架801與塔柱1頂部連接, 起重臂802和平衡臂803安裝在回轉(zhuǎn)塔架801上,回轉(zhuǎn)塔架801可以360°轉(zhuǎn)動;平 衡重804安裝在平衡臂803的一端;導(dǎo)軌806設(shè)置在起重臂802上,起重小車805 設(shè)置于導(dǎo)軌806上,起重小車805可在導(dǎo)軌806上前后運動;吊鉤807設(shè)置于起重小 車805下方,吊鉤807與拉索808的一端連接,拉索808的另一端與起升機構(gòu)809相連接,由起升機構(gòu)809控制吊鉤807的升降。另外,在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與平 衡臂803之間設(shè)有平衡臂拉桿810,平衡臂拉桿810 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連 接,平衡臂拉桿810另一端與平衡臂803固定連接;在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與起重 臂802之間設(shè)有起重臂拉桿811 ,起重臂拉桿811 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連接, 起重臂拉桿811另一端與起重臂802固定連接;平衡臂拉桿810和起重臂拉桿811 保證了起重機80的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和提高了起重機80的起重負(fù)載。
如圖32所示,在所述塔柱1內(nèi)部設(shè)有升降系統(tǒng),所述的升降系統(tǒng)為升降電梯37, 所述升降電梯37包括轎廂371和轎廂升降機構(gòu)372,轎廂371由轎廂升降機構(gòu)372 實現(xiàn)升降。
所述的第一軸承4、第二軸承5和第三軸承6的外圈設(shè)有剎車裝置(未示出)。 上面所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機運轉(zhuǎn)的過程主要包括風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電、對發(fā)電機的 冷卻、發(fā)電機作為電動機的啟動及對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測幾大部分。下面分 別說明幾大部分的工作原理。
垂直風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電的工作原理葉片3在風(fēng)力的推動下開始旋轉(zhuǎn),葉片3旋 轉(zhuǎn)后產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過葉片3的上端傳給第四法蘭10及通過葉片 3的下端傳給第三法蘭9,此時,第三法蘭9和第四法蘭10跟隨葉片3—起旋轉(zhuǎn),傳 遞給第四法蘭10上的轉(zhuǎn)矩通過連接件23傳遞給第三法蘭9,第三法蘭9依次通過第 七法蘭13、第二法蘭8和第六法蘭12將轉(zhuǎn)矩傳給支架201,支架201帶動轉(zhuǎn)子2022 和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),使轉(zhuǎn)子2022繞著定子2021旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032繞勵磁 機定子2031旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032在旋轉(zhuǎn)過程中,勵磁機轉(zhuǎn)子2032中的勵磁機轉(zhuǎn) 子繞組產(chǎn)生交流電流,然后,經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流裝置161將交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鬏斔偷?發(fā)電機轉(zhuǎn)子2022的轉(zhuǎn)子繞組中,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組通入直流電后產(chǎn)生磁場,由于發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022的旋轉(zhuǎn)作用,發(fā)電機繞組將產(chǎn)生接近于正弦分布的磁場,發(fā)電機定子2021 上的發(fā)電機定子繞組做相對于發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組做切割磁場線運動,并在發(fā)電機定子繞 組內(nèi)感應(yīng)出三相交流電勢,從而達到發(fā)電的目的。此結(jié)構(gòu),由于設(shè)置了第三法蘭9、 第四法蘭10和連接件23,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不僅通過葉片3的下端傳到第三法蘭 9上,還通過葉片3的上端傳到第四法蘭10,第四法蘭10通過連接件23將轉(zhuǎn)矩傳給 第三法蘭9,這樣,就平衡了葉片3上端和下端的受力大小,使得葉片3不易變形, 因此,葉片3不易損壞,提高了垂直風(fēng)力發(fā)電機的壽命。如圖6所示,葉片3在旋轉(zhuǎn)過程中,當(dāng)風(fēng)力小時,第一葉尖103和第二葉尖104為打開狀態(tài),這樣,葉片3迎風(fēng) 面的面積大,垂直風(fēng)力發(fā)電機的功率大;如圖7,當(dāng)風(fēng)力變大時,第一葉尖103在第 一氣壓系統(tǒng)95的作用下沿第一導(dǎo)軌組向骨架101方向上運動,第一葉尖103收縮, 同時,第二葉尖104在第二氣壓系統(tǒng)96的作用下沿第二導(dǎo)軌組2向骨架101方向運 動,第二葉尖104收縮,此時,葉片3的迎風(fēng)面的面積減小,垂直發(fā)電機的功率得到 自動的調(diào)整,采用這種結(jié)構(gòu),能防止因風(fēng)速過大而引起垂直風(fēng)力發(fā)電機失效。
