专利名称：一种垂直轴风机或风力发电机的制作方法
技术领域：
本发明属于风能利用技术领域，尤其是适用于风力机械及风力发电技术领域。
二背景技术：
虽然水平轴螺旋桨式风力机的技术现在已经十分成熟，积累了大量的经验，研究 得上分细致，但水平轴螺旋桨式风力机并不是最好的风力机，研究结果表明，垂直轴式的风 力机在许多地方要比水平轴式的螺旋桨式风力机更有优越性，比如，垂直轴风机因具有发 电效率高、维修方便、投资成本低等诸多优点，目前，在世界风电领域是大型风机技术发展 的重要方向。虽然垂直轴风机与水平轴风机相比较来说，有着显而易见的优势，但是，事实上目 前风力发电主要还是采用了水平轴风机，其原因就是长期以来垂直轴风机存在着几个无法 解决的问题，阻碍了垂直轴风机向大型化、主流机型的发展，其存在的问题主要有传统垂 直轴风机自启动性能差、主轴易引起谐振、刹车制动难度大等原因，未能大规模商业化生产。另外，公知的垂直轴风机在不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功 率波动，不管风速多么平稳都不可避免，如果是大型机组对于电网带来的干扰太大。若能解决上述问题，垂直轴风机将成为大型风机技术发展的一个重要方向。本发明成功的解决了长期以来阻碍垂直轴风机发展的主轴易引起谐振问题以及 输出功率波动问题，为大型化垂直轴风机的发展打开了广泛的市场空间。目前广泛应用的垂直轴风力发电机大多采用风轮连杆固定安装在主轴或传动轴 上，风轮连杆的另一端安装有叶片，所述风轮连杆与叶片统称为风轮；例如目前广泛使用 的H型风机；对于V型风机或达里厄型风机或S型风机，虽然没有使用风轮连杆，但是，也是 将风轮固定安装在主轴或传动轴上；以上所述多种型式的风机，其风轮连杆或风轮与主轴 或传动轴上都是采用固定连接或紧固连接，风轮连杆或风轮与主轴或传动轴之间不能做相 对位移，因此，当风轮连杆或风轮有上或下或左右振动时，势必要带动主轴或传动轴振动， 引起主轴或传动轴的谐振；尤其当发展大型垂直轴风力发电机时，风轮的重量会非常大，其 引起的振动也是很强大的，对风机的破坏力也是很大的。公告号为CN 201486772U，公告日是2010年05月沈日，发明名称“垂直轴大功 率风力发电机”，公开了一套风力发电机，以风叶轴为轴心能转动的风叶轴两侧的大面积的 叶片面积不一样，其风叶所在平面可以随风向的不同而旋转，从而可以改变风的阻力；所述 风机虽然风叶可以绕风叶轴旋转，但其风轮辐或风轮毂与主轴之间仍然是固定连接或紧固 连接，其风轮辐与本发明所述风轮连杆作用相同，也就是说，其风轮与主轴或传动轴之间不 能做相对位移或上下位移，只是风轮内部各部件之间可以有相对位移，因此，当整体风轮有 振动时，仍然引起主轴或传动轴的谐振；另外，其风机在不同的转角位置，做功的力矩不一 样大，会导致输出功率波动，不管风速多么平稳都不可避免，如果是大型机组对于电网带来 的干扰太大。[0009]公告号为CN 101666293A，公告日是2010年3月10日，发明名称“一种横梁型 垂直轴风力发电机”，公开了一套风力发电机，其风叶是随风摆动的在迎风周期时所述风叶 会迎风张开以增加迎风面积，在逆风周期时所述风叶会背风闭合以减小迎风面积，所述风 叶是安装在横梁上的，所述横梁需通过插入垂直销子锁定的。所述风机虽然风叶可以相对 于横梁有位移，但横梁与主轴之间是固定连接或紧固连接，其横梁与本发明所述风轮连杆 作用相同，也就是说，其风轮整体与主轴或传动轴之间不能做相对位移或上下位移，只是风 轮内部各部件之间可以有相对位移，因此，当整体风轮有振动时，仍然引起主轴或传动轴的 谐振；另外，其风机在不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动，不管风 速多么平稳都不可避免，如果是大型机组对于电网带来的干扰太大。本发明通过主轴或传动轴与风轮之间采用活动连接的方式，成功地解决了长期以 来困扰垂直轴风力发电机进一步发展的主轴易引起谐振的问题。本发明通过采用减振套的方式，成功地解决了长期以来困扰垂直轴风力发电机进 一步发展的“在不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的问题。
