專(zhuān)利名稱(chēng)：垂直軸風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力機(jī)，尤其涉及一種應(yīng)用在電網(wǎng)尚未到達(dá)的偏遠(yuǎn)地區(qū)和雖建有電網(wǎng)，但風(fēng)力資源較豐富地區(qū)的風(fēng)力機(jī)，如應(yīng)用在偏遠(yuǎn)村落、海島、畜牧場(chǎng)、養(yǎng)殖場(chǎng)和我國(guó)西北、華北北部、東北等三北地區(qū)的垂直軸風(fēng)力機(jī)。
背景技術(shù)：
人類(lèi)利用風(fēng)能的歷史已有2000多年，但只是近20年在風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用方面才取得了巨大的進(jìn)步。一些發(fā)達(dá)國(guó)家的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組生產(chǎn)，剛實(shí)現(xiàn)了商品化。而現(xiàn)在發(fā)達(dá)國(guó)家的商品風(fēng)力機(jī)組(以下簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)力機(jī))的結(jié)構(gòu)形式，主要是以上風(fēng)向水平軸三槳葉形式為主。
水平軸風(fēng)力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是，技術(shù)較成熟，槳葉在360°旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)均作功，風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率較高，但亦不能突破“Betz”限度59.3％。
但是由于其結(jié)構(gòu)上的原因，水平軸風(fēng)力機(jī)也受到一定的限制，它有如下缺點(diǎn)因?yàn)闃~相當(dāng)于懸臂梁結(jié)構(gòu)，所以槳葉的重力、風(fēng)力所產(chǎn)生的水平阻力及升力都使得槳葉的根部受力最大，風(fēng)速越高，受力越大，因此通常使槳葉在高風(fēng)速時(shí)進(jìn)入失速狀態(tài)，以避免槳葉的破壞，從而導(dǎo)致了在高風(fēng)速區(qū)內(nèi)，不能充分利用風(fēng)能的不足。
隨著風(fēng)力機(jī)單機(jī)容量的增大，槳葉長(zhǎng)度、面積、重量不斷加大，相應(yīng)地水平傳動(dòng)軸、增速器、發(fā)電機(jī)的重量也隨之加大。而支撐桿塔所需材料的重量及基礎(chǔ)占地面積都隨之增大，使得桿塔的建造成本也成為影響發(fā)電成本的因素之一。
同理，受結(jié)構(gòu)上的限制大多數(shù)水平軸風(fēng)力機(jī)的槳葉是做成不等徑(寬)的，根部較寬，而往槳葉上部則逐漸收縮，而我們知道，槳葉上單位面積元所產(chǎn)生的力矩是隨著距水平軸半徑R的增大而增大的，換句話(huà)說(shuō)，等徑的槳葉比現(xiàn)行的槳葉產(chǎn)生的力矩要大得多。但是受結(jié)構(gòu)的限制，我們沒(méi)有這樣做。而且考慮失速調(diào)節(jié)的原因，翼形槳葉的攻角也由根部向葉尖逐漸減少，使得兒何形狀較復(fù)雜，從而導(dǎo)致模具制作困難，加工難度增加，工時(shí)延長(zhǎng)，槳葉制作成本上升。
由于增速器、發(fā)電機(jī)等設(shè)備都集中于風(fēng)力機(jī)水平軸后部的機(jī)倉(cāng)內(nèi)，尺寸、重量都受到限制，采用新技術(shù)，增加新設(shè)備受到一定的限制。
因機(jī)倉(cāng)設(shè)于桿塔的頂端，設(shè)備安裝、調(diào)試、維修、保養(yǎng)都成為高空作業(yè)，極為不便，同時(shí)也增加了發(fā)電的成本。
