專利名稱：懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于發(fā)電裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是風能發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
能源是經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)，為了維持經(jīng)濟的高速發(fā)展，掠奪性的開 采地下資源，隨著地球資源日趨緊張其價格成倍增長。人們?yōu)榱私鉀Q 能源危機在尋找替代能源，風能作為一種替代能源得到了世界各國的 高度重視。近幾年隨著風電產(chǎn)業(yè)的形成和規(guī)模發(fā)展，通過引進技術(shù)， 加速風電機組本地化進程以及加強風電場建設(shè)和運行管理，我國風電
場建設(shè)和運行的成本逐步降低，初始投資從1994年的約12000元 /kW降低到目前的約9000元/kW。同時風電的上網(wǎng)電價也從超過1.0 元/度降低到約0.6元/度。
風力發(fā)電有三種運行方式 一是獨立運行方式，通常是一臺小型 風力發(fā)電機向一戶或幾戶提供電力，它用蓄電池蓄能，以保證無風時 的用電；二是風力發(fā)電與其他發(fā)電方式(如柴油機發(fā)電)相結(jié)合，向 一個單位或一個村莊或一個海島供電；三是風力發(fā)電并入常規(guī)電網(wǎng)運 行，向大電網(wǎng)提供電力，常常是一處風電場安裝幾十臺甚至幾百臺風 力發(fā)電機，這是風力發(fā)電的主要發(fā)展方向。
在風力發(fā)電系統(tǒng)中兩個主要部件是風力機和發(fā)電機。風力機向著 變漿距調(diào)節(jié)技術(shù)、發(fā)電機向著變速恒頻發(fā)電技術(shù)，這是風力發(fā)電技術(shù) 發(fā)展的趨勢，也是當今風力發(fā)電的核心技術(shù)。風力機主要結(jié)構(gòu)分為-
1、風力機的變漿距調(diào)節(jié)風力機通過葉輪捕獲風能，將風能轉(zhuǎn)換為作用在輪轂上的機械轉(zhuǎn) 矩。變距調(diào)節(jié)方式是通過改變?nèi)~片迎風面與縱向旋轉(zhuǎn)軸的夾角，從而 影響葉片的受力和阻力，限制大風時風機輸出功率的增加，保持輸出 功率恒定。采用變距調(diào)節(jié)方式，風機功率輸出曲線平滑。在額定風速 以下時，控制器將葉片攻角置于零度附近，不做變化，近似等同于定 漿距調(diào)節(jié)。在額定風速以上時，變漿距控制結(jié)構(gòu)發(fā)生作用，調(diào)節(jié)葉片 攻角，將輸出功率控制在額定值附近。變漿距風力機的起動速度較定 漿距風力機低，停機時傳遞沖擊應力相對緩和。正常工作時，主要是 采用功率控制，在實際應用中，功率與風速的立方成正比。較小的風 速變化會造成較大的風能變化。
由于變漿距調(diào)節(jié)風力機受到的沖擊較之其它風力機要小得多，可 減少材料使用率，降低整體重量。且變距調(diào)節(jié)型風力機在低風速時， 可使槳葉保持良好的攻角，比失速調(diào)節(jié)型風力機有更好的能量輸出， 因此比較適合于平均風速較低的地區(qū)安裝。
變距調(diào)節(jié)的另外一個優(yōu)點是，當風速達到一定值時，失速型風力 機必須停機，而變距型風力機可以逐步變化到一個槳葉無負載的全翼 展開模式位置，避免停機，增加風力機發(fā)電量。