三、发明内容本发明所要解决的技术问题是，提供一种解决了主轴易引起谐振的垂直轴风机或 风力发电机。本发明所要解决的另一技术问题是，提供一种解决了“在不同的转角位置，做功的 力矩不一样大”问题的垂直轴风机或风力发电机。由于传统垂直轴风机或风力发电机的主轴或传动轴与风轮的安装方式都是采用 固定联接或刚性联接，也就是说，风轮或连杆通过轴套或公知装置固定连接在主轴或传动 轴上，因此，当风轮有任何微小的振动时，都会直接传递到主轴或传动轴上，使主轴或传动 轴也产生振动，由于杠杆的作用原理，传递到主轴或传动轴上的振动会放大，使主轴或传动 轴受到一个很大的扭力或力矩，破坏风机或风力发电机的正常工作，使电力输出很不稳定。 本发明通过主轴或传动轴与风轮之间采用活动连接的方式，成功地解决了长期以来困扰垂 直轴风力发电机进一步发展的主轴易引起谐振的问题。由于本发明的创造性只是在风轮与主轴或传动轴的连接问题上，因此，对垂直轴 风机或风力发电机的其他公知部分的结构或联接、安装方式不做具体说明，但自然包含了 必要的公知垂直轴风机或风力发电机的结构部件。本发明通过采用活动连接器的方法，克服了现有技术中主轴易引起谐振的缺点， 提供了一种能消除主轴或传动轴谐振的垂直轴风机或风力发电机。一种垂直轴风机或风力发电机，包括主轴或传动轴、风轮、发电机系统；其特征是， 在所述风机的主轴或传动轴或风轮连杆上安装有活动连接器；所述活动连接器与主轴或传 动轴连接；活动连接器的另一部分与风轮或风轮连杆连接；当风轮在风力的作用下绕主轴 或传动轴旋转时，风轮带动活动连接器，活动连接器带动主轴或传动轴旋转，带动发电机发 电；当风轮上或下振动时，振动到达活动连接器部位被化解消除，而不将振动传递给主轴或 传动轴，主轴或传动轴不受振动的影响；所述连接装置是可以满足主轴或传动轴与风轮或风轮连杆之间做相对位移或做 相对上或下位移的装置；所述活动连接器是一个或一个以上；
5[0019]在风轮或风轮连杆的下面或上面有支撑装置或悬挂装置，所述支撑装置或悬挂装 置是可以承载风轮及连杆的重量并可以使风轮绕主轴或传动轴转动的任意公知装置。所述发电机固定安装在发电机座上。所述振动到达活动连接器部位被化解消除之一种方法是指风轮或连杆的上或下 振动，在活动连接器处被化解为绕轴旋转的运动，因此，不会将振动传递到主轴或传动轴 上。所述振动到达活动连接器部位被化解消除之另一种方法是指风轮或连杆的上或 下振动，在活动连接器处被化解为弹性物体或弹簧的振动运动，因此，不会将振动传递到主 轴或传动轴上。所述活动连接器可以有多种型式，本发明所述活动连接器包含但不限于本发明所 列举各种型式，只要是按照本发明原理，主轴或传动轴与风轮或风轮连杆是活动连接或非 刚性连接，从而可以将主轴或传动轴的振动消除的方法及装置，都在本发明保护范围之列。所述活动连接器有以下多种型式A型如图1-图4所示，包括轴套5、环状物体6、环状物体7、挡片8 ；其特征是轴 套5紧固联接在主轴或传动轴上，在轴套5上固定安装有环状物体6，所述环状物体6横向 或纵向安装，环状物体6上套装有环状物体7，所述环状物体7纵向或横向安装，在环状物 体6内有两个挡片8，挡片8可以限制环状物体7的水平移动，环状物体7可以绕环状物体 6做上下绕动；环状物体7固定联接在风轮或风轮连杆上；B型如图5、图6、图7所示，图5为双连杆式结构俯视图示意图，图6为单连杆式 结构俯视图示意图，图7为图5或图6的正视图示意图；包括轴套5、连杆13、活动轴14、轴承15 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动 轴上，在轴套5上固定安装有连杆13，所述连杆13的一端固定联接在轴套5上，另一端有活 动轴14，活动轴14通过轴承15固定安装在连杆13内，活动轴14可以在轴承15内自由旋 转；活动轴14固定联接在风轮连杆3上或风轮上；所述连杆13是一个或一个以上；所述活 动轴14是一个或一个以上；所述轴承15是一个或一个以上；C型如图8、图9、图10所示，图8为双连杆式结构俯视图示意图，图9为单连杆 式结构俯视图示意图，图10为图8或图9的正视图示意图；包括轴套5、连杆13、活动轴14、轴承15 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动 轴上，在轴套5上固定安装有连杆13，所述连杆13的一端固定连接在轴套5上，另一端有 活动轴14，活动轴14通过轴承15固定安装在连杆13内，活动轴14可以在轴承15内自由 旋转；活动轴14再通过轴承15固定连接连杆13-1，连杆13-1的另一端安装有活动轴14_1 