冷卻系統(tǒng)的工作原理為風(fēng)扇27工作形成風(fēng)流,冷風(fēng)經(jīng)勵磁機轉(zhuǎn)子2032、勵 磁機定子2031、轉(zhuǎn)子2022和定子2021的風(fēng)道15到達發(fā)電機的下端,起到冷卻勵磁 機和發(fā)電機的作用,此時,冷風(fēng)變成熱風(fēng),經(jīng)出風(fēng)口29進入到支架風(fēng)道2013內(nèi),在 這里通過外支架2011與外界空氣進行熱交換,使風(fēng)流中的熱風(fēng)變成冷風(fēng),然后風(fēng)流 通過進風(fēng)口 33進入冷卻器25,在這里風(fēng)流被進一步的冷卻,然后經(jīng)風(fēng)扇27流入到 風(fēng)力發(fā)電機的內(nèi)腔中,形成內(nèi)循環(huán)。在轉(zhuǎn)子外支架2011外,由于設(shè)置了風(fēng)葉24,且 風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上,當(dāng)支架201旋轉(zhuǎn)時,風(fēng)葉24也跟隨一 起旋轉(zhuǎn),這時,在風(fēng)葉24上形成上下的風(fēng)壓差,使得靠近發(fā)電機的外界空氣形成從 高壓向低壓流動的風(fēng)流,即形成外部循環(huán),這樣能提高內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)流與外界進行熱 交換的效率,因此,提高了對發(fā)電機的冷卻效果,提高了發(fā)電機的使用壽命。
外部冷卻器34和冷卻器25的工作過程為外部冷卻器34將冷卻液通過進夜管 35輸送到冷卻器25中,在冷卻器25中與內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)進行熱交換,然后變成熱水 經(jīng)出液管36流入到外部冷卻器34進行冷卻,然后如上述過程繼續(xù)循環(huán),這樣提高內(nèi) 循環(huán)中的風(fēng)流在冷卻器25中的冷卻效果,從而提高了對發(fā)電機的冷卻效果,增大發(fā) 電機的使用壽命。
發(fā)電機作為電動機的啟動的工作過程為(1)電動機運行如圖10所示,風(fēng)力 發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17斷開,勵磁機定子繞組 中的電流為零,發(fā)電機運行在電動模式,發(fā)電機定子繞組與電網(wǎng)17連接,電網(wǎng)17 通過雙向變頻器15向發(fā)電機定子繞組提供交流電流,這時在定子2021和轉(zhuǎn)子2022 的氣隙14內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)磁場與發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組及阻尼繞組38產(chǎn)生相對 運動,發(fā)電機繞組切割磁力線在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢, 發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻力繞組閉合后在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)出現(xiàn)感應(yīng)電 流,旋轉(zhuǎn)磁場與感應(yīng)電流相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子2022旋轉(zhuǎn)起來,實現(xiàn)異步運行,從而解決了風(fēng)力發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難的問題。發(fā)電機在作為 電動機運行時,通過調(diào)節(jié)雙向變頻器15的輸出頻率,來調(diào)節(jié)發(fā)電機作為電動機的轉(zhuǎn) 速。(2)發(fā)電機運行當(dāng)風(fēng)速變大后,發(fā)電機轉(zhuǎn)速滿足切入風(fēng)速時,首先讓發(fā)電機以 上述的電動機狀態(tài)運行,并且?guī)觿畲艡C轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出 交流電,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)整流裝置161的整流后,將直流的電流輸入到發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組中, 發(fā)電機定子繞組感應(yīng)出三相交流電。此時,控制雙向變頻器15暫時停止工作,發(fā)電 機退出電動機工作狀態(tài),由葉片3產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動支架201旋轉(zhuǎn),支架201帶動發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),并讓勵磁控制裝置16投入工作,發(fā)電機開始 以同步發(fā)電機運行。從電動機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機后,重新讓雙向變頻器15投入工作,發(fā) 電機定子繞組中三相交流電經(jīng)過雙向變頻器15整流、濾波后,接入電網(wǎng)17,實行發(fā) 電機運行。當(dāng)風(fēng)速改變時,發(fā)電機的轉(zhuǎn)速也隨之變化,發(fā)電機定子繞組中感應(yīng)電流的 頻率也跟著改變,此時可以調(diào)節(jié)雙向變頻器15的工作參數(shù),保證輸出的頻率不變, 實現(xiàn)變速恒頻運行。當(dāng)發(fā)電機運行在發(fā)電機狀態(tài)時,通過調(diào)節(jié)勵磁控制裝置16的電 流輸出,來調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組所獲得的勵磁電流,從而實現(xiàn)發(fā)電機輸出功率的調(diào)節(jié)。 (3)當(dāng)風(fēng)速超出一定范圍時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17之間連接斷開,雙向變頻 器15與發(fā)電機之間也斷開,發(fā)電系統(tǒng)不消耗電能,也不輸出電能,同時,剎車裝置 也能限制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,避免風(fēng)力發(fā)電機被損壞。
對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測的通過升降系統(tǒng)和起重機80來實現(xiàn)的,其實現(xiàn) 過程為操作人員通過升降系統(tǒng)能到達塔柱l中的任何一個發(fā)電機單元2,還能夠達 到起重機90,操作人員能夠在起重機90中的吊鉤807上進行操作,所述的吊鉤807 通過拉索808與起升機構(gòu)809連接,這樣,能夠調(diào)節(jié)吊鉤807在垂直方向的位置,在 導(dǎo)軌806上設(shè)了起重小車805,起重小車805能在導(dǎo)軌806上滑動,這樣,能夠調(diào)節(jié) 吊鉤807在水平方向的位置,由于回轉(zhuǎn)塔架801能360°旋轉(zhuǎn),因此,操作人員能在 垂直風(fēng)力發(fā)電機上的任何地方進行維修和檢測,不需要另外搭建維修塔架和其他的大 型設(shè)備,大大節(jié)約了維修成本和維修、檢測時間。