變距調(diào)節(jié)的缺點是對陣風反應要求靈敏。失速調(diào)節(jié)型風機由于風 的振動引起的功率脈動比較小，而變距調(diào)節(jié)型風力機則比較大，尤其 對于采用變距方式的恒速風力發(fā)電機，這種情況更明顯，這樣不要求 風機的變距系統(tǒng)對陣風的響應速度要足夠快，才可以減輕此現(xiàn)象。
2、變速恒頻風力發(fā)電機
變速恒頻風力發(fā)電機常采用交流勵磁雙饋型發(fā)電機，它的結(jié)構(gòu)類 似繞線型感應電機，只是轉(zhuǎn)子繞組上加有滑環(huán)和電刷，這樣一來，轉(zhuǎn) 子的轉(zhuǎn)速與勵磁的頻率有關(guān)，從而，使得雙饋型發(fā)電機的內(nèi)部電磁關(guān)
6系既不同于異步發(fā)電機又不同于同步發(fā)電機，但它卻具有異步機和同 步機的某些特性。
交流勵磁雙饋變速恒頻風力發(fā)電機不僅可以通過控制交流勵磁 的幅值、相位、頻率來實現(xiàn)變速恒頻，還可以實現(xiàn)有功、無功功率控 制，對電網(wǎng)而言還能起無功補償?shù)淖饔谩?br> 交流勵磁變速恒頻雙饋發(fā)電機系統(tǒng)有如下優(yōu)點
1、 允許原動機在一定范圍內(nèi)變速運行，簡化了調(diào)整裝置，減少 了調(diào)速時的機械應力。同時使機組控制更加靈活、方便，提高了機組 運行效率。
2、 需要變頻控制的功率僅是電機額定容量的一部分，使變頻裝 置體積減小，成本降低，投資減少。
3、 調(diào)節(jié)勵磁電流幅值，可調(diào)節(jié)發(fā)出的無功功率；調(diào)節(jié)勵磁電流 相位，可調(diào)節(jié)發(fā)出的有功功率。應用矢量控制可實現(xiàn)有、無功功率的 獨立調(diào)節(jié)。
垂直軸風力發(fā)電機是一種圓弧形雙葉片的結(jié)構(gòu)(①型或稱為達 里厄)，由于其受風面積小，相應的啟動風速較高， 一直未得到大力 發(fā)展，我國也在前幾年做了一些嘗試，但效果始終不理想。由于H型 垂直軸風力發(fā)電機的設(shè)計需要非常大量的空氣洞力學計算以及數(shù)字 模擬計算，采用人工的方法計算一次至少需要幾年的時間，而且不是 一次計算就能得到正確的結(jié)果，所以在計算機還不是很發(fā)達的年代， 人們根本無法完成這一設(shè)計構(gòu)思。
由于特殊應用場合的需要，2003年我國開始了這項研究，并且 在以后兩年的時間里不斷對產(chǎn)品進行改進，在2005年初，產(chǎn)品走向 成熟，并在海島以及邊疆大量采用以這種新型垂直軸風力發(fā)電機為主 要設(shè)備的風光互補系統(tǒng)。
H型垂直軸風力發(fā)電機的技術(shù)原理該技術(shù)采用空氣洞力學原理，針對垂直軸旋轉(zhuǎn)的風洞模擬，葉片 選用了飛機翼形形狀，在風輪旋轉(zhuǎn)時，它不會受到因變形而改變效率
等；它用垂直直線4-5個葉片組成，由4角形或5角形形狀的輪轂固 定、連接葉片的連桿組成的風輪，由風輪帶動稀土永磁發(fā)電機發(fā)電送 往控制器進行控制，輸配負載所用的電能。
該技術(shù)原理根據(jù)空氣片條理論，實際計算可選取垂直風機旋轉(zhuǎn)軸 的切面進行計算模型，按葉片實際尺寸，每個葉片的旋轉(zhuǎn)軸心距離為 N米；用CFD技術(shù)進行模擬氣動系數(shù)計算，計算原理采用離散數(shù)字方 法求解翼形斷面的氣動力，用網(wǎng)格方法對雷諾數(shù)流動渦量分布比較形 成高雷諾數(shù)下對Navier-Stokes方程進行數(shù)字模擬計算的原理結(jié)果。
