專利名稱：垂直軸式風力發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域，特別是涉及一種垂直軸式風力發(fā)電機。
背景技術：
隨著社會的發(fā)展，能源的日益枯竭，人類必須合理利用能找到 的有效能源。而風力作為發(fā)電能源只占現(xiàn)有發(fā)電能源的極少部分。其 主要原因就是現(xiàn)有風力發(fā)電機造價高，葉片長，重量大，安裝困難， 機件易磨損，不易維修等諸多因素。目前現(xiàn)有的風力發(fā)電機當風速增 大時為減少風葉的接風量，對安裝的.調(diào)漿電機或安裝制動裝置要求比 較高。而建造大功率的風力發(fā)電機^到重量和安裝高度等條件的限制 致使風力發(fā)電不能大力發(fā)展的主要原因。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供一種垂直軸式風力發(fā)電機，該鳳力發(fā) 電機采用一種新型的葉輪結構，使其可隨風力大小自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并 且可始終保持向同一方向旋轉(zhuǎn)。另外再通過增設風懸浮及承載軌道， 有效減輕了風力裝置的重量對軸承的壓力，可使該風力發(fā)電裝置極為 簡便的向大功率型風力發(fā)電機擴展，并實現(xiàn)微風發(fā)電。為了達到以上目的，本發(fā)明提供的垂直軸式風力發(fā)電機，主要包 括中心軸、葉輪及發(fā)電機三個部分，其中所述中心軸包括一轉(zhuǎn)軸樞設于一固定軸上構成，所述葉輪包括4個葉面，分為第一葉面組和第二 葉面組，每組包括兩個葉面并以對稱平行的方式固定于上述轉(zhuǎn)軸的兩 頂lj，其中第一葉面組以垂直交錯的方式疊設于第二葉面組的上方，而 所述葉面則包括由框架、風面板、擋桿及面板轉(zhuǎn)軸組成，所述框架固 定于上述轉(zhuǎn)軸一側，所述擋桿及面板轉(zhuǎn)軸以一定間隔平行設置于該框
架上，所述風面板則以一定中間部位樞設于上述面板轉(zhuǎn)軸之上，使該 風面板以大、小面積兩個部分繞面板轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，另外，所述葉面還可 平行增設若干上述風面板等結構，以增大該風力發(fā)電機的功率。上述風面板的小面積部可再分開設一放風面板，當風面板接風量 超過一定量時，所述放風面板會在風力的作用下轉(zhuǎn)動打開，以放掉多余的風，而在其接風量降低到一定程度時，該放風面板會^E重力作用 下恢復到原始狀態(tài)，綜上所述，可使得中心轉(zhuǎn)軸始終在恒定的受力情 況下，保持勻速轉(zhuǎn)動。上述第一葉面組或第二葉面組的框架上，還可以增設若千風懸 浮，該風懸浮可在風力的作用下產(chǎn)生向上的浮力，從而減小葉面因自 身重量對轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的摩擦力，實現(xiàn)該風力發(fā)電機在微風環(huán)境下發(fā)電的 目的。該風懸浮包括一風面以一定斜角樞設于一風懸浮軸上，所述斜 角優(yōu)選為45度，并通過該風懸浮軸垂直固定于上述框架之上，另所 述風懸浮還設有一調(diào)風結構，以調(diào)整其受風方向。上述葉輪下方可再設一承"載軌道通過支架固定于地面上，并于第 二葉面組框架下邊相應裝設一轉(zhuǎn)動輪，以使其葉輪沿承載軌道運動， 從而達到減輕風力裝置的重量對中心轉(zhuǎn)軸軸承的壓力。上述轉(zhuǎn)軸上再設有一傳動齒輪，該傳動齒輪再與上述發(fā)電機上所 設的被動齒輪相連接，以將葉輪所受風能的動力傳動至發(fā)電機進行發(fā) 電。因此，本發(fā)明提供的風懸浮垂直軸式風力發(fā)電機，具有以下優(yōu)點1. 本風力發(fā)電機結構簡單，制造規(guī)格可大可小，不同功率規(guī)格 的發(fā)電機。風力發(fā)電裝置可以平行增設若干風面板，使中心轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn) 動力大大增加。再加上風懸浮裝置來減輕風力裝置的重量對軸承的壓 力，使其在微風狀態(tài)下就能旋轉(zhuǎn)發(fā)電，在強風情況下也能連續(xù)工作；2. 與同等功率的風力發(fā)電機相比，本發(fā)明提供的風懸浮垂直軸 式風力發(fā)電機其制造成本低、實用效率高、安裝方便，更適合風向不 定，風力隨時變化的地方。