第六實施方式
如圖30至圖32所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機,包括塔柱1、一個以上的發(fā)電機單元2、 二片以上的葉片3、第一軸承4、第二軸承5、第三軸承6、第一法蘭7、第二法蘭8、第三法蘭9、第四法蘭IO、第五法蘭ll、第六法蘭12、第七法蘭13,在本實施方式 中,發(fā)電機單元2為兩個,葉片3為兩片,塔柱1的中心軸線與水平面垂直,所述的 塔柱l為空心結(jié)構(gòu)。采用兩個發(fā)電機單元2,增大了發(fā)電量,且兩個發(fā)電單元2都安 裝在塔柱1上,大大減少了占地面積,節(jié)約了土地資源。
如圖32和圖4所示,所述的發(fā)電機單元2包括支架201、發(fā)電機202及勵磁機
203。
見圖32和圖4所示,所述的支架201由外支架2011和內(nèi)支架2012構(gòu)成,外支 架2011設(shè)在內(nèi)支架2012之外,外支架2011和內(nèi)支架2012之間形成支架風(fēng)道2013。
見圖32和圖4所示,所述的發(fā)電機202包括定子2021和轉(zhuǎn)子2022,定子2021 固定套裝在塔柱1的外壁上,轉(zhuǎn)子2022設(shè)在定子2021夕卜,且固定安裝在內(nèi)支架2012 的內(nèi)壁上,定子2021內(nèi)設(shè)有發(fā)電機定子繞組(未示出),轉(zhuǎn)子2022內(nèi)設(shè)有發(fā)電機轉(zhuǎn) 子繞組(未示出),定子2021和轉(zhuǎn)子2022之間具有氣隙14,所述的定子2021和轉(zhuǎn) 子2022內(nèi)設(shè)有風(fēng)道15;在轉(zhuǎn)子2022上安裝了阻尼繞組38,如圖13和圖14所示, 阻尼繞組38包括端環(huán)381和阻尼條382,阻尼條382安裝在端環(huán)381上。
見圖32和圖4所示,所述的勵磁機203包括勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032, 勵磁機定子2031固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機轉(zhuǎn)子2032設(shè)在勵磁機定子2031 外,且固定安裝在內(nèi)支架2012的內(nèi)壁上,勵磁機定子2031內(nèi)設(shè)有勵磁機定子繞組(未 示出),勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有勵磁機轉(zhuǎn)子繞組(未示出),勵磁機定子2031和勵磁 機轉(zhuǎn)子2032之間具有氣隙14,所述的勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子2032內(nèi)設(shè)有風(fēng) 道15;如圖32所示,所述的勵磁機203安裝在發(fā)電機202的上方,當(dāng)然,見圖16 所示,勵磁機203還可安裝在發(fā)電機202的下方。
如圖IO所示,發(fā)電機定子繞組通過雙向變頻器15與電網(wǎng)17聯(lián)接,發(fā)電機定子 繞組通過雙向變頻器15和勵磁機控制裝置16與勵磁機定子繞組聯(lián)接;發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞 組通過旋轉(zhuǎn)整流裝置161與勵磁機轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)接。
如圖32所示,在發(fā)電機定子2021的下端面上設(shè)有定子托座2023,定子托座2023 固定套裝在塔柱1的外壁上,定子托座2023起到承托定子2021的作用,提高了定子 2021安裝在塔柱1上的牢固性及位置準(zhǔn)確性;在勵磁機定子2031的下端面上設(shè)有勵 磁機定子托座2033,勵磁機定子托座2033固定套裝在塔柱1的外壁上,勵磁機定子 托座2033起到承托勵磁機定子2031的作用,提高了勵磁機定子2031安裝在塔柱1上的牢固性及位置準(zhǔn)確性。
如圖32和圖4所示,所述的第五法蘭11、第一法蘭7、第一軸承4從上至下依 次設(shè)在支架201的下方;第五法蘭11的上端面通過焊接與支架201的下端面連接; 所述的第一法蘭7的上下兩端橫截面不相等,如圖4所示,第一法蘭7呈錐臺形,如 圖18和19所示,第一法蘭7呈喇叭形,如圖20所示,第一法蘭7為"凸"字型, 如圖21所示,第一法蘭7為臺階型,當(dāng)然,第一法蘭7不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述 的第一法蘭7的大端通過螺栓或焊接與第五法蘭11連接,第一法蘭7的小端通過螺 栓或焊接或過盈配合與第一軸承4的外圈連接;所述的第一軸承4的內(nèi)圈固定套裝在 塔柱1的外壁上,在第一軸承4內(nèi)圈的下端面設(shè)有設(shè)有第一軸承托座18,第一軸承 托座18固定套裝在塔柱1外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第一法蘭7,第一法蘭7的大端到小端的橫截面為均勻過 渡,在第一法蘭7內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,增大了第一法蘭的強度,能夠承 受較大的力,同時,減小了第一軸承4外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本; 采用"凸"字型或臺階型,第一法蘭7能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單, 因此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第五法蘭ll,方便了第一法蘭7和 支架201的連接;所述的第一軸承托座18用于承托第一軸承4及其作用在第一軸承 4上的所有部件,因此,提高了第一軸承4的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提 高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖32和圖4所示,第六法蘭12、第二法蘭8、第二軸承5從下至上依次設(shè)在 支架201的上方;第六法蘭12通過焊接連接在支架201的上端面上,所述的第六法 蘭12的上下兩端橫截面不相等,如圖32和圖4所示,第二法蘭8呈錐臺形,如圖 18和圖19所示,第二法蘭8呈喇叭形,如圖20所示,第二法蘭8為"凸"字型, 如圖21所示,第二法蘭8為臺階型,當(dāng)然,第二法蘭8不限于上述四種結(jié)構(gòu),所述 的第二法蘭8的大端通過螺栓或焊接連接在第六法蘭12上;所述第二軸承8的內(nèi)圈 固定套裝在塔柱1的外壁上;所述的第七法蘭13采用過盈配合套設(shè)在第二軸承5外 圈的外壁上,第七法蘭13的下端面通過螺栓或焊接連接在第二法蘭8的小端上;在 第二軸承5的內(nèi)圈下端面上設(shè)有第二軸承托座19,第二軸承托座19固定套裝在塔柱 1的外壁上。
