專利名稱：巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，特別是巨型、大功率、低成本、穩(wěn)定輸出電能
的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)的其中一種分類方式是以驅(qū)動(dòng)軸的方向來(lái)劃分，分為水平軸和垂直軸 驅(qū)動(dòng)方式兩大類。目前在大型風(fēng)電設(shè)備市場(chǎng)上是以水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)為主導(dǎo)產(chǎn)品。但是， 大型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)展到5麗或以上功率時(shí)，已經(jīng)接近現(xiàn)有材料水平和經(jīng)濟(jì)性價(jià)比的 設(shè)計(jì)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(guò)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(dòng)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(dòng)風(fēng)速要求 低(約2m/s)。所以近年來(lái)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)越來(lái)越受到各國(guó)的重視。 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(lái)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 可以獲取合適的風(fēng)壓動(dòng)能。但是，隨著功率的增大，用垂直軸來(lái)承載葉片的依靠材料本身強(qiáng) 度來(lái)支撐部件的方法，或者是用滾輪來(lái)支撐單個(gè)葉片的方法，都無(wú)法承受增大的重量和滿 足懸臂增大的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。必須用結(jié)構(gòu)體的方法才能解決。同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中用葉片旋 轉(zhuǎn)軸直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的方法，使得輸出的電能質(zhì)量不高。 綜上所述，在保證有足夠的受風(fēng)面積的條件下，如何保證垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠 大功率而又能夠穩(wěn)定輸出電能，是至今還沒(méi)有較好解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種在支撐框架里面安裝轉(zhuǎn)盤，在轉(zhuǎn)盤 上安裝支架、阻風(fēng)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)的受風(fēng)半徑和承載重 量大幅度提高；將采集到的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為液壓能，通過(guò)流體蓄能穩(wěn)定系統(tǒng)，推動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出穩(wěn) 定合格的電能。 本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)施 —種巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括支撐框架(1)、轉(zhuǎn)盤(2)、支架(3)、阻風(fēng)板 (4)、轉(zhuǎn)盤軸(5)、導(dǎo)風(fēng)板(6)、輪子(7)、發(fā)電機(jī)(8)、液壓馬達(dá)(9)、蓄能器(10)、油管閥門組 合(1D、液壓泵(12)、齒輪箱(13)、油箱(14)。所述支撐框架(1)是一個(gè)結(jié)構(gòu)物，承載著所 有設(shè)備并使設(shè)備在里面運(yùn)行。轉(zhuǎn)盤(2)及其承載在其中的支架(3)、阻風(fēng)板(4)、轉(zhuǎn)盤軸(5)、 輪子(7)是一個(gè)結(jié)構(gòu)物的整體，轉(zhuǎn)盤(2)整體置于支撐框架(1)的支撐面上，在風(fēng)載的作用 下旋轉(zhuǎn)。支撐框架(1)設(shè)置多層結(jié)構(gòu)。在每一層的支撐框架(1)的支撐面上，都設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)盤(2)整體。轉(zhuǎn)盤(2)中心有一條垂直的轉(zhuǎn)盤軸(5)。轉(zhuǎn)盤軸(5)連接有齒輪箱(13)。 支架(3)之間、支架(3)和轉(zhuǎn)盤(2)之間是通過(guò)結(jié)構(gòu)件來(lái)定位固定的，不是僅僅依靠材料 的強(qiáng)度來(lái)支撐的。轉(zhuǎn)盤(2)下面有輪子(7)、側(cè)面或者其他位置安裝有定位輔助輪子(7)、 中心有軸，阻風(fēng)板(4)置于支架(3)上，支架(3)安裝在轉(zhuǎn)盤(2)上，轉(zhuǎn)盤軸(5)與齒輪箱 (13)連接，液壓泵(12)的旋轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)盤(2)中心的轉(zhuǎn)盤軸(5)通過(guò)齒輪箱連接，所述蓄能 器(10)通過(guò)油管(11)與液壓泵(12)、油箱(14)、液壓馬達(dá)(9)等連接，通過(guò)蓄能器(10)蓄 能穩(wěn)壓后輸送給液壓馬達(dá)(9)穩(wěn)定的能量。發(fā)電機(jī)(8)連接有液壓馬達(dá)(9)，液壓馬達(dá)(9) 驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(8)穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)而發(fā)電。