及轴承15-1，活动轴14-1再通过轴承15-1固定连接在风轮连杆3上或风轮上；C型较B型减振效果更好；D型如图11、图12所示，图11为俯视图示意图，图12为图11的正视图示意图；包括轴套5、弹性物体或弹簧18，其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在 轴套5上固定安装有弹性物体或弹簧18，所述弹性物体或弹簧18的另一端固定连接在风轮 连杆3上或风轮上；EA型如图13、图14所示，图13为俯视图示意图，图14为图13的正视图示意图 或正视剖视图示意图；[0034]包括轴套5、减振套16、轮辐17 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在 轴套5的外环还有一减振套16，减振套16通过轮辐17与轴套5固定联接，减振套16固定 连接在风轮连杆3上或风轮上；所述轮辐17是一个或一个以上；所述轮辐17是采用任意材料或刚性材料，可以解决长期以来困扰垂直轴风力发 电机进一步发展的“在不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的问题。E型如图13、图14所示，图13为俯视图示意图，图14为图13的正视图示意图或 正视剖视图示意图；包括轴套5、减振套16、轮辐17 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在 轴套5的外环还有一减振套16，减振套16通过轮辐17与轴套5固定联接，减振套16固定 连接在风轮连杆3上或风轮上；所述轮辐17是采用弹性物体或弹簧，既可以解决“主轴谐振”问题也可以解决“在 不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的问题；所述轮辐17是一个 或一个以上；FA型如图15、图16、图17所示，为俯视图示意图，图15所述轮辐是采用与自行车 辐条一样的交叉式安装方式，图16为另一种交叉式安装方式，图17为又一种交叉式安装方 式，本发明包括但不限于所述三种交叉式安装方式，凡按本发明原理的任意交叉式安装方 式，都定义为本发明交叉式安装方式，都在本发明保护范围之内；正视图示意图与图14相 同或相似；包括轴套5、减振套16、轮辐17 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在 轴套5的外环还有一减振套16，减振套16通过轮辐17与轴套5固定联接，减振套16固定 连接在风轮连杆3上或风轮上；所述轮辐17是采用交叉式安装方式；所述轮辐17是一个或 一个以上；本发明采用交叉式安装方式，无论风叶在任意位置受力，传递到轴套或主轴上的 力或力矩都是均勻分布的力或力矩，解决了做功力矩不一样大的问题。所述轮辐17是采用任意材料或刚性材料，可以解决长期以来困扰垂直轴风力发 电机进一步发展的“在不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的问 题。F型如图15、图16、图17所示，为俯视图示意图，图15所述轮辐是采用与自行车 辐条一样的交叉式安装方式，图16为另一种交叉式安装方式，图17为又一种交叉式安装方 式，本发明包括但不限于所述三种交叉式安装方式，凡按本发明原理的任意交叉式安装方 式，都定义为本发明交叉式安装方式，都在本发明保护范围之内；正视图示意图与图14相 同或相似；包括轴套5、减振套16、轮辐17 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在 轴套5的外环还有一减振套16，减振套16通过轮辐17与轴套5固定联接，减振套16固定 连接在风轮连杆3上或风轮上；所述轮辐17是采用交叉式安装方式；本发明采用交叉式安 装方式，无论风叶在任意位置受力，传递到轴套或主轴上的力或力矩都是均勻分布的力或 力矩，解决了做功力矩不一样大的问题。所述轮辐17是采用弹性物体或弹簧，既可以解决“主轴谐振”问题也可以解决“在 不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的问题；所述轮辐17是一个或一个以上；G型如图18、图19所示，图18是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图 示意图；图19是本发明之一种结构原理正视图示意图或正视剖视图示意图；包括横梁19、 弹性物体或弹簧18，其特征是在主轴或传动轴上有一孔洞，横梁19横穿连接在主轴或传 动轴上，由固定件20固定安装，横梁19上固定安装有弹性物体或弹簧18，所述弹性物体或 弹簧18的另一端固定连接在风轮连杆3上或风轮二 ；所述横梁是一个或一个以上；本发明列举了多种活动连接器的组成结构及使用方法，还有许多种组成结构及使 用方法本发明由于篇幅的原因，不可能一一全部列全，凡是按照本发明原理，采用活动联接 方式制成的装置，可以达到消除风轮或风轮连杆的振动对主轴或传动轴影响的装置，都在 本发明保护范围之内。