专利名称：巨型垂直轴风力发电机组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风力发电机组，特别是巨型、大功率、低成本、稳定输出电能
的垂直轴风力发电机组。
背景技术：
风力发电机的其中一种分类方式是以驱动轴的方向来划分，分为水平轴和垂直轴 驱动方式两大类。目前在大型风电设备市场上是以水平轴风力发电机为主导产品。但是， 大型水平轴风力发电机发展到5丽或以上功率时，已经接近现有材料水平和经济性价比的 设计和制造极限。如大型水平轴风力发电机安装高度超过100米，设备制造、工程施工和 维护的成本巨大。它需要昂贵的精准动平衡的叶片、精确的偏航系统、受力巨大的变桨距调 速系统和消耗大量材料的塔架等。由于安装高度很高，使得设备抗风能力很差，安装难度很 大，安装成本很高；由于尖速比的要求而使设备的工作噪音很大。与水平轴风力发电机相比 较，垂直轴风力发电机不需要昂贵的叶片、精确的偏航系统、受力巨大的变桨距调速和消耗 大量材料的塔架等系统，而且可以适应任何风向，安装高度低，工作噪音小，起动风速要求 低(约2m/s)。所以近年来垂直轴风力发电机越来越受到各国的重视。 垂直轴风力发电机的叶片旋转速度较慢，常规方法是采用增大叶片面积来满足采 集风能的要求。为了获得更大的功率，就要将叶片的旋转半径增大，以获得更大的扭矩，才 可以获取合适的风压动能。但是，随着功率的增大，用垂直轴来承载叶片的依靠材料本身强 度来支撑部件的方法，或者是用滚轮来支撑单个叶片的方法，都无法承受增大的重量和满 足悬臂增大的结构强度要求。必须用结构体的方法才能解决。同时，现有技术中用叶片旋 转轴直接驱动发电机的方法，使得输出的电能质量不高。 综上所述，在保证有足够的受风面积的条件下，如何保证垂直轴风力发电机能够 大功率而又能够稳定输出电能，是至今还没有较好解决的问题。
发明内容本实用新型克服了现有技术的缺点，提供一种在支撑框架里面安装转盘，在转盘 上安装支架、阻风板和其他零部件的新型风机的结构和方法，使风机的受风半径和承载重 量大幅度提高；将采集到的风能转换为液压能，通过流体蓄能稳定系统，推动发电机输出稳 定合格的电能。 本实用新型通过以下技术方案来实施 —种巨型垂直轴风力发电机组，包括支撑框架(1)、转盘(2)、支架(3)、阻风板 (4)、转盘轴(5)、导风板(6)、轮子(7)、发电机(8)、液压马达(9)、蓄能器(10)、油管阀门组 合(1D、液压泵(12)、齿轮箱(13)、油箱(14)。所述支撑框架(1)是一个结构物，承载着所 有设备并使设备在里面运行。转盘(2)及其承载在其中的支架(3)、阻风板(4)、转盘轴(5)、 轮子(7)是一个结构物的整体，转盘(2)整体置于支撑框架(1)的支撑面上，在风载的作用 下旋转。支撑框架(1)设置多层结构。在每一层的支撑框架(1)的支撑面上，都设置一个转盘(2)整体。转盘(2)中心有一条垂直的转盘轴(5)。转盘轴(5)连接有齿轮箱(13)。 支架(3)之间、支架(3)和转盘(2)之间是通过结构件来定位固定的，不是仅仅依靠材料 的强度来支撑的。转盘(2)下面有轮子(7)、侧面或者其他位置安装有定位辅助轮子(7)、 中心有轴，阻风板(4)置于支架(3)上，支架(3)安装在转盘(2)上，转盘轴(5)与齿轮箱 (13)连接，液压泵(12)的旋转轴与转盘(2)中心的转盘轴(5)通过齿轮箱连接，所述蓄能 器(10)通过油管(11)与液压泵(12)、油箱(14)、液压马达(9)等连接，通过蓄能器(10)蓄 能稳压后输送给液压马达(9)稳定的能量。发电机(8)连接有液压马达(9)，液压马达(9) 驱动发电机(8)稳定旋转而发电。