采用錐臺型或喇叭形的第二法蘭8,第二法蘭8的大端到小端的橫截面為均勻過渡,在第二法蘭8內(nèi)不會產(chǎn)生明顯的內(nèi)應(yīng)力,因此,增大了第二法蘭的強度,能夠承 受較大的力,同時,減小了第二軸承5外圈的尺寸,降低了垂直風(fēng)力發(fā)電機的成本; 采用"凸"字型或臺階型,第二法蘭8能夠用普通的設(shè)備進行加工,加工工序簡單, 因此,降低了法蘭的加工成本和加工時間;設(shè)置第六法蘭12,方便了第二法蘭8和 支架201的連接;所述的第二軸承托座19用于承托第二軸承5及其作用在第二軸承 5上的所有部件,因此,提高了第二軸承5的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并且,也提 高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
如圖32所示,所述的第三軸承6的內(nèi)圈固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于第 二軸承5的上方,在第三軸承6內(nèi)圈的下端面上設(shè)有第三軸承托座20,第三軸承托 座20固定套裝在塔柱1的外壁上,第三軸承托座20用于承托第三軸承6及其作用在 第三軸承6上的所有部件,因此,提高了第三軸承6的安裝牢固性和位置準(zhǔn)確性,并 且,也提高了發(fā)電機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
所述的第七法蘭13的上端面上通過螺栓或焊接連接了第三法蘭9,在第三軸承 6的外圈通過螺栓或焊接連接了第四法蘭10,在第三法蘭9和第四法蘭10之間設(shè)有 傳遞轉(zhuǎn)矩的連接件23,如圖12所示,所示的連接件23為空心管,如圖11所示,所 述的連接件23包括二根以上的連接桿231,所述連接桿231的上端與第四法蘭10相 連接,連接桿231的下端與第三法蘭9相連接,所述的連接桿231設(shè)置在塔柱1外且 與塔柱1橫截面同心的圓周上,在連接桿231上焊接了加強筋232,以增強連接件23 的強度;采用空心管作為連接件23,其結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,生產(chǎn)成本低,并且空 心管跟隨第三法蘭9和第四法蘭10 —起旋轉(zhuǎn)時,不會在空心管處形成旋轉(zhuǎn)阻力而影 響風(fēng)力發(fā)電機的功率,因此,大大提高了風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率;用多根連接桿231 作為連接件,其結(jié)構(gòu)簡單,且能減輕垂直風(fēng)力發(fā)電機的重量;如圖32所示,在第三 法蘭9的外圓周面上連接了兩個第八法蘭21,在第四法蘭10的外圓周面上連接了兩 個第九法蘭22,所述葉片3的下端通過第八法蘭21與第三法蘭9連接,葉片3的上 端通過第九法蘭22與第四法蘭10連接。設(shè)置第八法蘭21和第九法蘭22,方便葉片 3的安裝、拆卸和維修。
如圖5、圖26至圖29所示的垂直風(fēng)力發(fā)電機葉片1所述的葉片由三個葉片單 元31組成;如圖26,葉片單元31的橫截面為中間大兩端小的橄欖形,且兩小端中 其中一端為弧狀,另一端為尖端,葉片單元31采用這種橫截面結(jié)構(gòu),對風(fēng)能的利用率高。所述的葉片單元31包括骨架101、葉身102、第一葉尖103及第二葉尖104; 葉身102安裝在骨架103上,骨架103處在葉身102內(nèi);所述的第一葉尖103設(shè)在葉 身102沿葉片單元31的徑向方向上的一端,第一葉尖103的尾部1031為所述的弧狀, 第一葉尖103的頭部1032伸入到葉身102內(nèi);所述的第二葉尖104設(shè)在葉身102沿 葉片單元31的徑向方向上與第一葉尖103相對的一端,第二葉尖104的尾部1041 為所述的尖端,第二葉尖104的頭部1042伸入到葉身102內(nèi);如圖26和圖29,在 葉身102和第一葉尖103之間設(shè)有第一導(dǎo)軌組(未示出),在葉身102和第二葉尖104 之間設(shè)有第二導(dǎo)軌組32;如圖26所示,在骨架101和第一葉尖103之間設(shè)有包括第 一絲桿2100、第一螺母2200、第一電機2300、兩個以上的第一直線軸承2400及與 第一直線軸承數(shù)量相等的第一軸承座2500的第一運動裝置,所述的第一直線軸承 2400為兩個,相對應(yīng)的第一軸承座2500也為兩個,所述的第一軸承座2500安裝在 葉身102上,第一直線軸承2400安裝在第一軸承座2500內(nèi),所述的第一螺母2200 安裝在第一葉尖103上,所述第一絲桿2100的一端與第一電機2300相連接,第一絲 桿2100穿過第一直線軸承2400,第一絲桿2100與第一螺母2200相嚙合,所述的第 一電機2300和第一絲桿2100之間設(shè)有第一聯(lián)軸器2600;如圖26和圖29所示,在 骨架101和第二葉尖104之間設(shè)有包括第二絲桿3100、第二螺母3200、第二電機3300、 兩個以上的第二直線軸承3400及與第二直線軸承數(shù)量相等的第二軸承座3500的第二 運動裝置,所述的第二直線軸承3400為兩個,相對應(yīng)的第二軸承座3500也為兩個, 所述的第二軸承座3500安裝在葉身102上,第二直線軸承3400安裝在第二軸承座 3500內(nèi),所述的第二螺母3200安裝在第二葉尖104上,所述第二絲桿3100的一端 與第二電機3300相連接,第二絲桿3100穿過第二直線軸承3400,第二絲桿3100與 第二螺母3200相嚙合,所述的第二電機3300和第二絲桿3100之間設(shè)有第二聯(lián)軸器 3600;采用絲桿、螺母、直線軸承作為運動裝置,其傳動精度高。如圖26,在骨架 101和葉身102之間還安裝有加強筋50,這樣,能增大骨架101和葉身102之間的連 接強度;在葉身102的靠近第一葉尖103的一端部安裝有第一密封條60,在葉身102 的靠近第二葉尖104的一端部安裝有第一密封條70,這樣,能防止雨水、塵埃進入 到葉片單元內(nèi),垂直風(fēng)力發(fā)電機在工作時,能防止在葉片單元橫截面兩端形成對流而 影響垂直風(fēng)力發(fā)電機的工作效率。
