專(zhuān)利名稱(chēng)：一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
如圖1所示，現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)中，包括垂直軸風(fēng)輪1 (以下
簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)輪)和發(fā)電機(jī)2等裝置。其中，風(fēng)輪1是以支持翼12連接垂直軸 11，以多個(gè)葉片13安裝于該支持翼12上構(gòu)成垂直軸風(fēng)輪1;發(fā)電機(jī)2與 風(fēng)輪1的連接通常有兩種方式，
方式一，如圖2所示，以法蘭、螺栓固定的連接安裝方式，將垂直軸 11直接安裝在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸21上端。采用該種結(jié)構(gòu)，由于風(fēng)輪所受到 的交變載荷作用在垂直軸11和轉(zhuǎn)子軸21的連接件上，對(duì)垂直軸11和發(fā)電 衫'.連接部位的強(qiáng)度要求很高。經(jīng)一段時(shí)間使用后，風(fēng)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)極易脫落， 上.由于受到現(xiàn)場(chǎng)安裝條件的限制，因安裝配合誤差較大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)又大 多在惡劣氣候條件下使用，在強(qiáng)風(fēng)環(huán)境下，容易造成風(fēng)輪的共振，對(duì)風(fēng)輪 造成破壞。
如圖3所示，是采用套筒結(jié)構(gòu)的連接安裝方式，垂直軸ll坐落于發(fā)電 機(jī)底部的底座6上，這樣風(fēng)輪的載荷不加載在轉(zhuǎn)子軸21上，轉(zhuǎn)子軸21就 不承受軸向和徑向載荷。垂直軸ll承擔(dān)風(fēng)輪的重量和交變載荷，通過(guò)垂直 軸11外設(shè)有的套筒3、聯(lián)軸器5傳遞扭矩，垂直軸11和套筒3之間還需 要軸承43和44 (例如深溝球軸承、角接觸軸承、輥?zhàn)虞S承)支撐，因此， 采用該結(jié)構(gòu)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)較重且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，長(zhǎng)期運(yùn)行較容易產(chǎn)生故 障，且整套裝置還需額外配合底座6，該結(jié)構(gòu)除了系統(tǒng)重量較重外，成本也較高；采用該結(jié)構(gòu)在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝時(shí)，先要把發(fā)電機(jī)安裝在底麼6上， 安裝時(shí)還要保持底座和發(fā)電機(jī)的同心度，然后再把垂直軸插入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子 軸孔中安裝在底座上，由于垂直軸和發(fā)電機(jī)底部底座的配合公差需滿(mǎn)足現(xiàn) 場(chǎng)安裝的條件，公差較大，因此也容易造成風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)不穩(wěn)定，影響其 使用壽命。
此外，對(duì)于其它的零部件，例如支持翼12與垂直軸11的安裝也是在 現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，如圖4所示，通常是在法蘭15上開(kāi)設(shè)有對(duì)應(yīng)支持翼12連接的 通孔，以焊接或者螺栓或銷(xiāo)等緊固的方式將兩者固定。而采用該結(jié)構(gòu)的固 定連接方式，由于安裝的過(guò)程中需要根據(jù)通孔的位置進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)安裝， 在裝置本身尺寸較為大的情況下，安裝十分不便，且勞動(dòng)強(qiáng)度較高。
由上述可知，現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的各種零部件大多采用分別運(yùn) 輸，在現(xiàn)場(chǎng)將所需的各種零部件一一組裝、調(diào)試。因此，現(xiàn)場(chǎng)的安裝工作 量較大。同時(shí)限于施工現(xiàn)場(chǎng)的安裝條件，整機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性不高。對(duì) 使用壽命產(chǎn)生很大的影響。
即便采用在生產(chǎn)工廠內(nèi)預(yù)先將各零部件進(jìn)行安裝，除了不便于運(yùn)輸外， 且由于上述兩種垂直軸和轉(zhuǎn)子軸的連接方式本身所固有的缺陷，因此，在 使用了一段時(shí)間之后，整機(jī)的系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命也大大折扣。
為此，有待于提出一種新的技術(shù)方案來(lái)解決上述問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的弊病，在不改變垂直風(fēng)機(jī) 抗風(fēng)能力和安全性的前提下，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)部件、提高風(fēng)輪和垂直軸風(fēng)力發(fā)電 機(jī)的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命，并易于現(xiàn)場(chǎng)安裝，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量， 降低成本，為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的廣泛應(yīng)用提供解決途徑。本發(fā)明的具體技術(shù)方案是
一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括垂直軸風(fēng)輪1和發(fā)電機(jī)2，其特 征在于，所述風(fēng)輪的垂直軸11和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸21是同一根軸。
設(shè)垂直方向上組成風(fēng)輪的葉片長(zhǎng)度為H，根據(jù)力學(xué)分析可以得到，上、 下支持翼和葉片的連接位置在葉片兩端的1/4處較佳，設(shè)風(fēng)輪垂直軸的長(zhǎng) 度L和支持翼上、下兩端的距離h，比值范圍是L/h-l/1 3/2。