如果用風(fēng)力機(jī)組桿塔以上(包括桿塔)單位重量的發(fā)電能力，這項(xiàng)指標(biāo)來(lái)衡量水平軸風(fēng)力機(jī)，它存在以上的問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述風(fēng)力機(jī)存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出一種垂直軸風(fēng)力機(jī)，它解決了現(xiàn)有技術(shù)中風(fēng)能利用不足，操作不便，發(fā)電成本高等問(wèn)題。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的風(fēng)輪由水平槳葉、垂直槳葉、垂直支撐軸三部分構(gòu)成；機(jī)倉(cāng)設(shè)置在地面；水平槳葉采用變徑機(jī)翼形結(jié)構(gòu)；支撐、固定垂直槳葉；水平槳葉的尖部可設(shè)計(jì)成葉尖擾流器形式；垂直槳葉采用等徑翼形結(jié)構(gòu)；沿垂直方向的每一段與垂直支撐軸的距離都相同，沿垂直槳葉每一單位面積元所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距均相等；每個(gè)垂直槳葉均設(shè)有上下兩個(gè)固定連接點(diǎn)，形成簡(jiǎn)支梁；垂直槳葉一般安裝3-6個(gè)；垂直支撐軸支撐水平槳葉、垂直槳葉及構(gòu)件；垂直支撐軸上設(shè)有二個(gè)軸承，分別是連接上水平槳葉、上斜拉的上軸承；連接下水平槳葉、下斜拉的下軸承；下軸承安裝有將風(fēng)能轉(zhuǎn)換的機(jī)械轉(zhuǎn)矩輸出的齒輪；機(jī)倉(cāng)內(nèi)可設(shè)置多級(jí)變速器，也可設(shè)置無(wú)級(jí)變速器；多級(jí)變速器設(shè)計(jì)成輸出軸為2-3個(gè)的多輸出軸結(jié)構(gòu)；級(jí)數(shù)不超過(guò)四級(jí)，其變速形式可以人為手動(dòng)變速，
也可通過(guò)風(fēng)速測(cè)量裝置自動(dòng)變速；機(jī)倉(cāng)內(nèi)增設(shè)有離合器。
本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)原理如下水平槳葉水平槳葉的結(jié)構(gòu)采用類(lèi)似水平軸風(fēng)力機(jī)槳葉的形式，為變徑機(jī)翼形結(jié)構(gòu)。它的作用有兩個(gè)，一是結(jié)構(gòu)梁的作用，起支撐、固定垂直槳葉的作用；二是當(dāng)風(fēng)流通過(guò)時(shí)，在水平槳葉上亦產(chǎn)生氣動(dòng)力，這個(gè)氣動(dòng)力可分成兩個(gè)分力，就是產(chǎn)生垂直升力的分力f1和產(chǎn)生水平阻力的分力fd，分力f1產(chǎn)生的垂直升力，可抵消一部分風(fēng)輪重力，因此也就減小了風(fēng)輪的水平轉(zhuǎn)動(dòng)阻力；分力fd產(chǎn)生的阻力則產(chǎn)生使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩。同時(shí)水平槳葉還可以利用地面處垂直風(fēng)流的風(fēng)能使風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。類(lèi)似水平軸風(fēng)力機(jī)，我們也可把水平槳葉的尖部設(shè)計(jì)成葉尖擾流器形式，平時(shí)葉尖部分與槳葉成為一體，而在超風(fēng)速時(shí)，葉尖旋轉(zhuǎn)一定角度，起到阻尼剎車(chē)作用。
垂直槳葉垂直槳葉采用等徑翼形結(jié)構(gòu)。從圖中我們可以看出垂直槳葉，沿垂直方向的每一段與垂直支撐軸的距離都相同，沿垂直槳葉每一單位面積元所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)距均相等，從而產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)距。每個(gè)垂直槳葉均有上下兩個(gè)固定連接點(diǎn)，由水平軸風(fēng)力機(jī)槳葉的懸臂梁變成簡(jiǎn)支梁，使固定連接點(diǎn)的受力情況得到改善。因此可進(jìn)一步增大槳葉的面積，獲得更大的轉(zhuǎn)距。
垂直槳葉一般安裝3-6個(gè)，不宜再多，槳葉過(guò)多風(fēng)輪自重增加，導(dǎo)致起動(dòng)力矩增大。
