專利名稱：船型葉片立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種船型葉片立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著常規(guī)能源的日益消耗及環(huán)境問題，風(fēng)力發(fā)電獲得廣泛關(guān)注?，F(xiàn)有技術(shù)中，功率大于3MW以上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大都是水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定輸出功率與掃風(fēng)面積成正比，因此為了提高發(fā)電機(jī)的輸出功率，需要通過增大葉片掃風(fēng)面積來提高水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率，即增加葉片面積和風(fēng)機(jī)高度?，F(xiàn)有的水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的高度甚至高達(dá)100米。由于受到材料強(qiáng)度和自身重量的限制，水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)大型化發(fā)展存在如下問題
(1)風(fēng)機(jī)的高度增加后，風(fēng)機(jī)的晃動(dòng)度隨之增大，導(dǎo)致可利用的風(fēng)速范圍縮小，當(dāng)風(fēng)速超過25m/s時(shí)就必須要停機(jī)，造成風(fēng)資源的大量浪費(fèi)，風(fēng)機(jī)的可利用率降低；
(2)風(fēng)機(jī)的高度越高，吊裝難度、吊裝危險(xiǎn)性等越，吊裝成本顯著增加；
(3)風(fēng)機(jī)的高度越高，日常維護(hù)就越困難，維護(hù)成本也越高；
(4)隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率增大、高度的增加，獲得單位千瓦電能的成本顯著上升，不具有競(jìng)爭(zhēng)性，無法向更大功率發(fā)展。立軸式風(fēng)機(jī)具有全方向性，不需要偏航裝置，風(fēng)機(jī)軸及發(fā)電機(jī)等全部放置安裝在地面，易于檢修維護(hù)保養(yǎng)，制造成本低廉，穩(wěn)定性較好。但現(xiàn)有的立軸式風(fēng)機(jī)受到葉片形式的限制，存在風(fēng)機(jī)的功率都偏小，單機(jī)功率不超過2麗；風(fēng)機(jī)功率增大，所承受風(fēng)的橫向推力隨之增大，現(xiàn)有技術(shù)難以使風(fēng)機(jī)功率進(jìn)一步增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種船型葉片立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，降低了風(fēng)機(jī)的高度，提高了風(fēng)能的利用率，提高了發(fā)電效率。本發(fā)明的技術(shù)方案是包括風(fēng)機(jī)機(jī)架、發(fā)電機(jī)定子、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)定子安裝在風(fēng)機(jī)機(jī)架內(nèi)；還包括主軸、穩(wěn)定軸及水平安裝在主軸上的多組葉片組；穩(wěn)定軸裝配在主軸上部，穩(wěn)定軸通過多條鋼索與地面連接固定；
主軸內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，垂直裝配在風(fēng)機(jī)機(jī)架上，主軸與風(fēng)機(jī)機(jī)架之間裝有推力軸承及導(dǎo)向軸承；主軸的下部裝配有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，與發(fā)電機(jī)定子相對(duì)應(yīng)；
葉片組的安裝形式之一是每組葉片組由兩個(gè)葉片及軸臂組成，葉片裝配在軸臂的一端，軸臂另一端設(shè)有連接法蘭，并插入主軸內(nèi)，通過螺栓將連接法蘭連接在一起，軸臂通過卡盤限位，葉片位于主軸兩側(cè)且受風(fēng)面方向相反裝配；主軸內(nèi)部安裝有蝸桿，蝸桿分別與各組葉片組的軸臂上的蝸輪嚙合，蝸桿的另一端連接控制電機(jī)；