本发明列举了多种支撑系统的组成结构及使用方法，还有许多种组成结构及使用 方法本发明由于篇幅的原因，不可能一一全部列全，凡是按照本发明原理，可以起到支撑风 轮作用，并使风轮可以绕主轴或传动轴自由转动的支撑系统，都在本发明保护范围之内。本发明所述风轮连杆或风叶是一个或一个以上，但在本发明附图中，为了表达简 洁，只画了一个或两个风叶，对多个风叶的情况同样适用。本发明所述风机可以是连接主轴直接带动发电机发电，也可以是风轮连接传动 轴，传动轴通过变速箱或其它公知装置带动发电机主轴发电。在风轮或风轮连杆的下面或上面有支撑装置或悬挂装置，所述支撑装置或悬挂装 置是可以承载风轮及连杆的重量并可以使或满足风轮绕主轴或传动轴转动的任意公知装置。本发明说明书如有描述不清晰时，可以附图表示为准。本发明适用于各种垂直轴风机及风力发电设备。本发明的有益效果是本发明通过采用了活动连接器的方法，使得风轮上的振动不再引起主轴或传动轴 的谐振，从而解决了长期以来阻碍垂直轴风机向大型化发展的一大障碍；因为，大型垂直轴 风机的风轮只要有很微小的一点振动，都会在主轴或传动轴上产生一个非常巨大的力矩， 从而破坏风机的正常工作。本发明通过采用减振套的方式，成功地解决了长期以来困扰垂直轴风力发电机进 一步发展的“在不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的问题。
图1是本发明所述活动连接器之一种结构原理正视图示意图；图2是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图3是本发明所述垂直轴风机或风力发电机之一种结构原理正视图示意图；图4是本发明所述垂直轴风机或风力发电机之一种结构原理正视图示意图；图5是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图6是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图7是本发明所述活动连接器之一种结构原理正视图示意图；图8是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；[0064]图9是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图10是本发明所述活动连接器之一种结构原理正视图示意图；图11是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图12是本发明所述活动连接器之一种结构原理正视图示意图；图13是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图14是本发明所述活动连接器之一种结构原理正视图示意图；图15是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图16是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图17是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图18是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图19是本发明之一种结构原理正视图示意图或正视剖视图示意图；图20是本发明之一种结构原理正视图示意图或正视剖视图示意图；图21是本发明之一种轨道及滚轮部分结构原理俯视图或俯视剖视图示意图；附图标志1主轴或传动轴2发电机系统3风轮连杆4风叶5紧固件或轴套6环状物体或圆环7环状物体或圆环8挡片9滚轮或滑块10轨道11支撑装置12悬挂装置13连杆14活动轴15轴承16减振套17轮辐18弹性物体或弹簧19横梁20固定件
五具体实施方式