一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括垂直軸風(fēng)輪1和發(fā)電機(jī)2，垂直 軸11套設(shè)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸21內(nèi)，二者通過(guò)鍵45傳遞扭矩，發(fā)電機(jī)上軸承 41、上軸承41可為角接觸軸承或滾柱軸承或者滾珠軸承的一種，下軸承 42為角接觸軸承，垂直軸11和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸21在上軸承41、 42位置剛 性連接，可以采用緊配合，或用結(jié)構(gòu)膠；也可以采用間隙配合，間隙配合 公差小于+0. 2mm，以承受風(fēng)輪軸向上的重量和徑向上的交變載荷，風(fēng)輪垂 直軸11的底部具有傾角的倒角，該倒角除了承受風(fēng)輪重量外，還為安裝提 供了方便。
更合理的軸承布置為，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸21的下軸承42采用帶一定傾角 的角接觸球軸承，并安裝在發(fā)電機(jī)的底座上，以承受風(fēng)輪的重量，上軸承 41可使用角接觸球軸承、滾子軸承或滾柱軸承中的一種。該結(jié)構(gòu)省去了如 圖3中所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的套筒3，軸承43、 44和底座6。
為了降低重量，該上述垂直軸11或轉(zhuǎn)子軸21采用空心軸。 一種便于施工現(xiàn)場(chǎng)安裝的連接支持翼的法蘭結(jié)構(gòu)。該法蘭中間部位為 穿設(shè)安裝垂直軸的中心孔，分出若干與支持翼連接的接頭，接頭為套筒結(jié) 構(gòu)，該套筒結(jié)構(gòu)的接頭可為柱形結(jié)構(gòu)，與對(duì)應(yīng)的支持翼插接、或螺紋連接 即可安裝。使得現(xiàn)場(chǎng)安裝的工作量大為減少。為進(jìn)一步加強(qiáng)緊固，在對(duì)應(yīng)支持翼的和法蘭接頭連接的部位，用銷(xiāo) 或螺栓固定。上述支持翼可為空心管。
本發(fā)明將在下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
進(jìn)行描述。


圖1是現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是一種現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是另一種現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是現(xiàn)有發(fā)藍(lán)和支持翼機(jī)構(gòu)示意圖
圖5是本發(fā)明垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明風(fēng)輪和軸的尺寸結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7是本發(fā)明垂直軸和發(fā)電機(jī)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是本發(fā)明發(fā)電機(jī)上軸承結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9是本發(fā)明軸底部結(jié)構(gòu)和發(fā)電機(jī)下軸承結(jié)構(gòu)示意圖。
圖IO是本發(fā)明法蘭與支持翼連接結(jié)構(gòu)示意圖。
符號(hào)說(shuō)明
1-垂直軸風(fēng)輪，2-發(fā)電機(jī)，11-垂直軸，12-支持翼，13-葉片，14-接頭， i5-法蘭，16-銷(xiāo)或螺栓，21-轉(zhuǎn)子軸，22-間隙配合，23-倒角，3-套筒，41-上軸承，42-下軸承，43-軸承，44-軸承，45-鍵，5-聯(lián)軸器，6-底座。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)下面給出的本發(fā)明的具體實(shí)施例可以進(jìn)一步清楚地了解本發(fā)明， 但它們不是對(duì)本發(fā)明的限定。 實(shí)施例1:
如圖5所示， 一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括垂直軸風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)，所述風(fēng)輪的垂直軸11和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸21是同一根軸。為了條低重 量，該軸采用空心軸，該空心軸即為風(fēng)輪的垂直軸11和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸 21。該空心軸底部具有傾角的倒角23，如圖9所示，該倒角除了承受風(fēng)輪 重量外，還為安裝提供了方便，中心軸的下軸承采用帶一定傾角的角接觸 球軸承42并安裝在發(fā)電機(jī)的底座上，以承受風(fēng)輪的重量。
如圖6所示，設(shè)垂直方向上組成風(fēng)輪的葉片長(zhǎng)度為H，根據(jù)力學(xué)分析 可以得到，上、下支持翼和葉片的連接位置在葉片兩端的1/4處較佳，設(shè) 風(fēng)輪垂直軸的長(zhǎng)度L，上、下支持翼兩端的距離h， L和h的比值范圍是 L/h=l/l 3/2。
實(shí)施例2:
如圖7所示， 一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括垂直軸風(fēng)輪l和發(fā) 電機(jī)2，垂直軸11套設(shè)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸21內(nèi)，二者通過(guò)鍵45傳遞扭矩， 發(fā)電機(jī)上軸承41、下軸承42至少一個(gè)為角接觸軸承或滾柱軸承或者滾珠 軸承，垂直軸11和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸在上軸承41和下軸承42位置剛性連接， 可以采用緊配合，或用結(jié)構(gòu)膠.，也可以采用間隙配合22，間隙配合公差小 于+0. 2ram，以承受風(fēng)輪軸向上的重量和徑向上的交變載荷(如圖8所示，)， 風(fēng)輪垂直軸11的底部具有傾角的倒角(如圖9所示)，該倒角除了承受風(fēng) 輪重量外，還為安裝提供了方便。
發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的下軸承42采用帶一定傾角的角接觸球軸承并安裝在 發(fā)電機(jī)的底座上，以承受風(fēng)輪的重量，上軸承41可使用角接觸球軸承、滾 子軸承或滾柱軸承中的一種g該結(jié)構(gòu)省去了如圖3中所示的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的套 筒3，軸承43、 44和底座6。為了降低重量，該上述垂直軸11和轉(zhuǎn)子軸 21采用空心軸。實(shí)施例3:
