本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著全球化學(xué)能源的日益枯竭，風(fēng)力發(fā)電作為一種潔凈無(wú)污染的可再生能源，在遠(yuǎn)期有可能成為重要的替代能源。同水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有風(fēng)能利用率高，氣動(dòng)風(fēng)速低，基本不產(chǎn)生噪音等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸被人們認(rèn)識(shí)和重視，具有廣泛的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(vertical axis wind turbine VAWT)從分類(lèi)來(lái)說(shuō)，主要分為阻力型和升力型。阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要是利用空氣流過(guò)葉片產(chǎn)生的阻力作為驅(qū)動(dòng)力的，而升力型則是利用空氣流過(guò)葉片產(chǎn)生的升力作為驅(qū)動(dòng)力的。由于葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，隨著轉(zhuǎn)速的增加阻力急劇減小，而升力反而會(huì)增大，所以升力型的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的效率要比阻力型的高很多。

現(xiàn)有的垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)可分為兩個(gè)主要類(lèi)型，一類(lèi)是利用空氣動(dòng)力的阻力市場(chǎng)，典型的結(jié)構(gòu)是S型風(fēng)輪；另一類(lèi)是利用翼型的升力做功，最典型的是達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī)。升力型風(fēng)機(jī)效率高但是低風(fēng)速啟動(dòng)困難，而阻力型風(fēng)機(jī)低風(fēng)速易啟動(dòng)但風(fēng)機(jī)效率低。

現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)多采用垂直定軸與支撐軸直接連接(如通過(guò)法蘭連接)，在風(fēng)機(jī)機(jī)組的工作過(guò)程中，連接處會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)或震動(dòng)趨勢(shì)，長(zhǎng)期使用易松動(dòng)或損壞，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、使 用壽命長(zhǎng)、風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率高的組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括H型風(fēng)機(jī)和S型風(fēng)機(jī)，所述H型風(fēng)機(jī)包括H型風(fēng)機(jī)芯軸，H型風(fēng)機(jī)芯軸上連接有H型風(fēng)葉,所述S型風(fēng)機(jī)包括S型風(fēng)機(jī)芯軸，S型風(fēng)機(jī)芯軸上連接有S型風(fēng)葉，所述S型風(fēng)機(jī)位于H型風(fēng)機(jī)的內(nèi)部；所述H型風(fēng)葉芯軸上有法蘭，所述法蘭連接有發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)的下方安裝有支撐塔。

進(jìn)一步的，所述H型風(fēng)機(jī)芯軸與S型風(fēng)機(jī)芯軸之間通過(guò)超越離合器連接。

進(jìn)一步的，所述S型風(fēng)機(jī)與H型風(fēng)機(jī)為柔性連接，所述S型風(fēng)機(jī)芯軸上安裝有主動(dòng)銅轉(zhuǎn)子，所述H型風(fēng)機(jī)芯軸上安轉(zhuǎn)有從動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子。

更進(jìn)一步的，所述從動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子為圓柱體結(jié)構(gòu)，由兩種永磁體間隔排列組成；所述圓柱體的面上間隔排列著外側(cè)為N極內(nèi)側(cè)為S極的磁鐵N-S極和外側(cè)為S極內(nèi)側(cè)為N極的磁鐵S-N極偶數(shù)形式的永磁體。

更進(jìn)一步的，所述圓柱體由一個(gè)或若干個(gè)同心圓筒構(gòu)成。

進(jìn)一步的，所述發(fā)電機(jī)上連接有上法蘭和下法蘭，所述上法蘭與H型風(fēng)機(jī)芯軸上的法蘭連接，所述下法蘭與支撐塔連接。

進(jìn)一步的，所述H型風(fēng)葉通過(guò)H型風(fēng)葉支架和螺栓墊圈固定在法蘭上。

進(jìn)一步的，所述H型風(fēng)葉支架有上下兩個(gè)，所述H型風(fēng)葉支架包括若干橫桿，所述橫桿通過(guò)螺栓固定在H型風(fēng)葉芯軸的法蘭上，所述橫桿通過(guò)螺栓與斜桿連接，所述橫桿、斜桿通過(guò)螺栓與H型風(fēng)葉連接。