如圖4所示,在發(fā)電機單元2內(nèi)設(shè)有冷卻系統(tǒng),包括 葉24、冷卻器25、密封盤26、風(fēng)扇27及設(shè)在發(fā)電機定子2021、轉(zhuǎn)子2022、勵磁機定子2031和勵磁機轉(zhuǎn)子 2032上的風(fēng)道15;如圖15所示,所述的風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上, 密封盤26固定套裝在塔柱1的外壁上,且位于內(nèi)支架2012上端內(nèi)部勵磁機203的上 方,風(fēng)扇27安裝在密封盤26上;冷卻器25安裝在密封盤26上,且設(shè)在風(fēng)扇27的 上方;在內(nèi)支架2012的下端部上開有出風(fēng)口 29,內(nèi)支架2012的上端部上開有進風(fēng) 口 33,進風(fēng)口 33位于密封盤26的上方,所述的出風(fēng)口 28、進風(fēng)口 33與支架風(fēng)道 2013是相通的;在塔柱l內(nèi)設(shè)有外部冷卻器34,冷卻器25通過進液管35和出液管 36與外冷卻器34相連接。
如圖17所示,在所述塔柱1頂部設(shè)有起重機80,所述起重機80包括回轉(zhuǎn)塔架 801、起重臂802、平衡臂803、平衡重804、起重小車805、導(dǎo)軌806、吊鉤807、拉 索808、起升機構(gòu)809和控制系統(tǒng)(未示出)。所述回轉(zhuǎn)塔架801與塔柱l頂部連接, 起重臂802和平衡臂803安裝在回轉(zhuǎn)塔架801上,回轉(zhuǎn)塔架801可以360。轉(zhuǎn)動;平 衡重804安裝在平衡臂803的一端;導(dǎo)軌806設(shè)置在起重臂802上,起重小車805 設(shè)置于導(dǎo)軌806上,起重小車805可在導(dǎo)軌806上前后運動;吊鉤807設(shè)置于起重小 車805下方,吊鉤807與拉索808的一端連接,拉索808的另一端與起升機構(gòu)809 相連接,由起升機構(gòu)809控制吊鉤807的升降。另外,在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與平 衡臂803之間設(shè)有平衡臂拉桿810,平衡臂拉桿810 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連 接,平衡臂拉桿810另一端與平衡臂803固定連接;在所述回轉(zhuǎn)塔架801頂端與起重 臂802之間設(shè)有起重臂拉桿811,起重臂拉桿811 —端與回轉(zhuǎn)塔架801頂端固定連接, 起重臂拉桿811另一端與起重臂802固定連接;平衡臂拉桿810和起重臂拉桿811 保證了起重機80的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和提高了起重機80的起重負(fù)載。
如圖32所示,在所述塔柱1內(nèi)部設(shè)有升降系統(tǒng),所述的升降系統(tǒng)為升降電梯37, 所述升降電梯37包括轎廂371和轎廂升降機構(gòu)372,轎廂371由轎廂升降機構(gòu)372 實現(xiàn)升降。
所述的第一軸承4、第二軸承5和第三軸承6的外圈設(shè)有剎車裝置(未示出)。 上面所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機運轉(zhuǎn)的過程主要包括風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電、對發(fā)電機的
冷卻、發(fā)電機作為電動機的啟動及對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測幾大部分。下面分
別說明幾大部分的工作原理。
垂直風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電的工作原理葉片3在風(fēng)力的推動下開始旋轉(zhuǎn),葉片3旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過葉片3的上端傳給第四法蘭10及通過葉片 3的下端傳給第三法蘭9,此時,第三法蘭9和第四法蘭10跟隨葉片3—起旋轉(zhuǎn),傳 遞給第四法蘭10上的轉(zhuǎn)矩通過連接件23傳遞給第三法蘭9,第三法蘭9依次通過第 七法蘭13、第二法蘭8和第六法蘭12將轉(zhuǎn)矩傳給支架201,支架201帶動轉(zhuǎn)子2022 和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),使轉(zhuǎn)子2022繞著定子2021旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032繞勵磁 機定子2031旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子2032在旋轉(zhuǎn)過程中,勵磁機轉(zhuǎn)子2032中的勵磁機轉(zhuǎn) 子繞組產(chǎn)生交流電流,然后,經(jīng)旋轉(zhuǎn)整流裝置161將交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鬏斔偷?發(fā)電機轉(zhuǎn)子2022的轉(zhuǎn)子繞組中,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組通入直流電后產(chǎn)生磁場,由于發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022的旋轉(zhuǎn)作用,發(fā)電機繞組將產(chǎn)生接近于正弦分布的磁場,發(fā)電機定子2021 上的發(fā)電機定子繞組做相對于發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組做切割磁場線運動,并在發(fā)電機定子繞 組內(nèi)感應(yīng)出三相交流電勢,從而達到發(fā)電的目的。此結(jié)構(gòu),由于設(shè)置了第三法蘭9、 第四法蘭10和連接件23,葉片3所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不僅通過葉片3的下端傳到第三法蘭 9上,還通過葉片3的上端傳到第四法蘭10,第四法蘭10通過連接件23將轉(zhuǎn)矩傳給 第三法蘭9,這樣,就平衡了葉片3上端和下端的受力大小,使得葉片3不易變形, 因此,葉片3不易損壞,提高了垂直風(fēng)力發(fā)電機的壽命。如圖6所示,葉片3在旋轉(zhuǎn) 過程中,當(dāng)風(fēng)力小時,第一葉尖103和第二葉尖104為打開狀態(tài),這樣,葉片3迎風(fēng) 面的面積大,垂直風(fēng)力發(fā)電機的功率大;如圖7,當(dāng)風(fēng)力變大時,第一葉尖103在第 一運動裝置的作用下沿第一導(dǎo)軌組向骨架101方向上運動,第一葉尖103收縮,同時, 第二葉尖104在第二運動裝置的作用下沿第二導(dǎo)軌組2向骨架101方向運動,第二葉 尖104收縮,此時,葉片3的迎風(fēng)面的面積減小,垂直發(fā)電機的功率得到自動的調(diào)整, 采用這種結(jié)構(gòu),能防止因風(fēng)速過大而引起垂直風(fēng)力發(fā)電機失效。
