專利名稱：鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，特別是大型、大功率、低成本的鼠籠式垂直軸風(fēng)力 發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)分為水平軸和垂直軸兩大類。目前大型風(fēng)電設(shè)備是以水平軸為主。但 是，大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展到IMW或以上功率時，已經(jīng)接近現(xiàn)有材料強(qiáng)度、設(shè)計和制造 極限。如大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)安裝高度超過100米，設(shè)備制造、工程施工和維護(hù)的成本 巨大。它需要昂貴的精準(zhǔn)動平衡的葉片、精確的偏航系統(tǒng)、受力巨大的變槳距調(diào)速系統(tǒng)和消 耗大量材料的塔架等。由于安裝高度很高，使得設(shè)備抗風(fēng)能力很差，安裝難度很大，安裝成 本很高；由于尖速比的要求而使設(shè)備的工作噪音很大。與水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比較，垂直軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)不需要昂貴的葉片、精確的偏航系統(tǒng)、受力巨大的變槳距調(diào)速和消耗大量材料 的塔架等系統(tǒng)，而且可以適應(yīng)任何風(fēng)向，安裝高度低，工作噪音小，起動風(fēng)速要求低。所以近 年來垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)越來越受到產(chǎn)業(yè)投資人的重視。以往垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片旋轉(zhuǎn)速度較慢，常規(guī)方法是采用增大葉片面積來滿 足采集風(fēng)能的要求。為了獲得更大的功率，就要將葉片的旋轉(zhuǎn)半徑增大，以獲得更大的扭矩 才可以獲取需要的風(fēng)壓動能。但是，隨著功率的增大，用垂直軸來承載葉片或者是用滾輪來 支撐單個葉片的方法，都無法承受因功率繼續(xù)增大而增加的材料重量，也無法滿足懸臂結(jié) 構(gòu)增大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。綜上所述，在保證足夠受風(fēng)面積的條件下，如何保證垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)隨著功率 的增加能夠承受更大的風(fēng)載結(jié)構(gòu)，至今也沒有較好解決的辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種在支撐框架里面安裝鼠籠，在鼠籠下面 安裝輪子、在中間安裝葉板和其他零部件的新型風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和方法，使風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)承受葉板 的風(fēng)壓、增大結(jié)構(gòu)半徑和載重能力大幅度提高。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實施—種鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括支撐框架(1)、輪子(2)、葉板(3)、鼠籠 (4)、鼠籠軸(5)、定位軸承座(6)、發(fā)電機(jī)(7)、小聯(lián)軸器(8)、齒輪箱(9)、大聯(lián)軸器(10)。 所述支撐框架(1)是一個結(jié)構(gòu)物，承載著所有設(shè)備并使設(shè)備在里面運行。鼠籠(4)及其承 載在其中的葉板(3)、鼠籠軸(5)、輪子⑵是一個結(jié)構(gòu)物的整體，葉板(3)和鼠籠⑷之間 是通過結(jié)構(gòu)件來定位固定的。鼠籠(4)下面有輪子(2)、中心有鼠籠軸(5)，鼠籠軸(5)通 過支撐框架(1)的支撐面的定位軸承座(6)與下面的齒輪箱(9)用大聯(lián)軸器(10)連接，安 放在下層的齒輪箱(9)通過小聯(lián)軸器(8)與發(fā)電機(jī)(7)連接。鼠籠(4)安裝至少二個葉板 (3)；在所述鼠籠⑷的下面至少安裝有3個對稱輪子(2)，用以支持鼠籠(4)及其所載物 的重量，在輪子(2)下面對應(yīng)的位置有支撐框架(1)的承載平面，鼠籠(4)以鼠籠軸(5)為圓心在風(fēng)載的作用下旋轉(zhuǎn)。在上述鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述支撐框架(1)是有一定強(qiáng)度材料的結(jié) 構(gòu)物，可以多層設(shè)置安裝設(shè)備，承載設(shè)備和結(jié)構(gòu)重量，抵御惡劣環(huán)境影響。在上述鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述葉板(3)是有一定形狀和強(qiáng)度的材料 結(jié)構(gòu)物。在上述鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述鼠籠(4)形狀類似圓形滾動老鼠籠， 垂直安放。整體的直徑和厚度隨設(shè)備要求可以調(diào)整，隨著重量的增加支撐鼠籠(4)的輪子 (2)也相應(yīng)增加。在上述鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述鼠籠軸(5)是有一定強(qiáng)度的材料。在上述鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述輪子(2)是有一定承載能力的。在上述鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述發(fā)電機(jī)(7)(標(biāo)準(zhǔn)件)是變速恒頻恒壓 發(fā)電機(jī)，允許轉(zhuǎn)速在較大范圍內(nèi)變化而可以保證電能質(zhì)量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有如下優(yōu)點為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組向鼠籠式大型化、大 功率和超大功率方向發(fā)展提供了新的解決方案。解決了現(xiàn)有技術(shù)受材料和結(jié)構(gòu)的限制，使 原來無法承受的增大的重量有了支撐點，滿足了懸臂增大的結(jié)構(gòu)需求。