更進(jìn)一步的，所述橫桿之間通過(guò)螺栓安裝有一個(gè)圓形框，橫桿在圓周上均勻分布。

進(jìn)一步的，所述S型風(fēng)葉通過(guò)S型風(fēng)葉抱箍及螺釘墊片與S型風(fēng)葉芯軸 連接。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果是：

1、本發(fā)明中將H型風(fēng)機(jī)與S型風(fēng)機(jī)組合使用，當(dāng)H型風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于S型時(shí)，S型風(fēng)機(jī)會(huì)為H型風(fēng)機(jī)提供額外的轉(zhuǎn)矩動(dòng)力，特別適合H型風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)；當(dāng)H型風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于S型時(shí)，芯軸之間會(huì)自動(dòng)脫鉤，不會(huì)影響H型風(fēng)機(jī)的。此種結(jié)構(gòu)主要克服H型風(fēng)機(jī)低風(fēng)速啟動(dòng)性能差、通過(guò)組合結(jié)構(gòu)改善低風(fēng)速情況下的啟動(dòng)性能，大大改善低風(fēng)速下風(fēng)機(jī)的發(fā)電性能。

2、本發(fā)明中支架上的橫桿一方面支撐風(fēng)葉，另一方面保護(hù)風(fēng)葉在規(guī)定的風(fēng)力范圍內(nèi)不被折斷，延長(zhǎng)風(fēng)葉的使用壽命，降低維修成本；在橫桿上安裝圓形框，主要是調(diào)整橫桿的整體穩(wěn)定性，增強(qiáng)橫桿的抗彎曲性、降低風(fēng)葉振動(dòng)，延長(zhǎng)風(fēng)葉的使用壽命。

3、本發(fā)明中S型風(fēng)機(jī)與H型風(fēng)機(jī)采用柔性連接，由于沒(méi)有機(jī)械聯(lián)接，即使動(dòng)力本身引起的振動(dòng)也不會(huì)引起負(fù)載振動(dòng)，使整個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)問(wèn)題得到有效降低。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)不產(chǎn)生電磁干擾，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適應(yīng)各種惡劣環(huán)境；不產(chǎn)生電磁諧波，無(wú)污染；體積小，安裝方便，可方便對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行改造或用于新建系統(tǒng)。適用于不同類(lèi)型各種風(fēng)機(jī)、水泵、物料運(yùn)輸、斗式提升機(jī)、球磨機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、破碎機(jī)、攪拌機(jī)、絞直機(jī)等各種機(jī)械設(shè)備上。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中實(shí)施方式一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的H型風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的H型風(fēng)葉支架的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中實(shí)施方式二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中磁轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1為H型風(fēng)葉，2為H型風(fēng)機(jī)芯軸，3為S型風(fēng)機(jī)芯軸，4為S型風(fēng)葉，5為超越離合器，6為發(fā)電機(jī)，7為軸承，8為支撐塔，9為主動(dòng)銅轉(zhuǎn)子，10為從動(dòng)永磁體，11為H型風(fēng)葉支架和螺釘墊圈，12為法蘭，13為S型風(fēng)葉抱箍及螺釘墊片，14為螺栓及墊圈，15為橫桿，16為圓形框

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

實(shí)施方式一

如圖1所示，一種組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括H型風(fēng)機(jī)和S型風(fēng)機(jī)，所述H型風(fēng)機(jī)包括H型風(fēng)機(jī)芯軸2，H型風(fēng)機(jī)芯軸2上連接有H型風(fēng)葉1,所述S型風(fēng)機(jī)包括S型風(fēng)機(jī)芯軸3，S型風(fēng)機(jī)芯軸3上連接有S型風(fēng)葉4，所述S型風(fēng)機(jī)位于H型風(fēng)機(jī)的內(nèi)部；所述H型風(fēng)葉芯軸2上有法蘭12，所述法蘭12連接有發(fā)電機(jī)6，所述發(fā)電機(jī)6的下方安裝有支撐塔8。