采用稀土永磁材料發(fā)電的原理，配套與空氣洞力學原理的風輪， 采用直驅(qū)式結(jié)構(gòu)進行旋轉(zhuǎn)發(fā)電。
根據(jù)檢索， 一種風力發(fā)電機(專利號ZL200420081310.2)由于 此種設(shè)計結(jié)構(gòu)采用了特殊空氣洞力學原理、三角形向量法的連接方式 以及直驅(qū)式結(jié)構(gòu)的原理，使得風輪的受力主要集中于輪轂上，因此抗 風能力較強；此種設(shè)計的特性還體現(xiàn)在對周圍環(huán)境的影響上，運轉(zhuǎn)時 無噪音以及電磁干擾小等特點使得新型垂直軸風力發(fā)電機優(yōu)越性非 常明顯。
近幾年隨著風電技術(shù)的進一步發(fā)展，垂直軸永磁風力發(fā)電機為風 電技術(shù)行業(yè)又添新丁，也逐步被人們所認識。但無論是水平軸還是垂 直軸風力發(fā)電機，都沒有從根本上解決投資成本高這一難題，使這一 清潔能源的普及受到了不同程度限制。究其原因一臺風力發(fā)電機的金 屬立桿造價十幾倍于發(fā)電機本身，更難以讓人接受的是一臺金屬立桿 只能承載一臺風力發(fā)電機組。
發(fā)明內(nèi)容
8本實用新型目的是提供一種懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，以克 服現(xiàn)有風力發(fā)電機的缺陷。
具體地說，懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，具有風葉，其風葉為 圓弧狀且圓弧內(nèi)側(cè)面間隔固定相同的風葉渦流隔片組成，多個風葉固 定安裝在風葉支架上構(gòu)成一個葉片，三個葉片等間隔安裝在一個固定 吊桿或旋轉(zhuǎn)吊軸上，固定吊桿或旋轉(zhuǎn)吊軸端部連接有吊鉤，在風機軸 上安裝永磁發(fā)電機構(gòu)成風力發(fā)電機裝置。
風葉為半圓弧且多個風葉垂直并列固定在風葉支架上且相鄰葉 片之間留有縫隙構(gòu)成一個葉片，三個葉片通過輪轂軸承安裝在一個固 定吊桿上，空心軸永磁發(fā)電機安裝在固定吊桿上組成一個發(fā)電單元， 在固定吊桿下端設(shè)有連接另外一組發(fā)電單元的分級吊桿連接件。多個 發(fā)電單元通過分級吊桿連接件串聯(lián)構(gòu)成發(fā)電裝置。
多個風葉垂直并列固定在風葉支架上且相鄰葉片之間留有縫隙 構(gòu)成一個葉片，三個葉片通過旋轉(zhuǎn)吊軸固定輪轂安裝在旋轉(zhuǎn)吊軸上， 旋轉(zhuǎn)吊軸上端連接有吊鉤，旋轉(zhuǎn)吊軸上部裝有旋轉(zhuǎn)懸吊軸裝置，落地 式永磁發(fā)電機安裝旋轉(zhuǎn)吊軸下端。三個葉片一組串聯(lián)方式安裝在旋轉(zhuǎn) 吊軸上。
風葉的弧度小于半圓弧且多個風葉水平并列安裝在風葉支架上 構(gòu)成一個葉片，且每個風葉在風葉驅(qū)動下自動調(diào)姿系統(tǒng)隨著葉片旋轉(zhuǎn)
在水平和垂直兩個位置之間轉(zhuǎn)換；三個葉片通過輪轂軸承安裝在一個 固定吊桿上，空心軸永磁發(fā)電機安裝在固定吊桿上組成一個發(fā)電單 元，在固定吊桿下端設(shè)有連接另外一組發(fā)電單元的分級吊桿連接件。 多個發(fā)電單元通過分級吊桿連接件串聯(lián)構(gòu)成發(fā)電裝置。