葉片組的另一種安裝形式是葉片組的安裝形式為每組葉片組由三個(gè)葉片及軸臂構(gòu)成，葉片裝配在軸臂的一端，軸臂的尾端設(shè)有錐型齒輪，軸臂的尾端插入主軸內(nèi)，通過卡盤限位，并通過固定套定位；主軸內(nèi)部與主軸同軸裝配有調(diào)節(jié)桿，調(diào)節(jié)桿上設(shè)有多個(gè)錐型齒輪，分別與各葉片組軸臂尾端的錐型齒輪嚙合；調(diào)節(jié)桿的另一端連接控制電機(jī)；
葉片在水平面內(nèi)投影的夾角均等。進(jìn)一步，所述的葉片呈船型，內(nèi)部中空，截面呈三角形，末端呈刀鉤形，內(nèi)凹面一側(cè)為受風(fēng)面，楔型一側(cè)為阻力面。進(jìn)一步，所述的穩(wěn)定軸頂端裝有避雷裝置及風(fēng)速儀。進(jìn)一步，所述的葉片的受風(fēng)面設(shè)有多個(gè)排水孔，并與葉片內(nèi)部的排水管連通。
進(jìn)一步，所述的軸臂與主軸間通過軸瓦滑動(dòng)配合或滾動(dòng)軸承配合。本發(fā)明具有以下有益效果船型葉片立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)大幅降低了風(fēng)機(jī)的高度，吊裝操作容易而安全，安裝及日常維護(hù)成本均明顯降低；通過增加葉片組的數(shù)量或增大葉片的長(zhǎng)度及寬度即可顯著增加單機(jī)功率，目標(biāo)單機(jī)功率將可達(dá)50MW以上；通過調(diào)節(jié)葉片角度可以適應(yīng)任何風(fēng)速(即不用高風(fēng)速下停機(jī))，提高了風(fēng)能利用效率，而且獲得單位電能的成本明顯降低。下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的描述。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本發(fā)明實(shí)施例I主軸及葉片組裝配俯視 圖3為本發(fā)明實(shí)施例I軸臂與主軸裝配示意 圖4為本發(fā)明實(shí)施例I葉片及軸臂的示意 圖5為本發(fā)明實(shí)施例I葉片的截面 圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意 圖7為本發(fā)明實(shí)施例2葉片的截面 圖8為本發(fā)明實(shí)施例3軸臂與主軸裝配示意 圖9為本發(fā)明實(shí)施例3葉片及軸臂的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖中1、主軸，2、穩(wěn)定軸，3、葉片，4、風(fēng)機(jī)機(jī)架，5、發(fā)電機(jī)定子，6、軸臂，7、卡盤，8、調(diào)節(jié)桿，9、固定套。實(shí)施例I
由圖I—圖5可知，本發(fā)明包括風(fēng)機(jī)機(jī)架4、發(fā)電機(jī)定子5、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)定子5安裝在風(fēng)機(jī)機(jī)架4內(nèi)；還包括主軸I、穩(wěn)定軸2及水平安裝在主軸I上的四組葉片組；穩(wěn)定軸2裝配在主軸I上部；由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸I及葉片3越大，風(fēng)力對(duì)發(fā)電機(jī)整體的橫向推力就越大，穩(wěn)定軸2通過多條鋼索與地面連接固定，起到穩(wěn)固主軸，抵抗側(cè)向風(fēng)對(duì)風(fēng)機(jī)的影響；所述的穩(wěn)定軸2頂端裝有避雷裝置及風(fēng)速儀；
主軸I內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，垂直裝配在風(fēng)機(jī)機(jī)架4上，主軸I與風(fēng)機(jī)機(jī)架4之間設(shè)有推力軸承及導(dǎo)向軸承；導(dǎo)向軸承穩(wěn)固主軸I與轉(zhuǎn)子，推力軸承穩(wěn)固主軸I,并承擔(dān)風(fēng)機(jī)主軸I、穩(wěn)定軸2及葉片組等重量；主軸I的下部與發(fā)電機(jī)定子5相對(duì)應(yīng)處裝配有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子；