圖1為本發(fā)明提供的垂直軸式風力發(fā)電機立體示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述，但不作 為對本發(fā)明的限定。本發(fā)明提供的垂直軸式風力發(fā)電機，如圖1所示，主要包括中心軸100、葉輪200及發(fā)電機300三個部分，其中所述中心軸100是由 一轉(zhuǎn)軸101樞設于一固定軸102上構成，且分別再于轉(zhuǎn)軸101的上下 兩端，即于轉(zhuǎn)軸101與固定軸102鄰接處上下分別設置一鎖帽103及 軸承104加以限定。所述葉輪200包括4個葉面201，每兩個葉面201為一組，設為 第一葉面組210和第二葉面組220，每組葉面201分別以對稱平行的 方式固定于上述轉(zhuǎn)軸101的兩側，其中第一葉面組210以垂直交錯的 方式疊設于第二葉面組220上方，而所述葉面201則包括由框架2011 、 風面板2012、擋桿2013及面板轉(zhuǎn)軸2014組成，所述框架2011固定 于上述轉(zhuǎn)軸101 —側，所述擋桿2013及面板轉(zhuǎn)軸2014以一定間隔平 行設置于該框架2011上，所述風面板2012則以一定中間部位樞設于 所述面板轉(zhuǎn)軸2014之上，使得該風面板2012以大、小面積兩個部分 繞面板轉(zhuǎn)軸2014轉(zhuǎn)動，其中所述大、小面積風面板(2015、 2016) 面積比例優(yōu)選為2 4: 1，而上述擋桿2013與面板轉(zhuǎn)軸2014之間的 距離則稍小于所述大面積風面板2015的寬度且大于小面積風面板 2016的寬度，另外，所述葉面201的框架2011可延長至一定長度， 以實現(xiàn)在該框架2011上平行增設若干上述風面板2012、擋桿2013 及面板轉(zhuǎn)軸2014結構，以增大該風力發(fā)電機的功率。上述轉(zhuǎn)軸101上再設有一傳動齒輪1011，該傳動齒輪1011再與 上述發(fā)電機300上所設的被動齒輪301相連接，以將葉輪200轉(zhuǎn)動扭 力傳動至發(fā)電機300進行發(fā)電。上述第一葉面組210框架2011上，還可以增設若干風懸浮211， 該風懸浮211可在風力的作用下產(chǎn)生向上的浮力，從而減小葉面201 因自身重量對中心轉(zhuǎn)軸101上軸承的摩擦力，并實現(xiàn)該風力發(fā)電機在
微風環(huán)境下發(fā)電的H的。該風懸浮211包括一風面2111以一定斜角 樞設于一風懸浮軸2112上，并通過該風懸浮軸2112垂直固定于上述 框架2011之上，且該風面2111底邊再設置一加強筋2113連接于風 懸浮軸2112上，另所述風懸浮211還設有一調(diào)風結構2114，以調(diào)整 其受風方向，該調(diào)風結構2114為一尾舵2115設于一連桿2116—端， 該連桿2116的另一端再與上述風面2111底邊相連接，另外，該風懸 浮也可設與上述第二葉面組220的框架上。上述葉輪200下方可再設一承載軌道400通過支架(圖中未標示) 固定于地面上，并于上述第二葉面組220框架2011下邊相應裝設一 轉(zhuǎn)動輪221，以使其葉輪200沿承載軌道400運動，從而達到減輕葉 輪200重量對中心轉(zhuǎn)軸101上軸承104的壓力。在上述小面積風面板2016上再開設一放風面板2017，該放風面 板2017樞接于上述小面積風面板2016上的一放風板轉(zhuǎn)軸(2018)上， 使其在接風量超過一定量時，該放風面板2017會在風力的作用下轉(zhuǎn) 動打開，以放掉多余的風，當接風量降低到一定程度時，該放風面板 會在重力作用下恢復到原始狀態(tài)，如此一來使得所述葉輪200始終在 恒定的受力情況下，保持勻速轉(zhuǎn)動。本發(fā)明提供的垂直軸式風力發(fā)電機在工作時，首先假定當風力垂 直作用于第二葉面組220中的一葉面201時，風力推動其風面板2012 旋轉(zhuǎn)，使其大面積風面板2015靠至其相對應的擋桿2013上，從而推 動該葉面201旋轉(zhuǎn)，以帶動中心轉(zhuǎn)軸101上所設的傳動齒輪1011傳 至發(fā)電機300。在上述風向環(huán)境下，開始時所述第二葉面組220的另 一葉面(圖中未標示)上的風面板(圖中未標示)在風力的作用下與 風向保持平行，所述第一葉面組210的兩葉面上(圖中未標示)的風 面板(圖中未標示)也在風力作用下與風向平行，只有當中心轉(zhuǎn)軸 101旋轉(zhuǎn)到一定角度后，其各葉面才輪流依次受力做功，因此而基本 消除了在旋轉(zhuǎn)過程中其他不做功葉面產(chǎn)生的阻力，增大了該風力發(fā)電 機的效率。另外，藉由上述葉輪200結構，該風懸浮風力發(fā)電機可在 不同風向的環(huán)境下，始終保持同一旋轉(zhuǎn)方向工作。