冷卻系統(tǒng)的工作原理為風(fēng)扇27工作形成風(fēng)流,冷風(fēng)經(jīng)勵磁機轉(zhuǎn)子2032、勵 磁機定子2031、轉(zhuǎn)子2022和定子2021的風(fēng)道15到達發(fā)電機的下端,起到冷卻勵磁 機和發(fā)電機的作用,此時,冷風(fēng)變成熱風(fēng),經(jīng)出風(fēng)口29進入到支架風(fēng)道2013內(nèi),在 這里通過外支架2011與外界空氣進行熱交換,使風(fēng)流中的熱風(fēng)變成冷風(fēng),然后風(fēng)流 通過進風(fēng)口 33進入冷卻器25,在這里風(fēng)流被進一步的冷卻,然后經(jīng)風(fēng)扇27流入到 風(fēng)力發(fā)電機的內(nèi)腔中,形成內(nèi)循環(huán)。在轉(zhuǎn)子外支架2011外,由于設(shè)置了風(fēng)葉24,且 風(fēng)葉24傾斜的安裝在外支架2011的外壁上,當(dāng)支架201旋轉(zhuǎn)時,風(fēng)葉24也跟隨一 起旋轉(zhuǎn),這時,在風(fēng)葉24上形成上下的風(fēng)壓差,使得靠近發(fā)電機的外界空氣形成從高壓向低壓流動的風(fēng)流,即形成外部循環(huán),這樣能提高內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)流與外界進行熱 交換的效率,因此,提高了對發(fā)電機的冷卻效果,提高了發(fā)電機的使用壽命。
外部冷卻器34和冷卻器25的工作過程為外部冷卻器34將冷卻液通過進夜管 35輸送到冷卻器25中,在冷卻器25中與內(nèi)循環(huán)中的風(fēng)進行熱交換,然后變成熱水 經(jīng)出液管36流入到外部冷卻器34進行冷卻,然后如上述過程繼續(xù)循環(huán),這樣提高內(nèi) 循環(huán)中的風(fēng)流在冷卻器25中的冷卻效果,從而提高了對發(fā)電機的冷卻效果,增大發(fā) 電機的使用壽命。
發(fā)電機作為電動機的啟動的工作過程為(1)電動機運行如圖10所示,風(fēng)力 發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17斷開,勵磁機定子繞組 中的電流為零,發(fā)電機運行在電動模式,發(fā)電機定子繞組與電網(wǎng)17連接,電網(wǎng)17 通過雙向變頻器15向發(fā)電機定子繞組提供交流電流,這時在定子2021和轉(zhuǎn)子2022 的氣隙14內(nèi)產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場,旋轉(zhuǎn)磁場與發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組及阻尼繞組38產(chǎn)生相對 運動,發(fā)電機繞組切割磁力線在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,. 發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻力繞組閉合后在發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組和阻尼繞組38內(nèi)出現(xiàn)感應(yīng)電 流,旋轉(zhuǎn)磁場與感應(yīng)電流相互作用而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩使發(fā)電機的轉(zhuǎn)子2022旋轉(zhuǎn)起來, 實現(xiàn)異步運行,從而解決了風(fēng)力發(fā)電機在低風(fēng)速或者啟動困難的問題。發(fā)電機在作為 電動機運行時,通過調(diào)節(jié)雙向變頻器15的輸出頻率,來調(diào)節(jié)發(fā)電機作為電動機的轉(zhuǎn) 速。(2)發(fā)電機運行當(dāng)風(fēng)速變大后,發(fā)電機轉(zhuǎn)速滿足切入風(fēng)速時,首先讓發(fā)電機以 上述的電動機狀態(tài)運行,并且?guī)觿畲艡C轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),勵磁機轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)出 交流電,經(jīng)過旋轉(zhuǎn)整流裝置161的整流后,將直流的電流輸入到發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組中, 發(fā)電機定子繞組感應(yīng)出三相交流電。此時,控制雙向變頻器15暫時停止工作,發(fā)電 機退出電動機工作狀態(tài),由葉片3產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動支架201旋轉(zhuǎn),支架201帶動發(fā)電 機轉(zhuǎn)子2022和勵磁機轉(zhuǎn)子2032旋轉(zhuǎn),并讓勵磁控制裝置16投入工作,發(fā)電機開始 以同步發(fā)電機運行。從電動機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機后,重新讓雙向變頻器15投入工作,發(fā) 電機定子繞組中三相交流電經(jīng)過雙向變頻器15整流、濾波后,接入電網(wǎng)17,實行發(fā) 電機運行。當(dāng)風(fēng)速改變時,發(fā)電機的轉(zhuǎn)速也隨之變化,發(fā)電機定子繞組中感應(yīng)電流的 頻率也跟著改變,此時可以調(diào)節(jié)雙向變頻器15的工作參數(shù),保證輸出的頻率不變, 實現(xiàn)變速恒頻運行。當(dāng)發(fā)電機運行在發(fā)電機狀態(tài)時,通過調(diào)節(jié)勵磁控制裝置16的電 流輸出,來調(diào)節(jié)發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組所獲得的勵磁電流,從而實現(xiàn)發(fā)電機輸出功率的調(diào)節(jié)。(3)當(dāng)風(fēng)速超出一定范圍時,勵磁控制裝置16與電網(wǎng)17之間連接斷開,雙向變頻 器15與發(fā)電機之間也斷開,發(fā)電系統(tǒng)不消耗電能,也不輸出電能,同時,剎車裝置 也能限制發(fā)電機的轉(zhuǎn)速,避免風(fēng)力發(fā)電機被損壞。
對垂直風(fēng)力發(fā)電機的維修、檢測的通過升降系統(tǒng)和起重機80來實現(xiàn)的,其實現(xiàn) 過程為操作人員通過升降系統(tǒng)能到達塔柱l中的任何一個發(fā)電機單元2,還能夠達 到起重機90,操作人員能夠在起重機90中的吊鉤807上進行操作,所述的吊鉤807 通過拉索808與起升機構(gòu)809連接,這樣,能夠調(diào)節(jié)吊鉤807在垂直方向的位置,在 導(dǎo)軌806上設(shè)了起重小車805,起重小車805能在導(dǎo)軌806上滑動,這樣,能夠調(diào)節(jié) 吊鉤807在水平方向的位置,由于回轉(zhuǎn)塔架801能360。旋轉(zhuǎn),因此,操作人員能在 垂直風(fēng)力發(fā)電機上的任何地方進行維修和檢測,不需要另外搭建維修塔架和其他的大 型設(shè)備,大大節(jié)約了維修成本和維修、檢測時間。