以下结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述实施例一图1是本发明所述活动连接器之一种结构原理正视图示意图；轴套5紧固联接在 主轴或传动轴上，在轴套5上固定安装有环状物体6，所述环状物体6横向或纵向安装，环状 物体6上套装有环状物体7，所述环状物体7纵向或横向安装，在环状物体6内有两个挡片 8，挡片8可以限制环状物体7的水平移动，环状物体7可以绕环状物体6做上下绕动；环状 物体7固定联接在风轮或风轮连杆上；所述环状物体可以是圆环或椭圆环或矩形环或任意 环状的物体；本发明实施例选用圆环。图2是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；图3是本发明所述垂直轴风机或风力发电机之一种结构原理正视图示意图；图4是本发明所述垂直轴风机或风力发电机之一种结构原理正视图示意图；如图1-图4所示，轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在轴套5上固定安装有圆 环6，所述圆环6横向或纵向安装；在风轮或风轮连杆上纵向或横向固定安装有圆环7，圆环 7与圆环6套装链接在一起；当风轮或风轮连杆在风力的作用下绕主轴或传动轴转动时，圆 环7带动圆环6及主轴或传动轴一起转动，带动发电机发电；当风轮或风轮连杆上或下振 动时，圆环7绕圆环6做上下绕动，将振动化解为绕动，作用力不传递到主轴或传动轴上，因 此，可以输出稳定的电力，并可以提高风机或风力发电机的使用寿命；本发明所述轴套5可以是紧固安装在主轴或传动轴上的任意紧固装置。本发明定义实施例一中所述活动连接器为A型。
9[0091]在风轮或风轮连杆的下面或上面有支撑装置或悬挂装置，所述支撑装置或悬挂装 置是可以承载风轮及连杆的重量并可以使风轮绕主轴或传动轴转动的任意装置；优选的，在所述风叶或连杆的下面，安装有滚轮或滑块9，在滚轮或滑块9的下面 安装有轨道10，所述滚轮或滑块可以在轨道内或轨道上任意运动，所述滚轮或滑块可以采 用磁悬浮轴承或磁悬浮滑块；所述轨道是公知轨道或磁悬浮轨道，滚轮或滑块与轨道的安 装方式采用公知技术，所述轨道10由支撑装置11固定支撑；或在所述风叶或连杆的上面， 安装有滚轮或滑块9，在滚轮或滑块9的上面安装有轨道10，所述滚轮或滑块可以悬挂在轨 道内或轨道上任意运动，所述滚轮或滑块可以采用磁悬浮轴承或磁悬浮滑块；所述轨道是 公知轨道或磁悬浮轨道，滚轮或滑块与轨道的安装方式采用公知技术，所述轨道10由悬挂 装置12固定支撑；所述轨道是以主轴或传动轴为圆心的圆形轨道；所述轨道或滚轮是一个 或一个以上。优选的，所述风轮也可以采用缆绳式支撑装置所述缆绳式支撑装置是在风轮与塔 架之间用缆绳连接，缆绳的一端连接风轮，缆绳的另一端连接在塔架的顶端，并可以有旋转 机构使缆绳绕塔架旋转，缆绳可以承载风轮的重量；所述缆绳是一根或一根以上。实施例二 图5是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；轴套5紧固联接在 主轴或传动轴上，在轴套5上固定安装有连杆13，所述连杆13的一端固定联接在轴套5上， 另一端有活动轴14，活动轴14通过轴承15固定安装在连杆13内，活动轴14可以在轴承 15内自由旋转；活动轴14固定联接在风轮连杆3上或风轮上；当风轮或风轮连杆在风力的作用下绕主轴或传动轴转动时，风轮连杆带动连杆13 及主轴或传动轴一起转动，带动发电机发电；当风轮或风轮连杆做上或下振动时，风轮连杆 带动活动轴14在轴承15内做绕动，将振动化解为绕动，作用力不传递到主轴或传动轴上。图6是本发明所述活动连接器之一种结构原理俯视图示意图；为单连杆式结构图7是本发明之结构原理正视图示意图或正视剖视图示意图；本发明定实施例二中所述活动连接器为B型。实施例三如图8、图9、图10所示，图8为双连杆式结构俯视图示意图，图9为单连杆式结构 俯视图示意图，图10为图8或图9的正视图示意图；包括轴套5、连杆13、活动轴14、轴承15 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动 轴上，在轴套5上固定安装有连杆13，所述连杆13的一端固定连接在轴套5上，另一端有 活动轴14，活动轴14通过轴承15固定安装在连杆13内，活动轴14可以在轴承15内自由 旋转；活动轴14再连接连杆13-1，活动轴14-1及轴承15-1，活动轴14_1再通过轴承15_1 连接在风轮连杆3上或风轮上；当风轮或风轮连杆在风力的作用下绕主轴或传动轴转动时，风轮连杆带动连杆 13-1及13及主轴或传动轴一起转动，带动发电机发电；当风轮或风轮连杆做上或下振动 时，风轮连杆带动活动轴14-1、活动轴14、在轴承15及15-1内做绕动，将振动化解为绕动， 作用力不传递到主轴或传动轴上。