垂直支撐軸部分通常水平軸風(fēng)力機(jī)的水平傳動(dòng)軸，為了承受槳葉產(chǎn)生的扭矩，不得不設(shè)計(jì)的較粗、較重；而本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)的垂直支撐軸，根本就不作為傳動(dòng)軸使用，而是起支撐水平槳葉、垂直槳葉及構(gòu)件作用。垂直支撐軸上有二個(gè)軸承，分別是連接上水平槳葉、上斜拉的上軸承；連接下水平槳葉、下斜拉的下軸承；下斜拉軸承安裝有齒輪將風(fēng)能轉(zhuǎn)換的機(jī)械轉(zhuǎn)矩輸出。
因垂直支撐軸不參與轉(zhuǎn)動(dòng)，因此就可以采用普通的碳鋼管做垂直支撐軸，減輕了風(fēng)輪的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，降低了風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)力矩，也就降低了風(fēng)力機(jī)的切入風(fēng)速值。
增、變速器及相關(guān)設(shè)備在水平軸風(fēng)力機(jī)增速器的設(shè)計(jì)中，因機(jī)倉(cāng)設(shè)在桿塔頂部，受空間、重量的限制，一般采用結(jié)構(gòu)緊湊的行星輪增速器及雙速異步發(fā)電機(jī)組，且增速器只有一個(gè)固定的增速比。
而在本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)中，因上述這些設(shè)備放置在地面的機(jī)倉(cāng)內(nèi)，不需要桿塔的支撐，因此不受空間、重量的限制，根據(jù)實(shí)際需要，可采用一些已成熟的技術(shù)，如像汽車(chē)中的變速機(jī)構(gòu)一樣，采用多級(jí)變速器，或者無(wú)級(jí)變速器，以及其它一些新技術(shù)，這就給設(shè)計(jì)及應(yīng)用帶來(lái)極大的靈活性。
因此在本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)中，采用普通直齒輪的多級(jí)變速器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)增、變速器)。增、變速器級(jí)數(shù)不超過(guò)四級(jí)；其變速形式可以人為手動(dòng)變速也可通過(guò)風(fēng)速測(cè)量裝置，微電腦、液壓機(jī)電一體化控制系統(tǒng)，根據(jù)風(fēng)速的變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速；以保持輸出軸轉(zhuǎn)速相對(duì)穩(wěn)定，維持發(fā)電機(jī)電壓和功率的恒定。
增、變速器設(shè)計(jì)為多輸出軸方式，一般輸出軸為2-3個(gè)。其中一個(gè)輸出軸為固定增速比，輸出軸通過(guò)離合器連至一個(gè)小容量發(fā)電機(jī)，目的是當(dāng)風(fēng)速達(dá)到設(shè)計(jì)的切入風(fēng)速值時(shí)，該離合器合上，小發(fā)電機(jī)開(kāi)始發(fā)電；另外的高速軸，也通過(guò)各自的離合器將轉(zhuǎn)矩耦合至大容量發(fā)電機(jī)；如兩個(gè)高速軸則采用同步變速方式，即它們的變速比始終是一樣的。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)小發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)切出風(fēng)速時(shí)，一臺(tái)大發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行，增、變速器開(kāi)始切換第一低速檔，當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)升高時(shí)切換第二低速檔，如此過(guò)程直至切換到第三低速檔；如風(fēng)速繼續(xù)升高，第二臺(tái)大發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行，因兩臺(tái)發(fā)電機(jī)投入后，轉(zhuǎn)速必然下降，因此，增、變速器切換至第一低速檔；如風(fēng)速繼續(xù)升高，則增、變速器切換至下一級(jí)低速檔，同前，隨風(fēng)速增高，增、變速器切換至最低檔(第三低速檔)。如風(fēng)速降低，切換過(guò)程相反。
蓄電池組、逆變器、控制器結(jié)構(gòu)及原理與水平軸風(fēng)力機(jī)相同，在此不再贅述。
