专利名称：多竖轮风轮发电机的制作方法
技术领域：
本发明属于风力发电技术领域，涉及一种多竖轮联轮风轮发电机；特别涉及一种塔式多级竖轮联轮风轮发电机。
背景技术：
我国的风力资源极为丰富，绝大多数地区的年平均风速都在每秒5米以上，特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿，平均风速更大；有的地方，一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区，发展风力发电是很有前途的。风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带，因地制宜地利用风力发电，非常适合，大有可为。据估计，地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。
目前国内外大型单机兆瓦风力发电机，风轮的主轴全部是平行横轴，风轮的叶片悬挂在平行横轴上。风轮在利用风力资源方面，只能利用一个方向的风力，不能多方位及时有效的利用风力资源，更不能适应无时无刻变化万千的风速风向。现在的大功率风力发电机风轮叶片一般半径60米至80米，直经120米和160米，风力发电机塔最高180米。风轮叶片在抗压强度，抗折、抗扭曲能力等方面，需求材质标准要求非常高。材料材质1、要轻。2、要抗高压、抗折、抗扭曲强度好。保证风轮叶片受力在30米/S风速时，叶片不能出现断折裂缝。3、风速超过25米/S刹住车时，整个风轮不能转动，叶片还要通过电机变更桨距，使叶片侧面迎风，还需要具有抗飓风的高强度和能力。4、叶片制作要使用高级高强碳纤维或其他具有轻质高强度的材料加工，每支风叶桨约重15吨左右，风叶桨成本极高，占风力发电设备费用的65％以上。在风力发电塔高117米时，所需钢材达240吨，160米塔高，需钢材360吨，附属设备约重130多吨，总重约500吨，单风力发电制造成本高。风力发电的风机受变化万千的风速所制约，运转速度忽高忽低不能匀速转动，齿轮箱经常出现断齿等故障，是风力发电设备维护检修中最头痛难办的事情。故该风力发电机结构复杂，风机附属设备多，各方面材质要求标准很高，使用时效短，安全性能差，安装、检修困难，维护费用高。故此种风力发电机结构复杂使用寿命短，运行成本高，发电成本大电价高，不利于推广应用。
现有国内、外单机大功率平行轴风力发电机的发展，已到了很难有所进步的地步。经过国际检索发现2兆瓦级的风电机还没有生产投入使用；3兆瓦级的风电机还在积极研发过程中；其主要原因是风叶的长度和宽度有效加大技术问题无法解决。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种多竖轮风轮发电机；本发明利用导风板引导风流进入塔中，冲击多级竖风轮弧形涡流叶片的受风面，使多级竖风轮利用风力产生的动能，推动多级竖风轮转动。多级竖风轮叶片受风范围可扩展至任意一方来风，各方所来的风力都能使多级竖风轮产生动能。多级竖风轮并可依据风力大小随时调整风轮叶片迎风面及导风板风口的大小，能保障多级竖风轮正常运转，达到发电机匀速发电的目的。
本发明的目的是通过如下步骤来实现的一种多竖轮风轮发电机，它是由固定圆盘、固定支柱、导风板、导风板支柱、蝶式刹车盘、滑键传动连接轴、多重刹车装置、滑键传动连接轴孔、竖风轮内轮、弧形涡流主叶片、弧形涡流中部叶片、弧形涡流端部叶片、滑键传动连接轴自动连接器导风板调节器及发电机房组成；在发电机房的上端或四周由固定支柱下端连接地桩，固定支柱上端连接固定圆盘，上部依此设置连接多单层固定圆盘，在每两个固定圆盘之间设置有固定支柱、导风板支柱、导风板、导风板调节器及竖风轮；连接上、下竖风轮的滑键传动连接轴向下穿过固定圆盘中心孔上下面上的轴承、轴承座后，与固定圆盘下部的竖风轮上面所设置的滑键传动连接轴孔联接；每一个竖风轮下部的滑键传动连接轴孔内均设置有传动连接轴自动连接器及滑键传动连接轴。