風葉的弧度小于半圓弧且多個風葉水平并列安裝在風葉支架上 構(gòu)成一個葉片，且每個風葉在風葉驅(qū)動下自動調(diào)姿系統(tǒng)隨著葉片旋轉(zhuǎn) 在水平和垂直兩個位置之間轉(zhuǎn)換；三個葉片通過旋轉(zhuǎn)吊軸固定輪轂安裝在旋轉(zhuǎn)吊軸上，旋轉(zhuǎn)吊軸上端連接有吊鉤，旋轉(zhuǎn)吊軸上部裝有旋轉(zhuǎn) 懸吊軸裝置，落地式永磁發(fā)電機安裝旋轉(zhuǎn)吊軸下端。
所述的風葉自動調(diào)姿系統(tǒng)包括方向尾翼、尾翼轉(zhuǎn)軸、風葉自動調(diào)
姿托盤、風葉軸轉(zhuǎn)向撥叉、風葉軸轉(zhuǎn)向連桿、風葉聯(lián)動拉繩；風葉自 動調(diào)整托盤是兩個圓弧等腰梯形其形狀和作用類似于平頂凸輪并分 布在中心鼓形結(jié)構(gòu)兩側(cè)；尾翼轉(zhuǎn)軸與中心鼓形結(jié)構(gòu)相對固定，尾翼轉(zhuǎn) 軸上下兩端用軸承與吊軸相對固定；尾翼及其支架與尾翼轉(zhuǎn)軸固定； 尾翼連同尾翼轉(zhuǎn)軸帶動風葉自動調(diào)姿托盤在風力的作用下固定在一 個方位；風葉中軸橫穿內(nèi)裝有軸承的垂直支架，在靠近垂直支架一側(cè) 的風葉中軸上固定有與風葉旋轉(zhuǎn)軸徑向成45度夾角的風葉驅(qū)動連 桿，并在連桿兩端固定安裝有風葉聯(lián)動拉繩，在風葉中軸頂端固定有 夾角為90度的撥叉；在吊軸上相同方位角的風葉驅(qū)動連桿頂端均通 過風葉聯(lián)動拉繩相對固定。
本實用新型優(yōu)點是采用特殊結(jié)構(gòu)風葉在迎風做功半周風葉正面 迎風并在風葉正面形成渦流，風壓大。風葉在非做功半周(稱過渡區(qū))， 此時風葉圓弧表面迎風，風流被圓弧表面整流從葉片垂直間隔分流。 風壓相對較小，可以最大限度利用風速做功，極大提高了風力發(fā)電效 率。同時，這種風葉可以采用懸吊方式，節(jié)約了風力發(fā)電的投資。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖(分級懸吊垂直軸固定形渦流翼風 力發(fā)電機)。
圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖(集中懸吊垂直軸固定形渦流翼風 力發(fā)電機)。
圖3為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖(懸吊式垂直軸自變形水平翼風力 發(fā)電機)。
圖4為水平翼風葉自動控制機構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型葉片分級懸吊結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6為本實用新型葉片集中懸吊結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7為本實用新型本實用新型葉片集中懸吊吊軸與風葉支架裝 配示意圖。
圖8為本實用新型本實用新型葉片集中懸吊風葉自動控制裝置 與發(fā)電機之間裝配示意圖。
圖號說明(1)固定吊桿、
(2)方向尾翼
(3)尾翼轉(zhuǎn)軸
(4)風葉自動調(diào)姿托盤
(5)風葉軸轉(zhuǎn)向撥叉
(6)風葉軸轉(zhuǎn)向連桿
(7)輪轂軸承
(8)空心軸永磁發(fā)電機
(9)輪轂與發(fā)電機固定支架
(10)分級吊桿連接件
(11)風葉支架
(12)風葉
(13)風葉軸
(14)風葉聯(lián)動拉繩
(15)釣鉤
(16)風葉渦流隔片
(17)吊軸畫定托盤
(18)旋轉(zhuǎn)吊軸固定輪轂
(19)旋轉(zhuǎn)吊軸
11(20) 旋轉(zhuǎn)懸吊軸裝置
(21) 自動調(diào)整托盤軸承