權(quán)利要求
1.一種垂直風(fēng)力發(fā)電機,包括塔柱、一個以上的發(fā)電機單元及二片以上的葉片;其特征在于所述塔柱的中心軸線與水平面垂直;所述的發(fā)電機單元包括支架、發(fā)電機及勵磁機;所述的支架包括外支架和內(nèi)支架;所述的發(fā)電機包括定子及轉(zhuǎn)子,定子固定套設(shè)在塔柱上,轉(zhuǎn)子設(shè)在定子外,且固設(shè)在內(nèi)支架上,所述的定子上設(shè)有發(fā)電機定子繞組,轉(zhuǎn)子上設(shè)有發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組;所述的勵磁機包括勵磁機定子及勵磁機轉(zhuǎn)子,勵磁機定子固定套設(shè)在塔柱上,勵磁機轉(zhuǎn)子設(shè)在勵磁機定子外,且固設(shè)在內(nèi)支架上,所述勵磁機定子上設(shè)有勵磁機定子繞組,勵磁機轉(zhuǎn)子上設(shè)有勵磁機轉(zhuǎn)子繞組;所述的支架內(nèi)設(shè)有勵磁控制裝置及旋轉(zhuǎn)整流裝置,發(fā)電機定子繞組通過勵磁控制裝置與勵磁機定子繞組聯(lián)接,發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組通過旋轉(zhuǎn)整流裝置與勵磁機轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)接;所述的發(fā)電機定子繞組聯(lián)接有雙向變頻器;雙向變頻器的另一端聯(lián)接有電網(wǎng),且與勵磁控制裝置聯(lián)接;所述的支架下端設(shè)有上下兩端橫截面不同的第一法蘭,第一法蘭下端設(shè)有第一軸承,第一軸承的外圈與第一法蘭的小端相連接,第一軸承的內(nèi)圈固定套設(shè)在塔柱上,第一法蘭的大端與支架的下端相連接;所述的支架上端設(shè)有上下兩端橫截面不同的第二法蘭,第二法蘭的上端設(shè)有第二軸承,第二軸承的外圈與第二法連的小端相連接,第二軸承的內(nèi)圈固定套設(shè)在塔柱上,第二法蘭的大端與支架的上端相連接;所述第二軸承的上方設(shè)有第三軸承,第三軸承的內(nèi)圈固定套設(shè)在塔柱上;所述葉片包括一個以上的葉片單元,所述葉片單元的橫截面為中間大兩端小的橄欖形,且兩小端中的其中一端為弧狀,另一端為尖端;所述的葉片單元包括骨架及葉身,葉身安裝在骨架上,在葉片單元的徑向方向上,葉身的一端設(shè)有第一葉尖,葉身的另一端設(shè)有第二葉尖,第一葉尖的尾部為所述葉片單元的弧狀,第二葉尖的尾部為所述葉片單元的尖端,第一葉尖的頭部伸入到葉身內(nèi),第二葉尖的頭部伸入到葉身內(nèi);所述骨架和第一葉尖之間設(shè)有帶動第一葉尖沿葉片單元徑向方向運動的第一運動裝置,骨架和第二葉尖之間設(shè)有帶動第二葉尖沿葉片單元徑向方向運動的第二運動裝置;所述的第一葉尖與葉身之間設(shè)有第一導(dǎo)軌組,第二葉尖與葉身之間設(shè)有第二導(dǎo)軌組,所述的葉片單元連接后呈弧形;所述葉片的上端與第三軸承的外圈相連接,葉片的下端與第二軸承的外圈相連接;所述的發(fā)電機單元上設(shè)有冷卻系統(tǒng),所述的冷卻系統(tǒng)包括風(fēng)葉、冷卻器、密封盤及風(fēng)扇;所述外支架和內(nèi)支架之間設(shè)有支架風(fēng)道;所述的定子、轉(zhuǎn)子、勵磁機定子和勵磁機轉(zhuǎn)子上設(shè)有風(fēng)道;內(nèi)支架的下端部上設(shè)有出風(fēng)口,內(nèi)支架的上端部上設(shè)有進風(fēng)口;支架風(fēng)道與出風(fēng)口和進風(fēng)口相通;所述的風(fēng)葉傾斜的設(shè)在外支架的外壁上;所述的密封盤設(shè)在塔柱上,且位于內(nèi)支架的上端部內(nèi);風(fēng)扇設(shè)在密封盤上,冷卻器設(shè)在風(fēng)扇的上方;所述的塔柱頂部設(shè)有起重機;所述的塔柱為空心塔柱,塔柱內(nèi)設(shè)有升降系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的塔柱上第 二法蘭上方設(shè)有第三法蘭,第三法蘭與第二法蘭相連接;所述塔柱上第 三法蘭上方設(shè)有第四法蘭,第四法蘭與所述的第三軸承的外圈相連接;所述的第三法蘭和第四法蘭之間設(shè)有傳遞轉(zhuǎn)矩的連接件,連接件的上端與第四法蘭相連接,連接件的下端與第三法蘭相連接;所述的葉片上端與第四法蘭相連接,葉片的下端與第三法蘭相連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的連接件為 空心管,所述空心管套設(shè)在塔柱外,空心管的上端與第四法蘭相連接, 空心管的下端與第三法蘭相連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的連接件包 括二根以上的連接桿,所述連接桿的上端與第四法蘭相連接,連接桿的 下端與第三法蘭相連接,所述的連接桿設(shè)置在塔柱外且與塔柱橫截面同 心的圓周上;所述的連接桿上沿塔柱橫截面方向上設(shè)有加強筋。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的定子下端 面上設(shè)有定子托座,定子托座固定套設(shè)在塔柱上;所述的勵磁機定子下 端面上設(shè)有勵磁機定子托座,勵磁機定子托座固定套設(shè)在塔柱上;所述 的第一軸承內(nèi)圈下端面上設(shè)有第一軸承托座,第一軸承托座固定套設(shè)在 塔柱上;所述的第二軸承內(nèi)簡下端面上設(shè)有第二軸承托座,第二軸承托 座固定套設(shè)在塔柱上;所述的第三軸承內(nèi)圈下端面上設(shè)有第三軸承托座, 第三軸承托座固定套設(shè)在塔柱上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的轉(zhuǎn)子上設(shè) 有阻尼繞組,阻尼繞組包括端環(huán)和阻尼條,阻尼條安裝在端環(huán)上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的第一法蘭 呈錐臺型、喇叭型、"凸"字型或臺階型;第二法蘭呈錐臺型、喇叭型、"凸"字型或臺階型。