當(dāng)H型風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于S型時(shí)，S型風(fēng)機(jī)會(huì)為H型風(fēng)機(jī)提供額外的轉(zhuǎn)矩動(dòng)力，特別適合H型風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)；當(dāng)H型風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于S型時(shí)，芯軸之間會(huì)自動(dòng)脫鉤，不會(huì)影響H型風(fēng)機(jī)的。此種結(jié)構(gòu)主要克服H型風(fēng)機(jī)低風(fēng)速啟動(dòng)性能差、通過(guò)組合結(jié)構(gòu)改善低風(fēng)速情況下的啟動(dòng)性能，大大改善低風(fēng)速下風(fēng)機(jī)的發(fā)電性能。

優(yōu)選的，所述H型風(fēng)機(jī)芯軸2與S型風(fēng)機(jī)芯軸3之間通過(guò)超越離合器5連接。

優(yōu)選的，所述發(fā)電機(jī)6上連接有上法蘭和下法蘭，所述上法蘭與H型風(fēng)機(jī)芯軸2上的法蘭12連接，所述下法蘭與支撐塔8連接。

優(yōu)選的，如圖2和圖3所示，所述H型風(fēng)葉1通過(guò)H型風(fēng)葉支架和螺栓墊圈11固定在法蘭12上。采用此結(jié)構(gòu)，葉片安裝更牢固，有效延長(zhǎng)風(fēng)機(jī)的使 用壽命，降低使用和維修成本。

優(yōu)選的，所述H型風(fēng)葉支架有上下兩個(gè)，所述H型風(fēng)葉支架包括若干橫桿15，所述橫桿15通過(guò)螺栓固定在H型風(fēng)葉芯軸2的法蘭12上，所述橫桿15通過(guò)螺栓與斜桿連接，所述橫桿15、斜桿通過(guò)螺栓與H型風(fēng)葉1連接。采用此結(jié)構(gòu)，橫桿一方面支撐風(fēng)葉，另一方面保護(hù)風(fēng)葉在規(guī)定的風(fēng)力范圍內(nèi)不被折斷，延長(zhǎng)風(fēng)葉的使用壽命，降低維修成本。

優(yōu)選的，如圖4所示所述橫桿15之間通過(guò)螺栓安裝有一個(gè)圓形框16，橫桿15在圓周上均勻分布。在橫桿15上安裝圓形框16，主要是調(diào)整橫桿15的整體穩(wěn)定性，增強(qiáng)橫桿15的抗彎曲性、降低風(fēng)葉振動(dòng)，延長(zhǎng)風(fēng)葉的使用壽命。

優(yōu)選的，所述S型風(fēng)葉4通過(guò)S型風(fēng)葉抱箍及螺釘墊片13與S型風(fēng)葉芯軸3連接。

實(shí)施方式二

如圖4所示，實(shí)施方式二與實(shí)施方式一種的區(qū)別技術(shù)特征在于：H型風(fēng)機(jī)芯軸2與S型風(fēng)機(jī)芯軸3的連接方式不一樣。

優(yōu)選的，所述S型風(fēng)機(jī)與H型風(fēng)機(jī)為柔性連接，所述S型風(fēng)機(jī)芯軸3上安裝有主動(dòng)銅轉(zhuǎn)子9，所述H型風(fēng)機(jī)芯軸2上安轉(zhuǎn)有從動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子10。

如圖5所示，優(yōu)選的的，所述從動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子10為圓柱體結(jié)構(gòu)，由兩種永磁體間隔排列組成；所述圓柱體的面上間隔排列著外側(cè)為N極內(nèi)側(cè)為S極的磁鐵N-S極和外側(cè)為S極內(nèi)側(cè)為N極的磁鐵S-N極偶數(shù)形式的永磁體。當(dāng)主動(dòng)銅轉(zhuǎn)子9在從動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子10中轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁力線時(shí)，必然在主動(dòng)銅轉(zhuǎn)子9中產(chǎn)生渦電流，該渦電流在主動(dòng)銅轉(zhuǎn)子9中產(chǎn)生反感磁場(chǎng)，拉動(dòng)從動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子10與主動(dòng)銅轉(zhuǎn)子9做相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述圓柱體由一個(gè)或若干個(gè)同心圓筒構(gòu)成。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。