转盘(2)安装至少二个支架(3)阻风板(4);在所述转 盘(2)的下面至少安装有3个对称轮子(7)，以便支持转盘(2)及其所载物的重量，在轮子 (7)下面对应的位置有支撑框架(1)的承载平面，转盘(2)以转盘轴(5)为圆心，在风载的 作用下旋转。导风板(6)内含有风向风力感应引导系统及驱动电机，由风向感应引导系统 检测到风向和风力，向驱动电机发出指令，调整导风板(6)移动到支撑框架(1)边缘的适当 位置，展开不同的面积，调节转盘(2)上阻风板(4)的受风条件。 在上述巨型垂直轴风力发电机组中，所述支撑框架(1)是有一定强度材料的结构
物，可以多层设置安装设备，承载设备和结构重量，抵御恶劣环境影响。 在上述巨型垂直轴风力发电机组中，所述导风板(6)是有一定强度材料的结构
物，可以调整转盘(2)上阻风板(4)的受风条件，使转盘(2)在最佳风压下旋转。还可以在
恶劣气候下，在正面挡住强风对设备的破坏。 在上述巨型垂直轴风力发电机组中，所述转盘(2)整体的直径和厚度随设备要求 可以调整，它的工作常态是低转速旋转，大扭距输出。 在上述巨型垂直轴风力发电机组中，所述支架(3)是有一定强度材料的结构物。 在上述巨型垂直轴风力发电机组中，所述阻风板(4)是有一定强度材料的结构 物。 在上述巨型垂直轴风力发电机组中，所述转盘轴(5)是有一定强度的材料。 在上述巨型垂直轴风力发电机组中，所述轮子(7)是有一定承载能力的。 在上述巨型垂直轴风力发电机组中，所述液压系统及零部件是符合国标的。 与现有技术相比，本实用新型有如下优点1，为垂直轴风力发电机组向巨型化、大 功率化和稳定发电的方向发展，提供了新的综合解决方案。解决了现有技术受材料和结构 的限制，使原来无法承受的增大的重量有了支撑点，满足了悬臂增大的结构需求；2，通过 采用蓄能稳压系统输出稳定的液压能量的方法，使发电机(8)能够输出稳定的高质量的电 能；3，从而使低成本、高质量的巨型垂直轴风力发电机组的制造成为现实，使巨型垂直轴风 力发电机组的安装和维护成本降低；4，可以实现风力发电机组边发电边维护的"在线维护" 运行方式。
图1、是实施例巨型垂直轴风力发电机组工作流程图； 图2、结构示意图； 图3是实施例中垂直轴风力发电机的安装示意图。
具体实施方式
本实用新型
以下结合附图及实施例作进一步说明。
图1展示了一种巨型垂直轴风力发电机组的工作流程。
图2展示了一种巨型垂直轴风力发电机组的结构。 本实用新型通过以下设备的构建、作用和运动，实现其功能。 支撑框架(l)，所有的设备安装在此结构体中，可以多层设置。大重量的部件(流 体加压系统、流体稳压系统、发电机(8)等设备)安装在支撑框架(1)底层，重心低而稳定、 抗风性好，设备安装、日常维护及设备操作和监控均很方便。 转盘(2)，转盘(2)及其承载在其中的支架(3)、阻风板(4)、转盘轴(5)、轮子(7) 是一个结构物的整体，支架(3)之间、支架(3)和转盘(2)之间是通过结构件来定位固定 的，不是仅仅依靠材料的强度来支撑的。其承载的重量通过轮子(7)压在支撑框架(1)的 相应面上，以转盘轴(5)为圆心旋转。根据支撑框架(1)层数设置而设置转盘(2)整体的 数量。各个转盘(2)整体是独立运行的。它可以吸收不稳定、不同风速下的风能，风能利用 率较高，可以吸收3m/s-50m/s左右风速的能量而正常工作。为了获得更大的动力，随着转 盘(2)半径的增大，需要在转盘(2)上安装更多的支架(3)阻风板(4)才可以获取理想的 风压动能。 支架(3)，为阻风板(4)的设置提供框架支撑，传递阻风板(4)承受的风压，推动转 盘(2)旋转。 阻风板(4)，承受风压，将承受的风压传递给支架(3)。 转盘轴(5)，将转盘获得的扭矩传递到齿轮箱。 