该多竖轮风轮发电机的固定圆盘由固定外盘固定内盘、固定盘横梁连接组成，在固定外盘上依据所需设置有多个固定支柱孔、导风板支柱孔；在固定内盘上设置有固定圆盘中心孔，在固定圆盘中心孔上下面各安装一套轴承、轴承座，固定盘横梁可设置为至少三根。
该多竖轮风轮发电机的竖风轮内轮上所设置的弧形涡流主叶片、弧形涡流中部叶片及弧形涡流端部叶片可设置为仅由弧形涡流主叶片、弧形涡流中部叶片组成；即省略弧形涡流端部叶片。
该多竖轮风轮发电机的竖风轮内轮上所设置的弧形涡流主叶片、弧形涡流中部叶片及弧形涡流端部叶片也可以设置为由弧形涡流主叶片、弧形涡流中部叶片及弧形涡流端部叶片组成后竖风轮叶片外端再添加至少一片或多片的端部叶片。
该多竖轮风轮发电机竖风轮内轮上所设置的单弧形涡流叶片可以设置为至少三支叶片。
该多竖轮风轮发电机的单竖风轮其结构为竖轮式结构；利用两个固定圆盘及相应的固定支柱、导风板、导风板支柱蝶式刹车盘、与滑键传动连接轴、多重蝶式刹车装置、滑键传动连接轴孔、竖风轮内轮、弧形涡流主叶片、弧形涡流中部叶片、弧形涡流端部叶片、滑键传动连接轴自动连接器及导风板调节器，可以实现本发明的单竖轮风轮发电效果，本发明可以单独使用上述一组。
该多竖轮风轮发电机的多竖风轮，可以将多单竖轮风轮联轮连接同步转动，本发明可设置为至少两级。
该多竖轮风轮发电机的多重蝶式刹车装置由蝶式刹车盘固定安装在滑键传动连接轴中部、竖风轮内轮上下面上，多重蝶式刹车装置安装在蝶式刹车盘上。
该多竖轮风轮发电机的滑键传动连接轴自动连接器设置在竖风轮内轮下部滑键传动连接轴孔的轴孔上端。
该多竖轮风轮发电机其导风板的设置应当与竖轮风轮弧形涡流叶片数量相同。
由于采用上述技术方案，本发明的有益效果是一种多竖轮风轮发电机，本发明的目的是公开一种多竖轮风轮发电机；本多竖轮风轮发电机解决了，大功率平行轴风力发电机要再加大功率，首先要再加大叶片受风面积，再加大每支叶片的长度、宽度，大幅度提高发电机塔的高度，提高风轮叶片承受风力的能力等重多大难题。多竖轮风轮发电机不受风叶片面积加大的限制，有效的解决了叶片面积加大的限制的难题，采用的技术方案是多竖风轮从下往上串联安装，可连接多个单竖风轮；多竖轮风轮联轮最大的优势是，可尽可能的往上联接竖轮风轮，尽可能提高每支叶片的受风面积；多竖轮风轮至少可增加一倍以上的高度、宽度和受风面积。多竖风轮受风面积能达到5兆瓦以上发电机所需的动能要求；本发明所需设备较现有技术相比非常简单、所需材质要求不高、稳定性优于目前的各种风力发电设备，设备制造成本低，安装、运行、维护、检修费用小，发电成本小，电价低，有利于大面积推广应用。本发明的多竖轮风轮发电机运转工作，超过多个单机风轮发电机同时工作的总功能，是替代现有风力发电设备的较佳设备之一。
图1为多竖轮风轮发电机主视图。
图2为本发明的单级竖轮风轮机结构示意图。
图3为本发明的多级竖轮风轮机结构示意图。
图4为本发明的竖风轮及导风板组合结构示意图。
图5是图4的竖风轮结构示意图。
图6图4的导风板立体图。
图7图4的竖风轮叶片结构示意图。
图8是本发明的固定圆盘平面示意图。
图9是本发明的上、下风轮滑键传动轴示意图。
在图中1-雨搭；2-固定圆盘；3-固定支柱；4-导风板；5-导风板支柱；6-发电机房；7-地桩；8-蝶式刹车盘；9-滑键传动连接轴；10-固定支柱孔；11-固定盘横梁；12-多重蝶式刹车装置；13-滑键传动连接轴孔；14-竖风轮内轮；15-弧形涡流主叶片；16-弧形涡流中部叶片；17-弧形涡流端部叶片；18-轴承、轴承座；19-滑键传动连接轴自动连接器；20-导风板调节器；21-固定圆盘中心孔；22-导风板支柱孔；23-固定内盘；24-固定外盘。