(22) 萬向節(jié)
(23) 吊桿支撐軸承
(24) 連軸器
(25) 大功率永磁發(fā)電機
(26) 鋼筋混凝土基礎(chǔ)具體實施方式
如附圖1-8所示，本實用新型提供的懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝 置，包括兩組模塊化懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，用以最大限度的 解決成本問題。從而使這一清潔能源早日得到普及。
兩組垂直軸風力發(fā)電機裝置按風葉結(jié)構(gòu)分可分為垂直軸固定形 渦流翼和垂直軸自變形水平翼兩種。從系統(tǒng)懸吊方式分可分為分級懸 吊方式和集中懸吊方式兩種。
分級懸吊垂直軸固定形渦流翼如圖1所示
它是由吊鉤(15)、固定懸吊軸(1)、輪轂軸承(7)、空心軸 永磁發(fā)電機(8)、輪轂與發(fā)電機固定支架(9)、分級軸連接件(10)、 風葉支架(11)、風葉(12)、吊軸固定托盤(17)組成。風葉是由 半圓弧狀且有間隔相同的隔片組成且等距離間隔垂直葉片(稱風葉正 面)。在迎風做功半周風葉正面迎風并在風葉正面形成渦流，風壓大。 風葉在非做功半周(稱過渡區(qū))，此時風葉圓弧表面迎風，風流被圓 弧表面整流從葉片垂直間隔分流。風壓相對較小。風壓差通過風葉帶 動支架旋轉(zhuǎn)。支架帶動輪轂(7)并通過輪轂固定支架(9)帶動永磁 發(fā)電機的定子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。由于發(fā)電機采用空心軸，固定吊軸(1)穿 過發(fā)電機軸心并與發(fā)電機的電樞固定。電樞線圈切割磁力線產(chǎn)生感應 電動勢，其輸出從電樞線圈引出并通過懸吊軸孔從懸吊軸中心連接至
12下一級。由于系統(tǒng)采用層層疊加方式，發(fā)電機的輸出可以根據(jù)負載要 求采用串并聯(lián)方式連接。
集中懸吊垂直軸固定形渦流翼如圖2所示
它是由吊鉤(15)、旋轉(zhuǎn)懸吊軸裝置(20)、旋轉(zhuǎn)吊軸(19)旋 轉(zhuǎn)吊軸固定輪轂(18)、落地式永磁發(fā)電機(25)、風葉支架(11)、 風葉(12)、組成。風力作用于風葉上，在作功半周與非作功半周所 產(chǎn)生的風壓差通過風葉支架(11)旋轉(zhuǎn)吊軸固定輪轂(18)帶動旋轉(zhuǎn) 吊軸(19)旋轉(zhuǎn)。同時在旋轉(zhuǎn)吊軸上所固定懸掛的其它風葉所產(chǎn)生力 共同作用在懸吊軸上，使懸吊軸旋轉(zhuǎn)帶動落地式發(fā)電機的電樞旋轉(zhuǎn)發(fā) 電。
垂直軸自變形水平翼也可為分級懸吊方式和集中懸吊兩種方式。 分級懸吊方式與集中懸吊方式不同的是懸吊軸不隨風葉支架的旋轉(zhuǎn) 而轉(zhuǎn)動，并采用空心軸永磁發(fā)電機，懸吊軸從發(fā)電機軸心穿過并與發(fā) 電機的電樞相對固定，風葉通過風葉軸承輪轂支架帶動發(fā)電機永磁極 定子旋轉(zhuǎn)發(fā)電。由于發(fā)電機定子磁極采用永磁材料制成，磁極數(shù)可根 據(jù)平均轉(zhuǎn)速確定，從而克服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速tf這一缺陷。系統(tǒng)采用模塊化層 層疊加，發(fā)電機的輸出從固定的電樞線圈引出并穿過固定的懸吊軸孔 從吊軸中心與下一級連接。這樣可以根據(jù)輸出負載要求靈活采用逐級 串并聯(lián)方式輸出。