导风板(6)，安装在支撑框架(1)边缘的轨道上，通过内含的风向感应引导系统检 测到风向和风力，向导风板(6)驱动电机发出指令，调整导风板(6)移动到支撑框架(1)边 缘的适当位置和展开不同的面积，从而调节转盘(2)上阻风板(4)的受风条件。使阻风板 (4)能够最佳采集风压。 轮子(7)，将转盘(2)整体的重量平衡均匀地传递到支撑框架(1)的支撑面上，并 使转盘(2)整体可以旋转。 发电机(8)，将液压马达(9)传递来的机械能转变成为电能。 液压马达(9)，将蓄能稳压系统的压力能转变成为发电机(8)需要的旋转扭矩。 蓄能器(10)，将液压泵(12)输出的不稳定的液压能进行蓄能稳压处理。 油管阀门组合(ll)，完成液压系统要求的管阀类功能。 液压泵(12)，将齿轮箱(13)传递来的轴扭矩转换成液压能。 齿轮箱(13)，将转盘轴(5)传递来的轴扭矩调整方向和速度后传递给液压泵
(12)，满足液压泵(12)的工况要求。 油箱(14)，存放液压系统做功前后的油量。
权利要求一种巨型垂直轴风力发电机组，包括支撑框架(1)、转盘(2)、支架(3)、阻风板(4)、转盘轴(5)、导风板(6)、轮子(7)、发电机(8)、液压马达(9)、蓄能器(10)、油管阀门组合(11)、液压泵(12)、齿轮箱(13)、油箱(14)，其特征在于所述转盘(2)及其承载在其中的支架(3)、阻风板(4)、转盘轴(5)、轮子(7)是一个结构物的整体，转盘(2)整体置于支撑框架(1)的支撑面上，在风载的作用下旋转。
2. 根据权利要求l所述的巨型垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述支撑框架(1)设 置多层结构，在每一层的支撑框架(1)的支撑面上，都设置一个转盘(2)整体。
3. 根据权利要求l所述的巨型垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述转盘(2)中心有 一条垂直的转盘轴(5)。
4. 根据权利要求l所述的巨型垂直轴风力发电机组，其特征在于，在转盘(2)的上面安 装有支架(3)、阻风板(4)。
5. 根据权利要求l所述的巨型垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述转盘轴(5)连接 有齿轮箱(13)。
6. 根据权利要求l所述的垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述的齿轮箱(13)连 接有流体蓄能稳压系统，它包括有液压马达(9)、蓄能器(10)、油管阀门组合(11)、液压泵(12) 、油箱(14)。
7. 根据权利要求l所述的巨型垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述发电机(8)连接 有液压马达(9)。
专利摘要一种巨型垂直轴风力发电机组，包括支撑框架(1)、转盘(2)、支架(3)、阻风板(4)、转盘轴(5)、导风板(6)、轮子(7)、发电机(8)、液压马达(9)、蓄能器(10)、油管阀门组合(11)、液压泵(12)、齿轮箱(13)、油箱(14)。在支撑框架(1)边缘，安装有导风板(6)，用以调节安装在转盘(2)上阻风板(4)的受风条件。在支撑框架(1)中，转盘(2)整体置于其支撑面上，在风载的作用下旋转。转盘轴(5)通过齿轮箱(13)驱动液压泵(12)工作，带压流体通过油管阀门组合(11)，再通过蓄能器(10)蓄能稳压后输送给液压马达(9)，最后驱动发电机(8)旋转而输出稳定电能。
文档编号F03D3/00GK201539364SQ200920053610
公开日2010年8月4日 申请日期2009年3月30日 优先权日2009年3月30日
发明者刘威廉 申请人:刘威廉;罗劭敏