具体实施例方式
参考下面的实施例，可以更详细地解释本发明；但是，本发明并不局限于这些实施例的组合方式。
在图1、2、3、4、5、6、7、8、9中，一种多竖轮风轮发电机，它是由最上端的雨搭(1)，中部的固定圆盘(2)、固定支柱(3)、导风板(4)、导风板支柱(5)、蝶式刹车盘(8)、滑键传动连接轴(9)、多重刹车装置(12)、滑键传动连接轴孔(13)、竖风轮内轮(14)、弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)、弧形涡流端部叶片(17)、滑键传动连接轴自动连接器(19)导风板调节器(20)及发电机房(6)和固定塔身的地桩(7)共同组成；在发电机房(6)的上端或四周由固定支柱下端连接地桩(7)，固定支柱(3)上端连接固定圆盘(2)，上部依此设置连接多单层固定圆盘(2)，在每两个固定圆盘(2)之间设置有固定支柱(3)、导风板支柱(5)，导风板支柱(5)上安装有导风板(4)，在固定支柱(3)、导风板(4)上设置有调节导风板(4)开口大小的导风板调节器(20)，在多个由固定支柱(3)、导风板支柱(5)组成的圆形空间内设置有一竖风轮机构；在图3、6、7、8、9中所显示的实施例中；其竖风轮机构由多个组成，连接上、下竖风轮的滑键传动连接轴(9)向下穿过固定圆盘中心孔(21)上下面上的轴承、轴承座(18)后，与固定圆盘下部的竖风轮上面所设置的滑键传动连接轴孔(13)联接；首先将每一个竖风轮下部的滑键传动连接轴孔(13)内安装传动连接轴自动连接器(19)装入滑键传动连接轴(9)，滑键传动连接轴(9)穿过固定圆盘中心孔(21)上下面各安装一套轴承、轴承座(18)直接联接在发电机房(6)内的变速箱，通过变速箱、发电机将动能转换为电能。
在图8中，固定圆盘(2)的主要结构是固定外盘(24)固定内盘(23)、固定盘横梁(11)连接组成，在固定外盘上依据所需设置有多个安装导风板支柱(5)及相对应数量的固定支柱(3)固定支柱孔(10)、导风板支柱孔(22)；在固定内盘(23)上设置有固定圆盘中心孔(21)，在固定圆盘中心孔(21)上下面各安装一套轴承、轴承座(18)在图2、3中可以看出和解释；但是应当指出的是固定盘横梁(11)实际的安装数量应依据塔身直径或重量所需，但考虑到强度问题，固定盘横梁(11)设置的数量不能少于三根。
在图4、7中，该多竖轮风轮发电机的竖风轮内轮(14)上所设置的弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)及弧形涡流端部叶片(17)共同构成一支风叶片；在本发明中也可设置为仅由弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)组成；即省略弧形涡流端部叶片(17)。
该多竖轮风轮发电机的竖风轮内轮(14)上所设置的弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)及弧形涡流端部叶片(17)也可以设置为由弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)及弧形涡流端部叶片(17)组成一支叶片后竖风轮叶片外端可以再添加至少一片或多片的端部延伸叶片。
本发明的多竖轮风轮发电机竖风轮内轮(14)上所设置的单弧形涡流叶片可以设置为三支叶片或三支以上，可根据风场风速不同高度的风能和多竖轮风轮发电机各单竖风轮的不同高度，以采用增加叶片的支数量来增加受风面，达到各单竖风轮能同步运转的受风面。