如圖10所示， 一種連接支持翼的法蘭結(jié)構(gòu)。該法蘭15中間部位為穿 設(shè)安裝垂直軸的中心孔，分出若千與支持翼連接的接頭14，接頭為套筒結(jié) 構(gòu)，該套筒結(jié)構(gòu)的接頭可為柱形結(jié)構(gòu)，與對(duì)應(yīng)的支持翼12插接、或螺紋連 接即可安裝。使得現(xiàn)場(chǎng)安裝的工作量大為減少。為進(jìn)一步加強(qiáng)緊固，在對(duì) 應(yīng)支持翼的和法蘭接頭連接的部位，用銷(xiāo)或螺栓16固定。上述支持翼可為 空心管。
采用本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)，在不改變垂直風(fēng)機(jī)抗風(fēng)能力和 安全性的前提下，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)部件、提高風(fēng)輪和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性、 可靠性和使用壽命，并易于現(xiàn)場(chǎng)安裝，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量，降低成本， 為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的廣泛應(yīng)用提供解決途徑。
盡管對(duì)本發(fā)明已經(jīng)作了詳細(xì)的說(shuō)明并引證了一些具體實(shí)施例，但對(duì)本 領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，只要不離開(kāi)本發(fā)明人的設(shè)計(jì)思路和范圍也可作各 種變化和修正是顯然的。
權(quán)利要求
1. 一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括垂直軸風(fēng)輪(1)和發(fā)電機(jī)(2)，其特征在于，所述風(fēng)輪的垂直軸(11)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸(21)是同一根軸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于， 設(shè)垂直方向上組成風(fēng)輪的葉片長(zhǎng)度為H，上、下支持翼和葉片的連接 位置在葉片兩端的1/4處，設(shè)風(fēng)輪垂直軸長(zhǎng)度L和支持翼上、下兩端 的距離為h，比值范圍是L/h二1/1 3/2。
3. —種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括垂直軸風(fēng)輪(1)和發(fā)電機(jī) (2)，垂直軸(11)套設(shè)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸(21)內(nèi)，其特征在于，風(fēng)輪垂直軸(11)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸(21)在發(fā)電機(jī)上軸承(41)和下軸 承(42)位置剛性連接或間隙配合(22)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述上軸承(41)是角接觸球軸承、滾子軸承或滾柱軸承的一種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征 在于，所述風(fēng)輪垂直軸(11)的底部具有傾角的倒角(23)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征在于， 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸(21)的下軸承(42)采用帶傾角的角接觸球軸承。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，其特征 在于，所述垂直軸(11)或轉(zhuǎn)子軸(21)是空心軸。，
8. —種連接支持翼的法蘭結(jié)構(gòu)，該法蘭中間部位為穿設(shè)安裝垂直 軸的中心孔，其特征在于，該法蘭(15)分出若干與支持翼(12)連接的接頭(14)，所述接頭為與對(duì)應(yīng)支持翼插接、或螺紋連接的套筒 結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的支持翼法蘭結(jié)構(gòu)，其特征在于，在對(duì)應(yīng) 支持翼的和法蘭接頭連接的部位，用銷(xiāo)或螺栓(16)固定。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的支持翼法蘭結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述支持翼(12)是空心管。
全文摘要
一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，包括垂直軸風(fēng)輪和發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述風(fēng)輪的垂直軸和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸是同一根軸。本發(fā)明在不改變垂直風(fēng)機(jī)抗風(fēng)能力和安全性的前提下，簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)部件、提高風(fēng)輪和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性、可靠性和使用壽命，并易于現(xiàn)場(chǎng)安裝，減少現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量，降低成本，為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的廣泛應(yīng)用提供解決途徑。
文檔編號(hào)F03D3/00GK101435412SQ200810190618
公開(kāi)日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2008年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月19日
發(fā)明者強(qiáng) 嚴(yán), 冬 張, 沈益輝, 牛海峰, 蔣超奇 申請(qǐng)人:強(qiáng) 嚴(yán)