本发明定义实施例三中所述活动连接器为C型。实施例四[0106]如图11、图12所示，图11为俯视图示意图，图12为图11的正视图示意图；包括轴套5、弹性物体或弹簧18，其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在 轴套5上固定安装有弹性物体或弹簧18，所述弹性物体或弹簧18的另一端固定连接在风轮 连杆3上或风轮上；当风轮或风轮连杆在风力的作用下绕主轴或传动轴转动时，风轮连杆带动弹簧18 及主轴或传动轴一起转动，带动发电机发电；当风轮或风轮连杆做上或下振动时，风轮连杆 带动弹簧18将振动化解为弹簧的振动，作用力不传递到主轴或传动轴上。本发明定义实施例四中所述活动连接器为D型。实施例五如图13、图14所示，图13为俯视图示意图，图14为图13的正视图示意图或正视 剖视图示意图；包括轴套5、减振套16、轮辐17 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在 轴套5的外环还有一减振套16，减振套16通过轮辐17与轴套5固定联接，减振套16固定 连接在风轮连杆3上或风轮上；所述轮辐17是一个或一个以上；当风轮或风轮连杆在风力的作用下绕主轴或传动轴转动时，风轮连杆带动减振套 16及主轴或传动轴一起转动，带动发电机发电；所述轮辐17是采用任意材料或刚性材料；本实施例增加了减震套16与轮辐17，可以很好地解决长期以来困扰垂直轴风力 发电机进一步发展的“在不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的 问题这个问题，无论哪一个风叶的做功力矩大或小，力或力矩作用在减震套16上，再通过 轮辐17将力矩均勻地分布在轴套5的各个部位上，使主轴或传动轴在任何一个方向所受的 力矩相同或差距很小，从而解决了输出功率有波动的问题。本方案还可以按类似的方法，在减震套16的外围再安装一层或多层轮辐及减震 套，这样可以得到更好的解决输出功率有波动的问题的效果。本发明定义实施例五中所述连接器为EA型。实施例六如图13、图14所示，图13为俯视图示意图，图14为图13的正视图示意图或正视 剖视图示意图；包括轴套5、减振套16、轮辐17 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在 轴套5的外环还有一减振套16，减振套16通过轮辐17与轴套5固定联接，减振套16固定 连接在风轮连杆3上或风轮上；所述轮辐17是采用弹性物体或弹簧，既可以解决“主轴谐振”问题也可以解决“在 不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的问题；所述轮辐17是一个 或一个以上；当风轮或风轮连杆在风力的作用下绕主轴或传动轴转动时，风轮连杆带动减振套 16及主轴或传动轴一起转动，带动发电机发电；当风轮或风轮连杆做上或下振动时，风轮连杆带动减振套16做上下振动，由弹性 物体轮辐17将振动化解，作用力不传递到主轴或传动轴上。公知的垂直轴风机在不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动，不管风速多么平稳都不可避免，如果是大型机组对于电网带来的干扰太大。本实施例增加了减震套16与轮辐17，可以很好地解决这个问题，无论哪一个风叶 的做功力矩大或小，力或力矩作用在减震套16上，再通过轮辐17将力矩均勻地分布在轴套 5的各个部位上，使主轴或传动轴在任何一个方向所受的力矩相同或差距很小，从而解决了 输出功率有波动的问题。本方案还可以按类似的方法，在减震套16的外围再安装一层或多层轮辐及减震 套，这样可以得到更好的解决输出功率有波动的问题的效果。本发明定义实施例六中所述活动连接器为E型。