在图2中，由于本发明的结构较为实用，即多竖轮风轮发电机的单竖风轮其结构为竖轮式结构，所以利用两个固定圆盘(2)及相应的固定支柱(3)、导风板(4)、导风板支柱(5)蝶式刹车盘(8)、与、多重蝶式刹车装置(12)、滑键传动连接轴孔(13)、竖风轮内轮(14)、弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)、弧形涡流端部叶片(17)、滑键传动连接轴自动连接器(19)及导风板调节器(20)，形成一个单组的发电机构，以实现本发明的单竖轮风的轮发电效果。实现本发电效果主要采用下述步骤，首先将竖风轮内轮(14)、装上弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)、弧形涡流端部叶片(17)和蝶式刹车盘(8)；在竖轮风轮下部的滑键传动连接轴孔(13)内装上滑键传动连接轴自动连接器(19)并装入滑键传动连接轴(9)，滑键传动连接轴(9)装在下端的固定圆盘中心孔(21)上下面各安装一套轴承、轴承座(18)内；竖轮风轮上部滑键传动连接轴孔(13)与上固定圆盘上面的竖轮风轮的滑键传动连接轴(9)连接，滑键传动连接轴(9)下滑安装后与蝶式刹车盘(8)形成紧密连接。
在图3中，多竖风轮也可以将多个单竖轮风轮联轮连接同步转动，因此本发明也不与排除，其可设置为两级或多级。
本发明的的多重蝶式刹车装置(12)由蝶式刹车盘(8)固定安装在滑键传动连接轴(9)中部、竖风轮内轮(14)上下面上，多重蝶式刹车装置(12)安装在蝶式刹车盘(8)上。
在图5中，该多竖轮风轮发电机的滑键传动连接轴自动连接器(19)设置在竖风轮内轮(14)下部的滑键传动连接轴孔(13)内上端。
该多竖轮风轮发电机的导风板(4)其设置应当与竖轮风轮弧形涡流叶片支数相同。
注发电机、变速箱等技术较为成熟，也不属于本发明的保护主体，所以本发明未进行详细描述。
使用方法；本发明通过上述组合安装后将导风板(4)打开，风流通过导风板(4)的引导冲击弧形涡流叶片，竖风轮内轮(14)随之转动并将动能通过其最，滑键传动连接轴(9)直接联接在发电机房(6)内的变速箱，通过变速箱、发电机将动能转换为电能。遇有大风或恶劣天气，可通过关闭导风板(4)或收缩弧形涡流叶片减轻其对转速大起大落所造成的不稳定因素；也可采用关闭导风板(4)、利用蝶式刹车盘(8)固定竖风轮内轮(14)的多重蝶式刹车装置(12)，使其减速转动及停止转动。
在顶部所设置的雨搭(1)可以起到延长各部位的使用寿命的作用。
本发明的结构也可以适用于潮汐发电、水力发电、水力发电机组排水口发电，而它是另一种类型的近似风的流体冲击能量。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。
权利要求
1.一种多竖轮风轮发电机，包含固定圆盘(2)、固定支柱(3)、导风板(4)、导风板支柱(5)、蝶式刹车盘(8)、滑键传动连接轴(9)、多重刹车装置(12)、滑键传动连接轴孔(13)、竖风轮内轮(14)、弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)、弧形涡流端部叶片(17)、滑键传动连接轴自动连接器(19)导风板调节器(20)及发电机房(6)其特征在于；在发电机房(6)的上端或四周由固定支柱下端连接地桩(7)，固定支柱(3)上端连接固定圆盘(2)，上部依此设置连接多单层固定圆盘(2)，在每两个固定圆盘(2)之间设置有固定支柱(3)、导风板支柱(5)、导风板(4)、导风板调节器(20)及竖风轮；连接上、下竖风轮的滑键传动连接轴(9)向下穿过固定圆盘中心孔(21)上下面上的轴承、轴承座(18)后，与固定圆盘下部的竖风轮上面所设置的滑键传动连接轴孔(13)联接；每一个竖风轮下部的滑键传动连接轴孔(13)内均设置有传动连接轴自动连接器(19)及滑键传动连接轴(9)。