本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)的優(yōu)點(diǎn)如下由于風(fēng)輪結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，使得風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率得以提高，充分利用了高速段的風(fēng)能，發(fā)電成本得以下降。
綜述如下1.由于發(fā)電機(jī)、增、變速器、傳動(dòng)軸、制動(dòng)器等部件從塔頂移至地面，因而使支撐桿塔的材料消耗減少，現(xiàn)場(chǎng)施工工時(shí)下降。從而降低發(fā)電成本。
2.因機(jī)倉(cāng)移至地面，設(shè)備安裝完全不受重量、空間的限制，使得采用新技術(shù)改進(jìn)性能，增設(shè)設(shè)備變得簡(jiǎn)單可行，從而提高可靠性，降低發(fā)電成本。
3.機(jī)倉(cāng)移至地面還有一個(gè)好處，那就是使設(shè)備及配件的更換、維修、保養(yǎng)、調(diào)試都變得方便容易，減少故障時(shí)間，增加運(yùn)行時(shí)間，進(jìn)一步降低營(yíng)運(yùn)成本。
4.因風(fēng)輪上沒(méi)有電力電纜，也就避免了水平軸風(fēng)力機(jī)因?qū)︼L(fēng)產(chǎn)生的電纜纏繞問(wèn)題，無(wú)須采用復(fù)雜的自動(dòng)解纜技術(shù)，可進(jìn)一步降低成本。
5.因風(fēng)輪水平槳葉的輔助升力及結(jié)構(gòu)上的精心設(shè)計(jì)，盡量減輕風(fēng)輪的自重及旋轉(zhuǎn)磨擦阻力，從而使得風(fēng)輪的自起動(dòng)成為可能，克服舊式垂直軸風(fēng)力機(jī)不能自起動(dòng)的缺點(diǎn)。
6.風(fēng)輪的垂直槳葉采用等截面的槳葉，使得模具制造容易，槳葉的生產(chǎn)加工也變得相對(duì)容易，更適于批量生產(chǎn)，從而降低槳葉的制造成本。
7.大部分機(jī)械部件都在地面上，因而這些部件的生產(chǎn)更容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、國(guó)產(chǎn)化和大型化。
如上所述，本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)因?yàn)樽陨淼募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)、價(jià)格優(yōu)勢(shì)及扎根于本土的地緣優(yōu)勢(shì)，更易于在一直由外國(guó)人壟斷的風(fēng)力機(jī)市場(chǎng)上打開(kāi)突破口。在我國(guó)的風(fēng)電市場(chǎng)上，它一定會(huì)有廣闊的發(fā)展前景，一定能植根于“三北”大地，進(jìn)一步地發(fā)芽、開(kāi)花、結(jié)果。


圖1為本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)的俯視圖。
圖3為本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)的水平槳葉工作原理圖。
圖4為本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)在獨(dú)立運(yùn)行的村落的工作框圖。
圖5為本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)在獨(dú)立運(yùn)行的村落的運(yùn)行切換圖。
圖6為本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)在并網(wǎng)運(yùn)行的村落的工作框圖。
圖7本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)在并網(wǎng)運(yùn)行的村落的運(yùn)行切換圖。