每組葉片組由兩個(gè)外觀呈船型的葉片3及軸臂6組成，葉片3內(nèi)部中空，截面呈正三角形，末端呈刀鉤形，內(nèi)凹面一側(cè)為受風(fēng)面，由另兩面組成的楔型一側(cè)為阻力面；葉片3的受風(fēng)面上設(shè)有多個(gè)排水孔，并與葉片3內(nèi)部的排水管連通，用于雨雪天氣停機(jī)時(shí)排除葉片積水；葉片3裝配在軸臂6的一端，軸臂6的另一端設(shè)有連接法蘭，兩軸臂6設(shè)有連接法蘭的端部插入主軸I并通過螺栓連接在一起，使葉片3在同一水平面內(nèi)分布在主軸I兩側(cè)且受風(fēng)面方向相反；軸臂6與主軸I之間通過滾動(dòng)軸承配合或軸瓦滑動(dòng)配合，并通過固定在軸臂6上的卡盤7限位；主軸I內(nèi)部安裝有蝸桿，每組葉片組的軸臂6上均設(shè)有蝸輪，蝸桿分別與各組葉片組的蝸輪嚙合，蝸桿的另一端連接控制電機(jī)，用來調(diào)整葉片組，使其達(dá)到最佳工作角度?？刂齐姍C(jī)固定在主軸I內(nèi)部，隨主軸I旋轉(zhuǎn)；電纜由穩(wěn)定軸2通過滑環(huán)進(jìn)入主軸內(nèi)部連接控制電機(jī)。所述的第一組與第二組葉片組在水平面內(nèi)的投影相互垂直，第三組與第四組葉片組在水平面內(nèi)的投影相互垂直，第三組與第一組葉片組在水平面內(nèi)的投影成45度夾角；SP所有葉片3在水平面內(nèi)投影的夾角均為45°。實(shí)施例2
由圖6——圖7可知，本實(shí)施例與實(shí)施例I不同的是，根據(jù)輸出功率的需要，本實(shí)施例主軸上固定有12組葉片組；所述的葉片3的截面呈等腰三角形；各組葉片組的裝配為第一組與第二組葉片組在水平面內(nèi)的投影相互垂直；第三組與第四組葉片組在水平面內(nèi)的投影相互垂直；第三組與第一組葉片組在水平面內(nèi)的投影成45度夾角；第五一八組及第九一十二組葉片組重復(fù)第一一第四組的排列；所有葉片在水平面內(nèi)的投影均為45°。本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同。實(shí)施例3
由圖7—一圖9可知，本實(shí)施例與實(shí)施例I不同的是，所述的葉片組的形式為每組葉片組由三個(gè)外觀呈船型的葉片3及軸臂6構(gòu)成，軸臂6的尾端設(shè)有錐型齒輪，軸臂6的尾端插入主軸I通過固定在軸臂6上的卡盤7限位，并通過固定在主軸內(nèi)壁的固定套9定位；主軸I內(nèi)部與主軸同軸裝配有調(diào)節(jié)桿8，調(diào)節(jié)桿8上設(shè)有多個(gè)錐型齒輪，分別與各葉片組的軸臂6尾端的錐型齒輪嚙合；調(diào)節(jié)桿8的另一端連接控制電機(jī)；所述葉片組的三個(gè)葉片3在同一水平面內(nèi)互成120° ;上下相鄰的兩組葉片組在水平面內(nèi)的投影互成60° ;各組葉片組的排列重復(fù)上述順序。本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同。 應(yīng)當(dāng)指出，以上借助優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行的詳細(xì)說明是示意性的而非限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在閱讀本發(fā)明說明書的基礎(chǔ)上可以對(duì)各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
權(quán)利要求
1.一種船型葉片立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)機(jī)機(jī)架(4)、發(fā)電機(jī)定子(5)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，發(fā)電機(jī)定子(5)安裝在風(fēng)機(jī)機(jī)架(4)內(nèi)；其特征在于還包括主軸(I)、穩(wěn)定軸(2)及水平安裝在主軸(I)上的多組葉片組；穩(wěn)定軸(2)裝配在主軸(I)上部，穩(wěn)定軸(2)通過多條鋼索與地面連接固定； 主軸(I)內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，垂直裝配在風(fēng)機(jī)機(jī)架(4)上，主軸(I)與風(fēng)機(jī)機(jī)架(4)之間裝有推力軸承及導(dǎo)向軸承；主軸(I)的下部裝配有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，與發(fā)電機(jī)定子(5)相對(duì)應(yīng)； 