圖1、是實施例鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組氣動工作流程圖；圖2、結(jié)構(gòu)示意圖；圖3、是實施例中鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明以下結(jié)合附圖及實施例作進(jìn)一步說明。圖1展示了一種鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作流程。圖2展示了一種鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過以下設(shè)備的構(gòu)建、作用和運動，實現(xiàn)其功能。支撐框架(1)，所有的設(shè)備安裝在此結(jié)構(gòu)體中，可以多層設(shè)置。大重量的部件(齒 輪箱(9)、發(fā)電機(jī)⑶等設(shè)備)安裝在支撐框架⑴底層，重心低而穩(wěn)定、抗風(fēng)性好，設(shè)備安 裝、日常維護(hù)及設(shè)備操作和監(jiān)控均很方便。輪子(2)，將鼠籠(4)整體的重量平衡均勻地傳遞到支撐框架(1)的支撐面上，并 使鼠籠⑷整體可以旋轉(zhuǎn)。葉板(3)，承受風(fēng)壓，推動鼠籠⑷旋轉(zhuǎn)。鼠籠⑷，鼠籠⑷及其承載在其中的葉板(3)、鼠籠軸(5)、輪子⑵是一個結(jié)構(gòu) 物的整體，葉板(3)和鼠籠(4)之間是通過結(jié)構(gòu)件來定位固定的。其承載的重量通過輪子 (2)壓在支撐框架(1)的相應(yīng)面上，以鼠籠軸(5)為圓心旋轉(zhuǎn)，鼠籠軸(5)是以定位軸承座 (6)定圓心，定位軸承座(6)固定在支撐框架(1)的支撐面中心。根據(jù)支撐框架(1)層數(shù)設(shè) 置而設(shè)置鼠籠(4)整體的數(shù)量。各個鼠籠(4)整體是獨立旋轉(zhuǎn)的。它可以吸收不穩(wěn)定、不 同風(fēng)速下的風(fēng)能，風(fēng)能利用率較高，可以吸收2m/s-50m/s左右風(fēng)速的能量而正常工作。為 了獲得更大的動力，隨著鼠籠⑷半徑的增大，需要在鼠籠⑷上安裝更多的葉板⑶才可以獲取理想的風(fēng)壓動能。鼠籠軸(5)，將鼠籠獲得的扭矩傳遞到齒輪箱。定位軸承座(6)，安裝在支撐框架(1)支撐面的中心與孔同心，給鼠籠軸(5)定心。發(fā)電機(jī)(7)，將齒輪箱(9)傳遞來的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成為電能。小聯(lián)軸器⑶，完成鼠籠軸(5)傳遞扭矩給齒輪箱(9)。齒輪箱(9)，將鼠籠軸(5)傳遞來的軸扭矩調(diào)整方向和速度后傳遞給發(fā)電機(jī)(7)。大聯(lián)軸器(10)，完成齒輪箱(9)傳遞扭矩給發(fā)電機(jī)(7)。
權(quán)利要求
一種鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括支撐框架(1)、輪子(2)、葉板(3)、鼠籠(4)、鼠籠軸(5)、定位軸承座(6)、發(fā)電機(jī)(7)、小聯(lián)軸器(8)、齒輪箱(9)、大聯(lián)軸器(10)。其特征在于所述鼠籠(4)及其承載在其中的葉板(3)、鼠籠軸(5)、輪子(2)是一個結(jié)構(gòu)物的整體，鼠籠(4)整體通過輪子(2)置于支撐框架(1)的支撐面上，葉板(3)在風(fēng)載的作用下驅(qū)動鼠籠(4)圍繞鼠籠軸(5)旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動發(fā)電機(jī)工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述支撐框架(1) 可以設(shè)置多層結(jié)構(gòu)。在每一層的支撐框架(1)的支撐面上，都可以設(shè)置一個鼠籠(4)整體。 支撐框架(1)的支撐面上的中心位置設(shè)有一個通孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述鼠籠(4)中 心有一條垂直的鼠籠軸(5)，穿過支撐面上與孔同心的定位軸承座(6)與下一層齒輪箱(9) 連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，在鼠籠(4)的中間 安裝有多組葉板(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述 鼠籠(4)的下方安裝有多組輪子(2)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述的發(fā)電機(jī) (7)、齒輪箱(9)等重物均安放在底層。
全文摘要
一種鼠籠式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括支撐框架(1)、輪子(2)、葉板(3)、鼠籠(4)、鼠籠軸(5)、定位軸承座(6)、發(fā)電機(jī)(7)、小聯(lián)軸器(8)、齒輪箱(9)、大聯(lián)軸器(10)。在支撐框架(1)中，鼠籠(4)整體置于其支撐面上，在風(fēng)載的作用下旋轉(zhuǎn)。鼠籠軸(5)通過齒輪箱(9)驅(qū)動發(fā)電機(jī)(7)旋轉(zhuǎn)而輸出電能。
文檔編號F03D11/04GK101858303SQ20091003844
公開日2010年10月13日 申請日期2009年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者劉威廉 申請人:劉威廉;羅劭敏