如果風速在高百米上下風力區(qū)別不是很大的情況下系統(tǒng)可采用 集中懸吊方式。這種懸吊方式特點 一是懸吊軸與風葉支架固定為一 體結(jié)構(gòu)，因此懸吊軸隨風葉支架的驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)；第二個特點是風葉 自動控制系統(tǒng)只需要一套就可以驅(qū)動所有風葉在系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)時完成風 葉姿勢的調(diào)整。第三個特點是可采用一臺大功率發(fā)電機落地式安裝 來集中發(fā)電。具體是風葉隨風力驅(qū)動懸吊軸旋轉(zhuǎn)并通過萬向節(jié)帶動落 地式大功率發(fā)電機的電樞旋轉(zhuǎn)發(fā)電。這種懸吊方式的優(yōu)點是最大限度的減少了懸吊重量，方便維護，最大限度的降低系統(tǒng)成本，可達到事 半功倍的效果。
垂直軸自變形水平翼與垂直軸固定形渦流翼相比較其懸吊方式 基本相同，但從風葉結(jié)構(gòu)以及風葉受力情況有本質(zhì)的區(qū)別。自變形水
平翼在水平方向旋轉(zhuǎn)的同時在垂直方向上自動調(diào)節(jié)風葉姿勢來完成
在作功半周葉面垂直，風葉迎風作功；風葉在非作功半周風葉姿勢調(diào) 整為水平，風葉在很小的阻力情況下完成水平過渡。自變形水平翼的 風葉結(jié)構(gòu)如圖4所示水平翼弧面中心有一隨風葉一起轉(zhuǎn)動的水平風 葉軸，風葉迎風面同樣采用隔片式弧形渦流結(jié)構(gòu)，但與固定形渦流翼 相比，水平翼采用弧形，固定形采用半圓弧形結(jié)構(gòu)。水平翼為了使其 水平旋轉(zhuǎn)。采用了迎風面半周迎風作功，另半周風葉調(diào)姿水平過渡。 這一過程是通過方向尾翼(2)、尾翼轉(zhuǎn)軸(3)、風葉自動調(diào)姿托盤 (4)風葉軸轉(zhuǎn)向撥叉(5)風葉軸轉(zhuǎn)向連桿(6)、風葉聯(lián)動拉繩(14) 等組成的風葉自動調(diào)姿系統(tǒng)來完成的。由于風葉自動調(diào)整托盤(4) 是由兩個半圓弧等腰梯形其形狀和作用類似于平頂凸輪并分布在中 心鼓形結(jié)構(gòu)兩側(cè)，并在風葉作功半周平頂凸輪頂部向下，在非作功半
周周平頂凸輪頂部向上。尾k轉(zhuǎn)軸(3)與中心鼓形結(jié)構(gòu)相對固定，
尾翼轉(zhuǎn)軸(3)上下兩端用軸承與吊軸相對固定，(集中懸吊與分級 懸吊略有差異)其作用是尾翼轉(zhuǎn)軸(3)與吊軸在各自旋轉(zhuǎn)時相互不 產(chǎn)生影響，確保其各自獨立性。尾翼(2)及其支架與尾翼轉(zhuǎn)軸(3) 固定。尾翼連同尾翼轉(zhuǎn)軸帶動風葉自動調(diào)姿托盤在風力的作用下固定 在一個方位。風葉中軸橫穿垂直支架(內(nèi)裝有軸承)在靠近垂直支架 一側(cè)的風葉中軸上固定有與水平45度夾角的風葉驅(qū)動連桿(6)如圖 二 (2) FD方位，并在連桿兩端固定安裝有風葉聯(lián)動拉繩(14)見圖 二 (1)，在風葉中軸頂端固定有夾角為90度的撥叉(A、 B)這個風 葉暫定義為主動風葉。由于風葉自動調(diào)姿托盤在風力的作用下固定在一個方位，當風葉及其支架旋轉(zhuǎn)并由風葉調(diào)整區(qū)到水平過渡區(qū)時，(當 逆時針旋轉(zhuǎn))直角撥叉受平頂凸輪斜面的反作用力使其逆時針旋轉(zhuǎn)