2.根据权利要求1所述的多竖轮风轮发电机的固定圆盘，其特征在于；该多竖轮风轮发电机的固定圆盘(2)由固定外盘(24)固定内盘(23)、固定盘横梁(11)连接组成，在固定外盘上依据所需设置有多个固定支柱孔(10)、导风板支柱孔(22)；在固定内盘(23)上设置有固定圆盘中心孔(21)，在固定圆盘中心孔(21)上下面各安装一套轴承、轴承座(18)，固定盘横梁(11)可设置为至少三根。
3.根据权利要求1所述的多竖轮风轮发电机的竖风轮内轮，其特征在于；竖风轮内轮(14)上所设置的弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)及弧形涡流端部叶片(17)可设置为仅由弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)组成。
4.根据权利要求1或3所述的多竖轮风轮发电机的竖风轮内轮，其特征在于；竖风轮内轮(14)上所设置的弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)及弧形涡流端部叶片(17)也可以设置为由弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)及弧形涡流端部叶片(17)组成后竖风轮叶片外端再添加至少一片或多片的端部叶片。
5.根据权利要求1.、3或4所述的多竖轮风轮发电机竖风轮内轮，其特征在于；竖风轮内轮(14)上所设置的单弧形涡流叶片可以设置为至少三支叶片。
6.根据权利要求1所述的多竖轮风轮发电机，其特征在于；该多竖轮风轮发电机的单竖风轮其结构为竖轮式结构；可以实现本发明的单竖轮风轮发电效果，本发明可以单独使用上述一组。
7.根据权利要求1所述的多竖轮风轮发电机的多竖风轮，其特征在于；该多竖轮风轮发电机的多竖风轮，可以将多单竖轮风轮联轮连接同步转动，本发明可设置为至少两级。
8.根据权利要求1所述的多竖轮风轮发电机，其特征在于；该多竖轮风轮发电机的多重蝶式刹车装置(12)由蝶式刹车盘(8)固定安装在滑键传动连接轴(9)中部、竖风轮内轮(14)上下面上，多重蝶式刹车装置(12)安装在蝶式刹车盘(8)上。
9.根据权利要求1所述的多竖轮风轮发电机，其特征在于；该多竖轮风轮发电机的滑键传动连接轴自动连接器(19)设置在竖风轮内轮(14)下部滑键传动连接轴孔(13)的轴孔上端。
10.根据权利要求1所述的多竖轮风轮发电机，其特征在于；导风板(4)的设置应当与竖轮风轮弧形涡流叶片数量相同。
全文摘要
一种多竖轮风轮发电机，涉及风力发电技术领域；包含固定圆盘(2)、固定支柱(3)、导风板(4)、导风板支柱(5)、蝶式刹车盘(8)、滑键传动连接轴(9)、多重刹车装置(12)、滑键传动连接轴孔(13)、竖风轮内轮(14)、弧形涡流主叶片(15)、弧形涡流中部叶片(16)、弧形涡流端部叶片(17)、滑键传动连接轴自动连接器(19)导风板调节器(20)及发电机房(6)；本发明利用导风板引导风流进入塔中，使多级竖风轮利用风力产生的动能，推动多级竖风轮转动。受风范围可扩展至任意一方来风，并可依据风力大小随时调整风轮叶片迎风面及导风板风口的大小，能保障多级竖风轮正常运转，达到发电机匀速发电的目的。
文档编号F03D3/06GK101092942SQ20071014311
公开日2007年12月26日 申请日期2007年8月6日 优先权日2007年8月6日
发明者乔飞飞, 乔飞阳, 乔晖照, 曹润芳 申请人:乔飞飞