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的支架 和第一法蘭之間設(shè)有第五法蘭,第五法蘭的上端面與支架相連接,下端面與第一法蘭的大端相連接;所述的支架與第二法蘭之間設(shè)有第六法蘭,第六法蘭的上端面與第二法蘭的大端相連接,下端面與支架相連接;所述第二軸承的外圈外套設(shè)有第七法蘭,第七法蘭的上端面與第三法蘭相 連接,下端面與第二法蘭的小端相連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2至5任一項所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述 的葉片下端與第三法蘭之間設(shè)有第八法蘭,葉片上端與第四法蘭之間設(shè) 有第九法蘭。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的第一運動 裝置為第一液壓系統(tǒng),第二運動裝置為第二液壓系統(tǒng);所述的第一液壓 系統(tǒng)包括第一液壓泵、第一液壓閥、第一液壓管及第一液壓缸;所述的 第一液壓缸包括第一液壓缸體、第一活塞、第一活塞桿及第一密封裝置, 所述的第一液壓缸體遠(yuǎn)離第一活塞桿的一端與骨架連接,第一活塞桿遠(yuǎn) 離第一液壓缸體的一端與第一葉尖連接;所述的第二液壓系統(tǒng)包括第二 液壓泵、第二液壓閥、第二液壓管及第二液壓缸;所述的第二液壓缸包 括第二液壓缸體、第二活塞、第二活塞桿及第二密封裝置,所述的第二 液壓缸體遠(yuǎn)離第二活塞桿的一端與骨架連接,第二活塞桿遠(yuǎn)離第二液壓 缸體的一端與第二葉尖連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的第一運動 裝置為第一氣壓系統(tǒng),第一氣壓系統(tǒng)包括第一空氣壓縮機及第一氣壓缸, 第一氣壓缸包括第一氣壓缸體、第一氣壓活塞、第一氣壓活塞桿及第一 氣壓密封裝置,所述的第一氣壓缸體安裝在骨架上,第一氣壓活塞桿遠(yuǎn) 離第一氣壓缸體的一端與第一葉尖相連接;所述的第二運動裝置為第二 氣壓系統(tǒng),第二氣壓系統(tǒng)包括第二空氣壓縮機及第二氣壓缸,第二氣壓 缸包括第二氣壓缸體、第二氣壓活塞、第二氣壓活塞桿及第二氣壓密封裝置,所述的第二氣壓缸體安裝在骨架上,第二氣壓活塞桿遠(yuǎn)離第二氣 壓缸體的一端與第二葉尖相連接。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的第一運動 裝置包括第一絲桿、第一螺母、第一電機、兩個以上的第一直線軸承及 第一軸承座,所述的第一軸承座安裝在葉身上,第一直線軸承安裝在第 一軸承座上,所述的第一螺母安裝在第一葉尖上,所述第一絲桿的一端 與第一電機相連接,所述第一絲桿與第一螺母相嚙合,所述的第一電機 和第一絲桿之間設(shè)有第一聯(lián)軸器;所述的第二運動裝置包括第二絲桿、 第二螺母、第二電機、兩個以上的第二直線軸承及第二軸承座,所述的 第二軸承座安裝在葉身上,第二直線軸承安裝在第二軸承座上,所述的 第二螺母安裝在第二葉尖上,所述第二絲桿的一端與第二電機相連接, 所述第二絲桿與第二螺母相嚙合,所述的第二電機和第二絲桿之間設(shè)有 第二聯(lián)軸器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的葉身靠近 第一葉尖的端部上設(shè)有第一密封條,在葉身靠近第二葉尖的端部設(shè)有第 二密封條;所述的骨架和葉身之間設(shè)有葉片加強筋。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的冷卻器上 連接有外部冷卻器,外部冷卻器設(shè)在塔柱內(nèi)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述起重機包括 回轉(zhuǎn)塔架、起重臂、平衡臂、平衡重、起重小車、小車行走機構(gòu)、吊鉤、 拉索、起升機構(gòu)和控制系統(tǒng);所述回轉(zhuǎn)塔架設(shè)在塔柱頂部上,起重臂和平衡臂安裝在回轉(zhuǎn)塔架上, 平衡重安裝在平衡臂的一端,小車行走機構(gòu)設(shè)置在起重臂上,起重小車 設(shè)置于小車行走機構(gòu)上,吊鉤設(shè)置于起重小車下方,吊鉤與所述拉索的一端連接,拉索的另一端與起升機構(gòu)相連接;所述小車行走機構(gòu)為設(shè)置于起重臂上的導(dǎo)軌,所述起重小車設(shè)在所述 導(dǎo)軌上;在所述回轉(zhuǎn)塔架頂端與平衡臂之間設(shè)有平衡臂拉桿,平衡臂拉桿一端 與回轉(zhuǎn)塔架頂端固定連接,平衡臂拉桿另一端與平衡臂固定連接;在所 述回轉(zhuǎn)塔架頂端與起重臂之間設(shè)有起重臂拉桿,起重臂拉桿一端與回轉(zhuǎn) 塔架頂端固定連接,起重臂拉桿另一端與起重臂固定連接。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的升降系統(tǒng) 為升降電梯,所述升降電梯包括轎廂和轎廂升降機構(gòu)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直風(fēng)力發(fā)電機,其特征在于所述的第一軸承、 第二軸承和第三軸承的外圈上設(shè)有剎車裝置。
全文摘要
一種垂直風(fēng)力發(fā)電機,包括塔柱,一個以上的發(fā)電機單元,二片以上的葉片,勵磁控制裝置,旋轉(zhuǎn)整流裝置,雙向變頻器,第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七、第八、第九法蘭,第一、第二、第三軸承,冷卻系統(tǒng)、起重機及升降系統(tǒng);發(fā)電機單元包括支架、發(fā)電機及勵磁機;支架包括外支架和內(nèi)支架,發(fā)電機包括定子及轉(zhuǎn)子,勵磁機包括勵磁機定子及勵磁機轉(zhuǎn)子;利用本發(fā)明的結(jié)構(gòu),能減少垂直風(fēng)力發(fā)電機的制造成本;能快速的啟動發(fā)電機;能自動調(diào)整風(fēng)力發(fā)電機的功率,并提高風(fēng)能的利用率;能對發(fā)電機起到好的冷卻效果,延長發(fā)電機的使用壽命;便于維修,降低維修成本和維修時間。
文檔編號F03D11/00GK101603511SQ200910041159
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者鄧允河 申請人:廣州雅圖風(fēng)電設(shè)備制造有限公司
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點贊!
1
侯马市| 淳安县| 镇平县| 海丰县| 万载县| 年辖:市辖区| 宜宾市| 莱州市| 荆州市| 库车县| 江门市| 怀集县| 浮梁县| 胶南市| 崇文区| 仁怀市| 泉州市| 玉树县| 邵阳市| 云林县| 嘉定区| 乐业县| 娄烦县| 双鸭山市| 东宁县| 雅江县| 拉孜县| 中江县| 拉萨市| 晋宁县| 嘉定区| 共和县| 壶关县| 涞源县| 方城县| 德清县| 宁城县| 安西县| 连平县| 榆林市| 文昌市|