实施例七图15、图16、图17为俯视图示意图，图15所述轮辐是采用与自行车辐条一样的交 叉式安装方式，图16为另一种交叉式安装方式，本发明包括但不限于所述两种交叉式安装 方式，凡按本发明原理的任意交叉式安装方式，都定义为本发明交叉式安装方式，都在本发 明保护范围之内；包括轴套5、减振套16、轮辐17 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在 轴套5的外环还有一减振套16，减振套16通过轮辐17与轴套5固定联接，减振套16固定 连接在风轮连杆3上或风轮上；所述轮辐17是采用交叉式安装方式；所述轮辐17是一个或 一个以上；本发明采用交叉式安装方式，无论风叶在任意位置受力，传递到轴套或主轴上的 力或力矩都是均勻分布的力或力矩，解决了做功力矩不一样大的问题。所述轮辐17是采用任意材料或刚性材料，可以解决长期以来困扰垂直轴风力发 电机进一步发展的“在不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的问 题。本发明定义实施例七中所述连接器为FA型。实施例八图15、图16、图17为俯视图示意图，图15所述轮辐是采用与自行车辐条一样的交 叉式安装方式，图16为另一种交叉式安装方式，本发明包括但不限于所述两种交叉式安装 方式，凡按本发明原理的任意交叉式安装方式，都定义为本发明交叉式安装方式，都在本发 明保护范围之内；包括轴套5、减振套16、轮辐17 ；其特征是轴套5紧固联接在主轴或传动轴上，在 轴套5的外环还有一减振套16，减振套16通过轮辐17与轴套5固定联接，减振套16固定 连接在风轮连杆3上或风轮上；所述轮辐17是采用交叉式安装方式；本发明采用交叉式安 装方式，无论风叶在任意位置受力，传递到轴套或主轴上的力或力矩都是均勻分布的力或 力矩，解决了做功力矩不一样大的问题。所述轮辐17是采用弹性物体或弹簧，既可以解决“主轴谐振”问题也可以解决“在 不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的问题；所述轮辐17是一个 或一个以上；本发明定义实施例八中所述活动连接器为F型。本发明轮辐17的安装方式还有多种，但只要是采用本发明原理，包括轴套5、减振 套16、轮辐17 ；无论轮辐17采用任意安装方式，均在本发明保护范围之内。本发明所述活动连接器适用于所有各种型式的垂直轴风机或风力发电机。对单连杆式风轮可以使用一个，对双连杆活多连杆式风轮可以使用一个或一个以上活动连接器， 对达里厄型风力机可以使用上、下两个活动连接器，对S型风机或塞内加尔式风机，则可以 将所述活动连接器的纵向尺寸加长，增加圆环或连杆的数量，使S型风机或塞内加尔式风 机的原来套在主轴或传动轴上的内环面增大直径，与活动连接器相联；然后再在风轮的下 面或上面增加支撑或悬挂装置，所述支撑或悬挂装置是可以承载风轮的重量并可以使风轮 绕主轴或传动轴任意转动的装置。本发明列举了多种活动连接器的组成结构及使用方法，还有许多种组成结构及使 用方法本发明由于篇幅的原因，不可能一一全部列全，凡是按照本发明原理，采用活动联接 方式制成的装置，可以达到消除风轮或风轮连杆的振动对主轴或传动轴影响的装置，都在 本发明保护范围之内。实施例九图20是本发明之一种结构原理正视图示意图或正视剖视图示意图；所述活动连 接器与图5所述相同；图21是本发明之一种轨道及滚轮部分结构原理俯视图或俯视剖视图 示意图；由于支撑装置是普通公知装置，因此，图中省略了支撑装置。本方案公开了一种支撑方式；本发明采用了在所述风叶的内环与主轴之间，增加 了上下两条圆形轨道，所述轨道是以风机轴为轴心的；所述轨道由支撑装置固定支撑，所述 轨道可以是普通公知轮轨，也可以是磁悬浮轨道。优选的，所述轨道是凹槽式轨道；在所述风叶上，安装有滚轮或滑块，所述滚轮或 滑块可以内陷于轨道内，并在轨道内自由运动。轨道与滚轮或滑块的安装方式还可以多种 采用公知方式。所述滚轮或滑块可以是普通公知滚轮或滑块，也可以是内装磁悬浮轴承的滚轮或 滑块。优选的，在所述风叶的外环也安装有上下两条圆形轨道，在所述风叶的风叶框外 环上，也安装有滚轮或滑块，所述滚轮或滑块可以内陷于轨道内，并在轨道内自由运动。如 此安装，可以使风机运行更平稳，减小振动。轨道与滚轮或滑块的安装方式也可以采用公知 方式。优选的，在所述风轮连杆的下面也安装有滚轮或滑块，在滚轮或滑块的下面安装 有轨道，所述轨道是以风机轴为轴心的；所述轨道由支撑装置固定支撑，所述滚轮或滑块由 轨道支撑，并可以在轨道内任意运动。左视图示意图与正视图示意图相同。