90度，(A轉(zhuǎn)到B位置、B轉(zhuǎn)到C位置)從而帶動風葉由垂直變?yōu)樗?平，完成水平調(diào)姿并保持。當風葉旋轉(zhuǎn)至由水平過渡到垂直迎風作功 區(qū)時，風葉撥叉原由B轉(zhuǎn)到C位置的撥叉受到上凸輪斜面的作用力 使撥叉撥回到原位，使風葉由水平變?yōu)榇怪辈⒂L作功。在吊軸上相 同方位角的風葉驅(qū)動連桿(6)頂端均通過風葉聯(lián)動拉繩(14)相對 固定，當主動風葉調(diào)姿時其它同方位風葉隨同調(diào)姿。
風葉調(diào)姿時其轉(zhuǎn)動角度在90度范圍內(nèi)，為了防止風葉在垂直迎 風時風葉遠端發(fā)生軸向扭曲，可在風葉兩端的支架上安裝90度夾角 的限位裝置。同時為了減少撥叉與凸輪表面的摩擦阻力可在撥叉受力 面和平頂凸輪表面安裝異性強磁力永久磁鐵片使其旋轉(zhuǎn)時工作在磁 懸浮狀態(tài)。
垂直懸吊方式適用范圍廣，抗強風襲繞能力強，特別是風力較為 集中的山口
川道，可在相臨的山頂打樁采用鋼絲繩橫拉，等距離垂直懸吊可 最大的節(jié)約成本。
權(quán)利要求1、懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，具有風葉(12)，其特征是風葉(12)為圓弧狀且圓弧內(nèi)側(cè)面間隔固定相同的風葉渦流隔片(16)組成，多個風葉(12)固定安裝在風葉支架(11)上構(gòu)成一個葉片，三個葉片等間隔安裝在一個固定吊桿(1)或旋轉(zhuǎn)吊軸(19)上，固定吊桿(1)或旋轉(zhuǎn)吊軸(19)端部連接有吊鉤(15)，在風機軸上安裝永磁發(fā)電機構(gòu)成風力發(fā)電機裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，其特 征是風葉(12)為半圓弧且多個風葉(12)垂直并列固定在風葉支架(11)上且相鄰葉片之間留有縫隙構(gòu)成一個葉片，三個葉片通過輪轂 軸承(7)安裝在一個固定吊桿(1)上，空心軸永磁發(fā)電機(8)安 裝在固定吊桿(1)上組成一個發(fā)電單元，在固定吊桿(1)下端設(shè)有 連接另外一組發(fā)電單元的分級吊桿連接件(10)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，其特 征是多個發(fā)電單元通過分級吊桿連接件(10)串聯(lián)構(gòu)成發(fā)電裝置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，其特 征是多個風葉(12)垂直并列固定在風葉支架(11)上且相鄰葉片之 間留有縫隙構(gòu)成一個葉片，三個葉片通過旋轉(zhuǎn)吊軸固定輪轂(18)安 裝在旋轉(zhuǎn)吊軸(19)上，旋轉(zhuǎn)吊軸(19)上端連接有吊鉤(15)，旋 轉(zhuǎn)吊軸(19 )上部裝有旋轉(zhuǎn)懸吊軸裝置(20 )，落地式永磁發(fā)電機(25 ) 安裝旋轉(zhuǎn)吊軸(19)下端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，其特 征是三個葉片一組串聯(lián)方式安裝在旋轉(zhuǎn)吊軸(19)上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，其特 征是風葉(12)的弧度小于半圓弧且多個風葉(12)水平并列安裝在 風葉支架(11)上構(gòu)成一個葉片，且每個風葉(12)在風葉驅(qū)動下自 動調(diào)姿系統(tǒng)隨著葉片旋轉(zhuǎn)在水平和垂直兩個位置之間轉(zhuǎn)換；三個葉片 