本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電，具體是一種風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)集成的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著全球環(huán)境問題愈來愈突出，各國對(duì)可再生清潔能源利用也越來越重視。近年來，清潔能源的利用也受到了我國重點(diǎn)扶持，預(yù)計(jì)風(fēng)電能源的比重將會(huì)大幅度提高。

因小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有安裝方便、便于維修、能接受任意風(fēng)向等優(yōu)點(diǎn)，得以大力的推廣應(yīng)用。但由于風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的存在，導(dǎo)致機(jī)械能的損失，進(jìn)而使整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能的效率降低；另外，現(xiàn)有的小型阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)能利用率較低，升力型風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速較高。因此，通過對(duì)現(xiàn)有的小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，提高其發(fā)電效率更有利于其進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪集成在一起的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)能減小傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)電效率的影響，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、風(fēng)能利用率高等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：以電機(jī)軸及線圈作為定子，將轉(zhuǎn)子磁極安裝在風(fēng)輪上作為轉(zhuǎn)子，風(fēng)輪圍繞電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)了風(fēng)輪直接發(fā)電的功能。

一種風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)集成的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括與風(fēng)輪連接的葉片、調(diào)節(jié)架、連接板、發(fā)電機(jī)構(gòu)、連接軸和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；葉片通過調(diào)節(jié)架和連接板與發(fā)電機(jī)構(gòu)連接，發(fā)電機(jī)構(gòu)通過電機(jī)軸與風(fēng)輪連接，電機(jī)軸分別與連接軸、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接。

所述葉片包括設(shè)置在風(fēng)輪外部的升力型葉片和設(shè)置在風(fēng)輪內(nèi)部的阻力型葉片；其中：

所述升力型葉片為3個(gè)，均勻分布在風(fēng)輪周圍，升力型葉片內(nèi)表面的上、下端各有4個(gè)螺孔，與調(diào)節(jié)架的4個(gè)安裝孔配合。

所述阻力型葉片為11個(gè)，呈圓周方向均勻分布在發(fā)電機(jī)構(gòu)的上下固定環(huán)之間，阻力型葉片包括上下2個(gè)平板，各個(gè)平板上設(shè)有兩個(gè)定位孔，用于與固定環(huán)的螺釘孔連接。

所述發(fā)電機(jī)構(gòu)包括定子繞組、定子電樞盤、上下轉(zhuǎn)子磁極、轉(zhuǎn)盤、軸承和電機(jī)軸，定子繞組設(shè)置在定子電樞盤內(nèi)部，且與定子電樞盤相互靜止，電機(jī)軸包括用于與連接軸的兩端的鍵槽配合的鍵；在電機(jī)軸上設(shè)有圓盤，圓盤上開設(shè)有4個(gè)均勻分布的定子孔，用于與定子電樞盤的配合；電機(jī)軸兩端與軸承配合；在電機(jī)軸上開設(shè)有1個(gè)用于通過導(dǎo)線的圓通孔；轉(zhuǎn)盤分為上轉(zhuǎn)盤和下轉(zhuǎn)盤，在轉(zhuǎn)盤上設(shè)有3對(duì)孔A和3對(duì)孔B，分別用于上、下轉(zhuǎn)盤的配合和連接板的裝配；轉(zhuǎn)盤中心設(shè)有軸承槽并與軸承配合；在上、下轉(zhuǎn)盤的內(nèi)表面分別裝有12個(gè)轉(zhuǎn)子磁極，且相互對(duì)應(yīng)；轉(zhuǎn)子磁極位于定子電樞盤的上下端；下轉(zhuǎn)盤設(shè)有固定圓環(huán)，在固定圓環(huán)上設(shè)有4個(gè)螺孔，用于與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的裝配。

所述定子電樞盤包括4個(gè)用于與電機(jī)軸配合的螺孔。

所述回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)和滾子；內(nèi)環(huán)上端設(shè)有4個(gè)螺孔用于與固定圓環(huán)的配合；外環(huán)底部設(shè)有4個(gè)螺栓孔用于與風(fēng)輪支架的固定，中心設(shè)有開槽的空心柱，用于與電機(jī)軸的配合。