圖中，1.上水平槳葉，2.垂直槳葉，3.垂直支撐軸，4.上斜拉，5.上軸承，6.下斜拉，7.下軸承，8.齒輪，9.下水平槳葉，10.固定連接點(diǎn)，11.風(fēng)輪，12.傳動(dòng)齒輪對(duì)，13.增、變速器，14.盤(pán)形制動(dòng)器，15.離合器，16.小容量發(fā)電機(jī)，17.大容量發(fā)電機(jī)，18.液壓站，19.PC控制器，20.低壓開(kāi)關(guān)柜，21.蓄電池充放電控制器，22.蓄電池組，23.逆變器，24.大發(fā)電機(jī)運(yùn)行曲線(xiàn)，25.小發(fā)電機(jī)運(yùn)行曲線(xiàn)，26.大發(fā)電機(jī)功率曲線(xiàn)，27.大發(fā)電機(jī)功率曲線(xiàn)，28.小發(fā)電機(jī)功率曲線(xiàn)，B.變壓器，C.補(bǔ)償電容器，P.發(fā)電機(jī)實(shí)際功率，Pe.發(fā)電機(jī)額定功率，V.風(fēng)速。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上較水平軸風(fēng)力機(jī)稍復(fù)雜一些，在小型戶(hù)用型風(fēng)力機(jī)應(yīng)用方面，因成本較高，無(wú)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但隨著容量的增大，其優(yōu)越性越見(jiàn)突出。
本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力機(jī)，主要應(yīng)用在以下兩種場(chǎng)合一.電網(wǎng)尚未到達(dá)的偏遠(yuǎn)村落、海島、畜牧場(chǎng)、養(yǎng)殖場(chǎng)、蔬菜大棚區(qū)等。
二.雖建有電網(wǎng)，但風(fēng)力資源較豐富的地區(qū)，如我國(guó)的三北地區(qū)(西北、華北北部、東北)。
依據(jù)上述兩種應(yīng)用場(chǎng)合的特點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了兩種不同的風(fēng)力機(jī)組。
一.獨(dú)立運(yùn)行的村落型風(fēng)力機(jī)組，適用于第一種應(yīng)用場(chǎng)合。
二.并網(wǎng)運(yùn)行的村落型風(fēng)力機(jī)組，適用于第二種應(yīng)用場(chǎng)合；即可以單臺(tái)供電，也可以由多臺(tái)風(fēng)力機(jī)組成風(fēng)電場(chǎng)，集中供電。
一.獨(dú)立運(yùn)行的村落型風(fēng)力機(jī)組獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力機(jī)組容量較小，無(wú)需并網(wǎng)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可靠性高，應(yīng)是優(yōu)先考慮的指標(biāo)。
獨(dú)立運(yùn)行的村落風(fēng)力機(jī)組工作框圖見(jiàn)圖4獨(dú)立運(yùn)行的村落風(fēng)力機(jī)組基本構(gòu)成和設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下1.槳葉數(shù)量不宜過(guò)多，一般設(shè)計(jì)為3或者4葉型，槳葉安裝角固定(類(lèi)似水平軸定槳距風(fēng)力機(jī))。
2.在水平槳葉端部不裝設(shè)葉尖擾流器。
3.無(wú)需對(duì)風(fēng)裝置，但設(shè)有風(fēng)速測(cè)量裝置。
4.安裝大小兩臺(tái)直流發(fā)電機(jī)，兩臺(tái)發(fā)電機(jī)的容量比設(shè)計(jì)為1∶4。
5.地面機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)有PC控制器19、液壓站18、蓄電池組22、逆變器23等控制執(zhí)行裝置。