轉(zhuǎn)盤(2)安裝至少二個(gè)支架(3)阻風(fēng)板(4);在所述轉(zhuǎn) 盤(2)的下面至少安裝有3個(gè)對(duì)稱輪子(7)，以便支持轉(zhuǎn)盤(2)及其所載物的重量，在輪子 (7)下面對(duì)應(yīng)的位置有支撐框架(1)的承載平面，轉(zhuǎn)盤(2)以轉(zhuǎn)盤軸(5)為圓心，在風(fēng)載的 作用下旋轉(zhuǎn)。導(dǎo)風(fēng)板(6)內(nèi)含有風(fēng)向風(fēng)力感應(yīng)引導(dǎo)系統(tǒng)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由風(fēng)向感應(yīng)引導(dǎo)系統(tǒng) 檢測(cè)到風(fēng)向和風(fēng)力，向驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出指令，調(diào)整導(dǎo)風(fēng)板(6)移動(dòng)到支撐框架(1)邊緣的適當(dāng) 位置，展開(kāi)不同的面積，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤(2)上阻風(fēng)板(4)的受風(fēng)條件。 在上述巨型垂直軸風(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。 在上述巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述導(dǎo)風(fēng)板(6)是有一定強(qiáng)度材料的結(jié)構(gòu)
物，可以調(diào)整轉(zhuǎn)盤(2)上阻風(fēng)板(4)的受風(fēng)條件，使轉(zhuǎn)盤(2)在最佳風(fēng)壓下旋轉(zhuǎn)。還可以在
惡劣氣候下，在正面擋住強(qiáng)風(fēng)對(duì)設(shè)備的破壞。 在上述巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述轉(zhuǎn)盤(2)整體的直徑和厚度隨設(shè)備要求 可以調(diào)整，它的工作常態(tài)是低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，大扭距輸出。 在上述巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述支架(3)是有一定強(qiáng)度材料的結(jié)構(gòu)物。 在上述巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述阻風(fēng)板(4)是有一定強(qiáng)度材料的結(jié)構(gòu) 物。 在上述巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述轉(zhuǎn)盤軸(5)是有一定強(qiáng)度的材料。 在上述巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述輪子(7)是有一定承載能力的。 在上述巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所述液壓系統(tǒng)及零部件是符合國(guó)標(biāo)的。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型有如下優(yōu)點(diǎn)1，為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組向巨型化、大 功率化和穩(wěn)定發(fā)電的方向發(fā)展，提供了新的綜合解決方案。解決了現(xiàn)有技術(shù)受材料和結(jié)構(gòu) 的限制，使原來(lái)無(wú)法承受的增大的重量有了支撐點(diǎn)，滿足了懸臂增大的結(jié)構(gòu)需求；2，通過(guò) 采用蓄能穩(wěn)壓系統(tǒng)輸出穩(wěn)定的液壓能量的方法，使發(fā)電機(jī)(8)能夠輸出穩(wěn)定的高質(zhì)量的電 能；3，從而使低成本、高質(zhì)量的巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制造成為現(xiàn)實(shí)，使巨型垂直軸風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組的安裝和維護(hù)成本降低；4，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組邊發(fā)電邊維護(hù)的"在線維護(hù)" 運(yùn)行方式。

圖1、是實(shí)施例巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作流程圖； 圖2、結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是實(shí)施例中垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1展示了一種巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的工作流程。
圖2展示了一種巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型通過(guò)以下設(shè)備的構(gòu)建、作用和運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)其功能。 支撐框架(l)，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(流 體加壓系統(tǒng)、流體穩(wěn)壓系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)(8)等設(shè)備)安裝在支撐框架(1)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。 轉(zhuǎn)盤(2)，轉(zhuǎn)盤(2)及其承載在其中的支架(3)、阻風(fēng)板(4)、轉(zhuǎn)盤軸(5)、輪子(7) 是一個(gè)結(jié)構(gòu)物的整體，支架(3)之間、支架(3)和轉(zhuǎn)盤(2)之間是通過(guò)結(jié)構(gòu)件來(lái)定位固定 的，不是僅僅依靠材料的強(qiáng)度來(lái)支撐的。其承載的重量通過(guò)輪子(7)壓在支撐框架(1)的 相應(yīng)面上，以轉(zhuǎn)盤軸(5)為圓心旋轉(zhuǎn)。根據(jù)支撐框架(1)層數(shù)設(shè)置而設(shè)置轉(zhuǎn)盤(2)整體的 數(shù)量。