所述固定環(huán)包括11對(duì)螺釘孔，4個(gè)固定孔A，固定孔A用于與下轉(zhuǎn)盤的固定孔B裝配。

所述調(diào)節(jié)架包括4個(gè)安裝孔及2個(gè)調(diào)節(jié)孔，用于升力型葉片與連接板的連接。

所述連接板包括3個(gè)連接孔和1個(gè)調(diào)節(jié)弧，調(diào)節(jié)孔可使升力型葉片的安裝角在-5°至5°的角度范圍調(diào)節(jié)。

本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過使發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪的一體化設(shè)計(jì)，去除了傳統(tǒng)風(fēng)力機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，減少了能量在傳遞過程中的損失；升阻型風(fēng)輪的設(shè)計(jì)既解決了升力型啟動(dòng)風(fēng)速過大問題也解決了阻力型風(fēng)能利用率過低的問題；鼠籠型阻力型葉片有利于風(fēng)輪的散熱，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)架的安裝角度能夠使風(fēng)輪工作在最佳狀態(tài)。由上可知，本實(shí)用新型的有益效果是：

（1）更有效的解決傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在傳動(dòng)部分能量損失問題。

（2）發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪一體化設(shè)計(jì)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)更緊湊，方便裝卸，節(jié)省空間；鼠籠式阻力型葉片更有利于發(fā)電機(jī)的散熱，提高了可靠性與使用壽命。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的升力型葉片安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型的阻力型葉片結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型的固定環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型的上發(fā)電機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5的A-A向示意圖；

圖7為本實(shí)用新型的定子電樞盤結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型的上轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實(shí)用新型的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為圖9的A-A向示意圖。

圖中，1.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 2.下發(fā)電機(jī)構(gòu) 3.連接軸 4.升力型葉片 4-1.葉片筋 5.連接板 5-1.第一連接孔 5-2.調(diào)節(jié)弧 5-3.第二連接孔 5-4.第三連接孔 6.上發(fā)電機(jī)構(gòu) 7.調(diào)節(jié)架 7-1.安裝孔 7-2.調(diào)節(jié)孔 8.阻力型葉片 8-1.平板 8-2.定位孔 9.固定環(huán) 9-1.螺釘孔 9-2.固定孔A 10.上轉(zhuǎn)盤 10-1.軸承槽 11.下轉(zhuǎn)盤 11-1.孔A 11-2.孔B 11-3.固定孔B 12.定子電樞盤 13.第一軸承 14.電機(jī)軸 14-1.通線孔 14-2.鍵 14-3.定子孔 15.定子繞組 16.下轉(zhuǎn)子磁極 17.上轉(zhuǎn)子磁極 18.第二軸承 19.下轉(zhuǎn)盤（下） 19-1.固定圓環(huán)20.內(nèi)圈 21.外圈 21-1.空心柱 21-2.螺栓孔 22.滾子

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的具體說明，但不是對(duì)本實(shí)用新型的限制。

如圖1所示，本實(shí)用新型一種風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)集成的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由升力型葉片4、阻力型葉片8、調(diào)節(jié)架7、連接板5、下發(fā)電機(jī)構(gòu)2、上發(fā)電機(jī)構(gòu)6、連接軸3和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1等構(gòu)成。升力型葉片4、阻力型葉片8通過調(diào)節(jié)架7與連接板5連接，下發(fā)電機(jī)構(gòu)2和上發(fā)電機(jī)構(gòu)6通過電機(jī)軸14與風(fēng)輪連接，電機(jī)軸14分別與連接軸3、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1連接。