6.增、變速器的特點(diǎn)及運(yùn)行增、變速器13設(shè)有兩個(gè)高速輸出軸，其中一個(gè)通過(guò)離合器15連至小容量發(fā)電機(jī)16，該高速軸增速比不變。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到起動(dòng)風(fēng)速3.5m/s時(shí)，離合器15合上，小容量發(fā)電機(jī)16投入運(yùn)行；另外一個(gè)高速軸也通過(guò)離合器15連至大容量發(fā)電機(jī)17，當(dāng)達(dá)到切換風(fēng)速8m/s時(shí)，大容量發(fā)電機(jī)17投入運(yùn)行，小容量發(fā)電機(jī)16切除(此時(shí)增、變速器為第一檔)；當(dāng)風(fēng)速超過(guò)V1速度14m/s時(shí)，增、變速器13切換至第二檔；當(dāng)風(fēng)速超過(guò)V2速度17m/s時(shí)，增、變速器13切換至第三檔；當(dāng)風(fēng)速超過(guò)V3速度20m/s時(shí)，將全部切入相當(dāng)于投入電氣制動(dòng)，同時(shí)盤(pán)形制動(dòng)器14也開(kāi)始制動(dòng)，風(fēng)力機(jī)切出運(yùn)行。整個(gè)過(guò)程見(jiàn)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行切換圖5。
7.為保證用電負(fù)荷的供電質(zhì)量，保證頻率及電壓的穩(wěn)定，風(fēng)力機(jī)采用全逆變供電方式，就是直流發(fā)電機(jī)發(fā)出的直流電經(jīng)充電控制器21直接給蓄電池組22充電，而再由逆變器23將直流電轉(zhuǎn)換成交流電后，輸出至用電負(fù)荷。
二、并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)力機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組容量都較大，一般在100kw以上，因此性能要求更完善，為此增加了一些特殊功能機(jī)。風(fēng)力機(jī)工作框圖見(jiàn)圖6。
風(fēng)力機(jī)的特殊功能及控制特點(diǎn)如下1.在水平槳葉的尖部設(shè)葉尖擾流器，在超風(fēng)速時(shí)起動(dòng)力剎車(chē)作用。
2.水平槳葉最多設(shè)6葉。
3.由于采用槳葉可變控制技術(shù)，就必須增加對(duì)風(fēng)裝置。當(dāng)風(fēng)向改變后，風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量裝置將信號(hào)發(fā)送至PC控制器，PC控制器發(fā)出工作指令后，各槳葉的液壓推桿動(dòng)作，使得槳葉與風(fēng)向平行，并將此時(shí)的槳葉角度作為零度起始角，然后前180°槳葉角度基本不變。
4.增、變速器的特點(diǎn)及運(yùn)行增、變速器13設(shè)有3個(gè)高速輸出軸，第一個(gè)高速軸通過(guò)離合器15接至小容量發(fā)電機(jī)16，第二、三個(gè)高速軸增速比相同，也就是轉(zhuǎn)速相同，通過(guò)各自的離合器15連至兩個(gè)同等容量的發(fā)電機(jī)。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到3.5m/s時(shí)的切入風(fēng)速時(shí)，小發(fā)電機(jī)16投入運(yùn)行；當(dāng)風(fēng)速達(dá)到8m/s的第一切換風(fēng)速時(shí)，第一臺(tái)大發(fā)電機(jī)17投入運(yùn)行，小發(fā)電機(jī)16切出運(yùn)行；當(dāng)風(fēng)速達(dá)到14m/s的第二切換風(fēng)速時(shí)，第二臺(tái)大發(fā)電機(jī)17投入運(yùn)行；當(dāng)風(fēng)速升高達(dá)到19m/s時(shí)，槳角轉(zhuǎn)至最大阻力位置，葉尖擾流器也動(dòng)作，維持兩發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速恒定；當(dāng)風(fēng)速超過(guò)23m/s時(shí)，風(fēng)力機(jī)切出運(yùn)行。見(jiàn)風(fēng)力機(jī)運(yùn)行切換圖7。
5.三臺(tái)發(fā)電機(jī)均采用異步發(fā)電機(jī)，其容量比為1∶4∶4，并采用PC機(jī)控制的雙向晶閘管軟并網(wǎng)技術(shù)，減小對(duì)電網(wǎng)的沖擊。
6.蓄電池組22的容量較獨(dú)立運(yùn)行的村落型風(fēng)力機(jī)可大為減小，只需滿(mǎn)足Pc控制器19、液壓站18、控制設(shè)備所需容量及滿(mǎn)足電機(jī)總電流的5％既可。
7.逆變器23容量也相應(yīng)減小，一般，采用電力電子元件組成的固定逆變器。