通過輪轂軸承(7)安裝在一個固定吊桿(1)上，空心軸永磁發(fā)電機(8)安裝在固定吊桿(1)上組成一個發(fā)電單元，在固定吊桿(1) 下端設(shè)有連接另外一組發(fā)電單元的分級吊桿連接件(10)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，其特 征是多個發(fā)電單元通過分級吊桿連接件(10)串聯(lián)構(gòu)成發(fā)電裝置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，其特 征是風葉(12)的弧度小于半圓弧且多個風葉(12)水平并列安裝在 風葉支架(11)上構(gòu)成一個葉片，且每個風葉(12)在風葉驅(qū)動下自 動調(diào)姿系統(tǒng)隨著葉片旋轉(zhuǎn)在水平和垂直兩個位置之間轉(zhuǎn)換；三個葉片 通過旋轉(zhuǎn)吊軸固定輪轂(18)安裝在旋轉(zhuǎn)吊軸(19)上，旋轉(zhuǎn)吊軸(19) 上端連接有吊鉤(15)，旋轉(zhuǎn)吊軸(19)上部裝有旋轉(zhuǎn)懸吊軸裝置(20)， 落地式永磁發(fā)電機(25)安裝旋轉(zhuǎn)吊軸(19)下端。
9、 根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置， 其特征是風葉自動調(diào)姿系統(tǒng)包括方向尾翼(2)、尾翼轉(zhuǎn)軸(3)、風 葉自動調(diào)姿托盤(4)、風葉軸轉(zhuǎn)向撥叉(5)、風葉軸轉(zhuǎn)向連桿(6)、 風葉聯(lián)動拉繩(14);風葉自動調(diào)整托盤(4)是兩個圓弧等腰梯形其 形狀和作用類似于平頂凸輪并分布在中心鼓形結(jié)構(gòu)兩側(cè)；尾翼轉(zhuǎn)軸(3)與中心鼓形結(jié)構(gòu)相對固定，尾翼轉(zhuǎn)軸(3)上下兩端用軸承與吊 軸相對固定；尾翼(2)及其支架與尾翼轉(zhuǎn)軸(3)固定；尾翼連同尾 翼轉(zhuǎn)軸帶動風葉自動調(diào)姿托盤在風力的作用下固定在一個方位；風葉 中軸橫穿內(nèi)裝有軸承的垂直支架，在靠近垂直支架一側(cè)的風葉中軸上 固定有與風葉旋轉(zhuǎn)軸徑向成45度夾角的風葉驅(qū)動連桿(6)，并在連桿兩端固定安裝有風葉聯(lián)動拉繩(14)，在風葉中軸頂端固定有夾角為90度的撥叉；在吊軸上相同方位角的風葉驅(qū)動連桿(6)頂端均通過風葉聯(lián)動拉繩(14)相對固定。
專利摘要本實用新型提供一種懸吊式垂直軸風力發(fā)電機裝置，以克服現(xiàn)有風力發(fā)電機的缺陷。它具有風葉，其風葉為圓弧狀且圓弧內(nèi)側(cè)面間隔固定相同的風葉渦流隔片組成，多個風葉固定安裝在風葉支架上構(gòu)成一個葉片，三個葉片等間隔安裝在一個固定吊桿或旋轉(zhuǎn)吊軸上，固定吊桿或旋轉(zhuǎn)吊軸端部連接有吊鉤，在風機軸上安裝永磁發(fā)電機構(gòu)成風力發(fā)電機裝置。本實用新型采用特殊結(jié)構(gòu)風葉在迎風做功半周風葉正面迎風并在風葉正面形成渦流，風壓大。風葉在非做功半周，此時風葉圓弧表面迎風，風流被圓弧表面整流從葉片垂直間隔分流。風壓相對較小，可以最大限度利用風速做功，極大提高了風力發(fā)電效率。同時，這種風葉可以采用懸吊方式，節(jié)約了風力發(fā)電的投資。
文檔編號F03D9/00GK201284722SQ200820030238
公開日2009年8月5日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者寸亞西 申請人:寸亞西