如圖2所示，升力型葉片4為3個(gè)，均勻分布在風(fēng)輪外圍，通過調(diào)節(jié)架7和連接板5與下發(fā)電機(jī)構(gòu)2和上發(fā)電機(jī)構(gòu)6連接；調(diào)節(jié)架7的4個(gè)安裝孔7-1與升力型葉片4配合，連接板5通過第二連接孔5-3、第三連接孔5-4與發(fā)電機(jī)構(gòu)配合，連接板5的調(diào)節(jié)弧5-2以第一連接孔5-1為圓心，與調(diào)節(jié)架7的調(diào)節(jié)孔7-2配合；升力型葉片4為空心結(jié)構(gòu)，并設(shè)有葉片筋4-1。

如圖3、4所示，阻力型葉片8為11個(gè)，均勻分布在風(fēng)輪內(nèi)部，其上下設(shè)有平板8-1，且設(shè)有定位孔8-2，用于與固定環(huán)9的螺釘孔9-1配合，阻力型葉片8位于下發(fā)電機(jī)構(gòu)2和上發(fā)電機(jī)構(gòu)6之間，利于發(fā)電機(jī)構(gòu)的散熱；在固定環(huán)9上設(shè)有固定孔A9-2與下轉(zhuǎn)盤11的固定孔B11-3配合。

如圖5、6、7、8所示，上發(fā)電機(jī)構(gòu)6的下轉(zhuǎn)盤11上均勻圓周分布3對(duì)孔A10-1與連接板5的第二連接孔5-3、第三連接孔5-4配合；孔B11-2用于上轉(zhuǎn)盤10、下轉(zhuǎn)盤11的鏈接；上轉(zhuǎn)盤10、下轉(zhuǎn)盤11各設(shè)有12個(gè)相互對(duì)應(yīng)的上轉(zhuǎn)子磁極16、下轉(zhuǎn)子磁極17，旋轉(zhuǎn)時(shí)并相互靜止；上轉(zhuǎn)盤10、下轉(zhuǎn)盤11都設(shè)有軸承槽10-1與第一軸承13、第二軸承18的配合。

定子電樞盤12在上轉(zhuǎn)子磁極16、下轉(zhuǎn)子磁極17之間，定子繞組15被定子電樞盤12包裹；電機(jī)軸14上設(shè)有4個(gè)定子孔14-3，用于固定定子電樞盤12；電機(jī)軸兩端與第一軸承13、第二軸承18的內(nèi)圈過盈配合，電機(jī)軸14是空心設(shè)計(jì)，且設(shè)有通線孔14-1用于導(dǎo)線的通過；電機(jī)軸14的一端設(shè)有鍵14-2用于與連接軸3的配合。

如圖9、10所示，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1通過內(nèi)圈20孔與下發(fā)電機(jī)構(gòu)2的下轉(zhuǎn)盤（下）19的固定圓環(huán)19-1上螺孔相互配合；外圈21設(shè)有4個(gè)螺栓孔21-2，用于風(fēng)輪與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支架配合；外圈設(shè)有與電機(jī)軸配合的空心柱21-1，并設(shè)有鍵槽用于與電機(jī)軸的配合。

本實(shí)用新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪，其工作狀態(tài)是：

風(fēng)輪通過回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)1的螺栓孔21-2固定在風(fēng)力發(fā)電機(jī)支架上，當(dāng)外界流體流經(jīng)升力型葉片4、阻力型葉片8時(shí)，葉片在外界作用力下帶動(dòng)下發(fā)電機(jī)構(gòu)2、上發(fā)電機(jī)構(gòu)6的上轉(zhuǎn)盤10、下轉(zhuǎn)盤11轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)軸14靜止的，定子繞組15通過定子電樞盤12與電機(jī)軸固定；轉(zhuǎn)盤帶動(dòng)上轉(zhuǎn)子磁極16、下轉(zhuǎn)子磁極17轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)繞組切割磁感線的過程，在發(fā)電過程繞組產(chǎn)生的熱量會(huì)通過鼠籠式阻力型葉片8導(dǎo)出；另外，通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)架7的安裝角度，可使升力型葉片4達(dá)到最佳安裝角度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)電轉(zhuǎn)化效率的最佳化。