8.采用Pc控制器19與液壓系統(tǒng)連合的機(jī)電一體化控制技術(shù)，控制各發(fā)電機(jī)的投、切，并網(wǎng)頻率及電壓穩(wěn)定，風(fēng)力機(jī)的起動(dòng)，葉尖擾流器與制動(dòng)器的投、切，槳葉攻角變化和蓄電池組22的充電等。
權(quán)利要求1.一種垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于風(fēng)輪由水平槳葉(1、9)、垂直槳葉(2)、垂直支撐軸(3)三部分構(gòu)成；機(jī)倉(cāng)設(shè)置在地面；水平槳葉(1、9)采用變徑機(jī)翼形結(jié)構(gòu)；支撐、固定垂直槳葉(2)；垂直槳葉(2)采用等徑翼形結(jié)構(gòu)；沿垂直方向的每一段與垂直支撐軸(3)的距離都相同；每個(gè)垂直槳葉(2)均設(shè)有上下兩個(gè)固定連接點(diǎn)，形成簡(jiǎn)支梁；垂直支撐軸(3)支撐水平槳葉、垂直槳葉及構(gòu)件；垂直支撐軸(3)上設(shè)有二個(gè)軸承，分別是連接上水平槳葉(1)、上斜拉(4)的上軸承(5)；連接下水平槳葉(9)、下斜拉(6)的下軸承(7)；下軸承(7)安裝有將風(fēng)能轉(zhuǎn)換的機(jī)械轉(zhuǎn)矩輸出的齒輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述的水平槳葉(1、9)的尖部可設(shè)計(jì)成葉尖擾流器形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述的垂直槳葉(2)可以為3-6個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述的機(jī)倉(cāng)內(nèi)可設(shè)置多級(jí)變速器(13)，也可設(shè)置無(wú)級(jí)變速器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述的機(jī)倉(cāng)內(nèi)還設(shè)有離合器(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述的多級(jí)變速器(13)級(jí)數(shù)不超過(guò)四級(jí)，其變速形式可以人為手動(dòng)變速，也可通過(guò)風(fēng)速測(cè)量裝置自動(dòng)變速；采用多輸出軸結(jié)構(gòu)，一般設(shè)置2-3個(gè)輸出軸。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及了一種垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于風(fēng)輪由水平槳葉、垂直槳葉、垂直支撐軸三部分構(gòu)成；機(jī)倉(cāng)設(shè)置在地面；水平槳葉采用變徑機(jī)翼形結(jié)構(gòu)；支撐、固定垂直槳葉；垂直槳葉采用等徑翼形結(jié)構(gòu)；每個(gè)垂直槳葉均設(shè)有上下兩個(gè)固定連接點(diǎn)，形成簡(jiǎn)支梁；垂直支撐軸支撐水平槳葉、垂直槳葉及構(gòu)件；優(yōu)點(diǎn)為材料消耗減少，現(xiàn)場(chǎng)施工工時(shí)下降；設(shè)備及配件的更換、維修、保養(yǎng)、調(diào)試都變得方便容易，減少故障時(shí)間，增加運(yùn)行時(shí)間；避免了水平軸風(fēng)力機(jī)因?qū)︼L(fēng)產(chǎn)生的電纜纏繞問(wèn)題，無(wú)須采用復(fù)雜的自動(dòng)解纜技術(shù)，風(fēng)輪可以自起動(dòng)；風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率得以提高，發(fā)電成本得以下降；適于批量生產(chǎn)，容易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、國(guó)產(chǎn)化和大型化。
文檔編號(hào)F03D11/02GK2693983SQ20032013125
公開(kāi)日2005年4月20日 申請(qǐng)日期2003年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月30日
發(fā)明者王稔英, 陸文志 申請(qǐng)人:王稔英