權利要求
1.一種垂直軸式風力發(fā)電機，其特征在于，包括中心軸(100)、葉輪(200)及發(fā)電機(300)三個部分，其中所述中心軸(100)包括一轉(zhuǎn)軸(101)樞設于一固定軸(102)上構成，所述葉輪(200)包括4個葉面(201)。分為第一葉面組(210)和第二葉面組(220)，每組包括兩個葉面(201)并以對稱平行的方式固定于上述轉(zhuǎn)軸(101)的兩側，其中第一葉面組(210)以垂直交錯的方式疊設于第二葉面組(220)的上方，而所述葉面(201)則包括由框架(2011)、風面板(2012)、擋桿(2013)及面板轉(zhuǎn)軸(2014)組成，所述框架(2011)固定于上述轉(zhuǎn)軸(101)一側，所述擋桿(2013)及面板轉(zhuǎn)軸(2014)以一定間隔平行設置于該框架(2011)上，所述間隔為稍小于所述大面積風面板(2015)的寬度且大于小面積風面板(2016)的寬度，所述風面板(2012)則以中間部位樞設于上述面板轉(zhuǎn)軸(2014)之上，所述轉(zhuǎn)軸(101)上再設有一傳動齒輪(1011)，該傳動齒輪(1011)再連接上述發(fā)電機(300)上所設的被動齒輪(301)。
2. 根據(jù)權利要求1所述垂直軸式風力發(fā)電機，其特征在于，所 述葉面(201)再平行增設若干上述風面板(2012)、擋桿(2013)及 面板轉(zhuǎn)軸(2014)結構。
3. 根據(jù)權利要求1所述垂直軸式風力發(fā)電機，其特征在于，所 述第一葉面組(210)框架上再增設若干風懸浮。
4. 根據(jù)權利要求1所述垂直軸式風力發(fā)電機，其特征在于，所 述第二葉面組(220)框架上再增設若干風懸浮。
5. 根據(jù)權利要求3或4任意一項所述垂直軸式風力發(fā)電機，其 特征在于，所述風懸浮(211)包括一風面(2111)以一定斜角樞設 于一風懸浮軸(2112)上，并通過該風懸浮軸(2112)垂直固定于上 述框架(2011 )之上，所述斜角優(yōu)選為45度，再包括一調(diào)風結構(2114) 于風面(2111)下邊上，調(diào)風結構(2114)為一尾舵(2115)設于一 連桿(2116) —端，該連桿(2116)的另一端再與上述風面(2111) 底邊相連接。
6. 根據(jù)權利要求5所述垂直軸式風力發(fā)電機，其特征在于，所 述風面(2111)底邊再設置一加強筋(2113)連接于風懸浮軸(2112) 上。
7. 根據(jù)權利要求1所述垂直軸式風力發(fā)電機，其特征在于，所 述葉輪(200)下方再設一承載軌道(400)通過支架固定于地面上， 并于第二葉面組(220)框架(2011)下邊相應裝設一轉(zhuǎn)動輪(221)。
8. 根據(jù)權利要求1所述垂直軸式風力發(fā)電機，其特征在于，所 述大、小面積風面板(2015、 2016)的面積比例優(yōu)選為2 4: 1。
9. 根據(jù)權利要求1所述垂直軸式風力發(fā)電機，其特征在于，所 述小面積風面板(2016)再開設一放風面板(2017)，該放風面板2017 樞接于上述小面積風面板2016上的一放風板轉(zhuǎn)軸(2018)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域，提供一種垂直軸式風力發(fā)電機，主要包括中心軸、葉輪及發(fā)電機三個部分，其中葉輪包括兩組葉面以垂直交錯的方式疊設固定在中心軸的轉(zhuǎn)軸上，所述轉(zhuǎn)軸上再設有一傳動齒輪連接發(fā)電機上所設的被動齒輪；另外，所述葉面可擴展以加大該風力發(fā)電機的功率，所述葉輪上還可以增設若干風懸浮，以及在葉輪下方安裝一轉(zhuǎn)動輪以使其運動于一承載軌道上，以減輕該葉輪的重量對軸承的壓力，上述葉輪上的葉面還可開設一放風面板，以調(diào)節(jié)葉輪在強風下保持一定的受風量。因此，本發(fā)明提供的垂直軸式風力發(fā)電機其制造成本低、實用效率高、適用范圍廣，可在強風下進行安裝，且可在不同風向環(huán)境中保持一個方向轉(zhuǎn)動、不產(chǎn)生反轉(zhuǎn)。
文檔編號F03D9/00GK101162012SQ20071016520
公開日2008年4月16日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權日2007年10月30日
發(fā)明者輝 李, 李世龍 申請人:李世龍;李 輝