各個(gè)轉(zhuǎn)盤(2)整體是獨(dú)立運(yùn)行的。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3m/s-50m/s左右風(fēng)速的能量而正常工作。為了獲得更大的動(dòng)力，隨著轉(zhuǎn) 盤(2)半徑的增大，需要在轉(zhuǎn)盤(2)上安裝更多的支架(3)阻風(fēng)板(4)才可以獲取理想的 風(fēng)壓動(dòng)能。 支架(3)，為阻風(fēng)板(4)的設(shè)置提供框架支撐，傳遞阻風(fēng)板(4)承受的風(fēng)壓，推動(dòng)轉(zhuǎn) 盤(2)旋轉(zhuǎn)。 阻風(fēng)板(4)，承受風(fēng)壓，將承受的風(fēng)壓傳遞給支架(3)。 轉(zhuǎn)盤軸(5)，將轉(zhuǎn)盤獲得的扭矩傳遞到齒輪箱。 導(dǎo)風(fēng)板(6)，安裝在支撐框架(1)邊緣的軌道上，通過(guò)內(nèi)含的風(fēng)向感應(yīng)引導(dǎo)系統(tǒng)檢 測(cè)到風(fēng)向和風(fēng)力，向?qū)эL(fēng)板(6)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)出指令，調(diào)整導(dǎo)風(fēng)板(6)移動(dòng)到支撐框架(1)邊 緣的適當(dāng)位置和展開(kāi)不同的面積，從而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤(2)上阻風(fēng)板(4)的受風(fēng)條件。使阻風(fēng)板 (4)能夠最佳采集風(fēng)壓。 輪子(7)，將轉(zhuǎn)盤(2)整體的重量平衡均勻地傳遞到支撐框架(1)的支撐面上，并 使轉(zhuǎn)盤(2)整體可以旋轉(zhuǎn)。 發(fā)電機(jī)(8)，將液壓馬達(dá)(9)傳遞來(lái)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成為電能。 液壓馬達(dá)(9)，將蓄能穩(wěn)壓系統(tǒng)的壓力能轉(zhuǎn)變成為發(fā)電機(jī)(8)需要的旋轉(zhuǎn)扭矩。 蓄能器(10)，將液壓泵(12)輸出的不穩(wěn)定的液壓能進(jìn)行蓄能穩(wěn)壓處理。 油管閥門組合(ll)，完成液壓系統(tǒng)要求的管閥類功能。 液壓泵(12)，將齒輪箱(13)傳遞來(lái)的軸扭矩轉(zhuǎn)換成液壓能。 齒輪箱(13)，將轉(zhuǎn)盤軸(5)傳遞來(lái)的軸扭矩調(diào)整方向和速度后傳遞給液壓泵
(12)，滿足液壓泵(12)的工況要求。 油箱(14)，存放液壓系統(tǒng)做功前后的油量。
權(quán)利要求一種巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括支撐框架(1)、轉(zhuǎn)盤(2)、支架(3)、阻風(fēng)板(4)、轉(zhuǎn)盤軸(5)、導(dǎo)風(fēng)板(6)、輪子(7)、發(fā)電機(jī)(8)、液壓馬達(dá)(9)、蓄能器(10)、油管閥門組合(11)、液壓泵(12)、齒輪箱(13)、油箱(14)，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤(2)及其承載在其中的支架(3)、阻風(fēng)板(4)、轉(zhuǎn)盤軸(5)、輪子(7)是一個(gè)結(jié)構(gòu)物的整體，轉(zhuǎn)盤(2)整體置于支撐框架(1)的支撐面上，在風(fēng)載的作用下旋轉(zhuǎn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述支撐框架(1)設(shè) 置多層結(jié)構(gòu)，在每一層的支撐框架(1)的支撐面上，都設(shè)置一個(gè)轉(zhuǎn)盤(2)整體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤(2)中心有 一條垂直的轉(zhuǎn)盤軸(5)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，在轉(zhuǎn)盤(2)的上面安 裝有支架(3)、阻風(fēng)板(4)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述轉(zhuǎn)盤軸(5)連接 有齒輪箱(13)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述的齒輪箱(13)連 接有流體蓄能穩(wěn)壓系統(tǒng)，它包括有液壓馬達(dá)(9)、蓄能器(10)、油管閥門組合(11)、液壓泵(12) 、油箱(14)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)(8)連接 有液壓馬達(dá)(9)。
專利摘要一種巨型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括支撐框架(1)、轉(zhuǎn)盤(2)、支架(3)、阻風(fēng)板(4)、轉(zhuǎn)盤軸(5)、導(dǎo)風(fēng)板(6)、輪子(7)、發(fā)電機(jī)(8)、液壓馬達(dá)(9)、蓄能器(10)、油管閥門組合(11)、液壓泵(12)、齒輪箱(13)、油箱(14)。在支撐框架(1)邊緣，安裝有導(dǎo)風(fēng)板(6)，用以調(diào)節(jié)安裝在轉(zhuǎn)盤(2)上阻風(fēng)板(4)的受風(fēng)條件。在支撐框架(1)中，轉(zhuǎn)盤(2)整體置于其支撐面上，在風(fēng)載的作用下旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤軸(5)通過(guò)齒輪箱(13)驅(qū)動(dòng)液壓泵(12)工作，帶壓流體通過(guò)油管閥門組合(11)，再通過(guò)蓄能器(10)蓄能穩(wěn)壓后輸送給液壓馬達(dá)(9)，最后驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)(8)旋轉(zhuǎn)而輸出穩(wěn)定電能。
文檔編號(hào)F03D3/00GK201539364SQ200920053610
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者劉威廉 申請(qǐng)人:劉威廉;羅劭敏