葉片組的安裝形式之一是每組葉片組由兩個(gè)葉片(3)及軸臂(6)組成，葉片(3)裝配在軸臂(6)的一端，軸臂(6)另一端設(shè)有連接法蘭，并插入主軸(I)內(nèi)，通過螺栓將連接法蘭連接在一起，軸臂(6)通過卡盤(7)限位，葉片(3)位于主軸(I)兩側(cè)且受風(fēng)面方向相反裝配；主軸(I)內(nèi)部安裝有蝸桿，蝸桿分別與各組葉片組的軸臂(6)上的蝸輪嚙合，蝸桿的另一端連接控制電機(jī)； 葉片組的另一種安裝形式是每組葉片組由三個(gè)葉片(3)及軸臂(6)構(gòu)成，葉片(3)裝配在軸臂(6)的一端，軸臂(6)的尾端設(shè)有錐型齒輪，軸臂(6)的尾端插入主軸(I)內(nèi)，通過卡盤(7)限位，并通過固定套(9)定位；主軸(I)內(nèi)部與主軸同軸裝配有調(diào)節(jié)桿(8)，調(diào)節(jié)桿(8)上設(shè)有多個(gè)錐型齒輪，分別與各葉片組軸臂(6)尾端的錐型齒輪嚙合；調(diào)節(jié)桿(8)的另一端連接控制電機(jī)； 葉片(3)在水平面內(nèi)投影的夾角均等。
2.如權(quán)利要求I所述的一種船型葉片立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的葉片(3)呈船型，內(nèi)部中空，截面呈三角形，末端呈刀鉤形，內(nèi)凹面一側(cè)為受風(fēng)面，楔型一側(cè)為阻力面。
3.如權(quán)利要求I所述的一種船型葉片立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的穩(wěn)定軸(2)頂端裝有避雷裝置及風(fēng)速儀。
4.如權(quán)利要求I所述的一種船型葉片立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的葉片(3)的受風(fēng)面設(shè)有多個(gè)排水孔，并與葉片(3)內(nèi)部的排水管連通。
5.如權(quán)利要求I所述的一種船型葉片立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述的軸臂(6)與主軸(I)間通過軸瓦滑動(dòng)配合或滾動(dòng)軸承配合。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種船型葉片立軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。現(xiàn)有技術(shù)中大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大多為水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，隨著發(fā)電機(jī)輸出功率的提高，葉片面積和風(fēng)機(jī)增加，導(dǎo)致風(fēng)機(jī)的晃動(dòng)度增大，吊裝難度、危險(xiǎn)性、維護(hù)成本也隨之增加。本發(fā)明包括主軸、穩(wěn)定軸及水平安裝在主軸上的多組葉片組，葉片在水平面內(nèi)投影的夾角均等；主軸內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，垂直裝配在風(fēng)機(jī)機(jī)架上，主軸的下部裝配有發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，與發(fā)電機(jī)定子相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明具有風(fēng)向全方向性、高風(fēng)速不受限制的優(yōu)點(diǎn)，提高了風(fēng)能的利用率和發(fā)電效率，降低了風(fēng)機(jī)的高度，穩(wěn)定性較好，易于檢修維護(hù)保養(yǎng)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，使風(fēng)機(jī)的輸出功率進(jìn)一步增大。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102619696SQ20121010819
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者張效新, 楊飛 申請(qǐng)人:張效新