本发明还可以采用缆绳式悬挂支撑方式或斜杆式支撑方式，所述缆绳式悬挂支撑 方式是用缆绳将风轮悬挂，缆绳的另一端与风机的支撑塔架顶端相联，并可以满足风轮自 由绕轴转动的条件；所述斜杆式支撑方式是用斜杆将风轮支撑，斜杆的另一端与风机底座 相连，并可以满足风轮自由绕轴转动的条件。本发明的创造性在于将现有技术中的风轮与主轴或传动轴之间的连结关系由固 定式连结或刚性连结改为可活动连接或增加了软连结环节，但由于可活动连接有很多种具 体连接方式，由于篇幅原因，本发明不可能将所有连接方式全部一一列出，本发明列举了其 中多个，并将所有与本发明活动连接器具有相同功能的装置统称为本发明“活动连接器”。本发明活动连接器的功能或特征是风轮或风轮连杆与主轴或传动轴之间连接但可以相对活动；风轮上的振动动能到达活动连接器可被化解，所述振动动能不被传递到主 轴或传动轴上；或所述振动动能完全保留在风轮上；风轮绕主轴或传动轴之间的转动则完 全传递到主轴或传动轴上，带动主轴或传动轴转动。本发明中的支撑系统是滚轮或轨道或支撑装置或悬挂装置的总称，其作用是承 载风轮及连杆的重量，并可以满足风轮在旋转过程中的自由运动所需的条件；但由于支撑系统有很多种具体装置结构，但由于篇幅原因，本发明不可能将所有 具体装置结构全部一一列出，本发明列举了其中多个，本发明可以使用能满足条件“可以承 载风轮重量并可以满足风轮在旋转过程中的自由运动所需的条件”的任意支撑装置；本发 明的创造性在于风轮与轴之间的活动连接，不因支撑系统的改变而改变，或者说，本发明的 创造性与支撑系统的改变无关。本发明所述固定联接有许多种方式，如现有的风机风轮与主轴之间都属于固定联 接，所述固定联接可以是两个连接物体之间焊接或铆接或用紧固件紧固在一起，两个连接 物体形成一体，不可做相对位移。
权利要求1.一种垂直轴风机或风力发电机，包括风机或风力发电机；其特征是，在所述风机或 风力发电机的主轴或传动轴或风轮连杆上安装有活动连接器，所述活动连接器与风轮或风 轮连杆连接；所述活动连接器是主轴或传动轴或风轮连杆与风轮或风轮连杆之间的可活动 的或具有弹性的或柔性的连接装置；或所述活动连接器是可以满足主轴或传动轴与风轮或 风轮连杆之间做相对位移或做相对上或下位移的装置；所述活动连接器是一个或一个以 上。
2.根据权利要求1所述一种垂直轴风机或风力发电机，其特征是，所述风轮或风轮连 杆由支撑系统支撑；所述支撑系统是可以承载风轮重量并可以满足风轮在旋转过程中做绕 主轴或传动轴运动的装置。
3.根据权利要求1所述一种垂直轴风机或风力发电机，其特征是，所述活动连接器包 括一个或一个以上紧固件、一个或一个以上可活动连接构件；所述紧固件紧固安装或固定 安装在主轴或传动轴上；所述可活动连接构件的一端连接在所述紧固件上，所述可活动连 接构件的另一端连接在风轮或风轮连杆上；所述可活动连接构件是可活动的或具有弹性的 或柔性的连接装置。
4.根据权利要求1所述一种垂直轴风机或风力发电机，其特征是，所述活动连接器是A 型或B型或C型或D型或E型或F型或G型；所述A型包括轴套(5)、第一环状物体(6)及第二环状物体(7)；所述轴套( 紧固连接在主轴 或传动轴上，在轴套( 上固定安装有第一环状物体(6)，所述第一环状物体(6)横向或纵 向安装，第一环状物体(6)上套装有第二环状物体(7)，所述第二环状物体(7)纵向或横向 安装，第二环状物体(7)固定联接在风轮或风轮连杆上；所述B型包括轴套(5)、连杆(13)、活动轴(14)、轴承(1 ；所述轴套( 紧固连接在主轴或传 动轴上，在轴套( 上固定安装有连杆(13)，所述连杆(1 的一端固定连接在轴套(5)上， 另一端有活动轴(14)，活动轴(14)通过轴承(1 固定安装在连杆(1 内，活动轴(14)固 定连接在风轮连杆( 上或风轮上；所述连杆(1 是一个或一个以上；所述活动轴(14)是 一个或一个以上；所述轴承(1 是一个或一个以上；所述C型包括轴套(5)、连杆(13)、活动轴(14)、轴承(1 ；所述轴套( 紧固连接在主轴或传 动轴上，在轴套( 上固定安装有连杆(13)，所述连杆(1 的一端固定连接在轴套(5)上， 另一端有活动轴(14)，活动轴(14)通过轴承(1 固定安装在连杆(1 内，活动轴(14) 再连接连杆(13-1)，连杆(13-1)的另一端安装有活动轴(14-1)及轴承(15-1)，活动轴 (14-1)再通过轴承(15-1)连接在风轮连杆( 上或风轮上；所述D型包括轴套(5)、弹性物体或弹簧(18)，所述轴套( 紧固连接在主轴或传动轴上，在轴 套(5)上固定安装有弹性物体或弹簧(18)，所述弹性物体或弹簧(18)的另一端固定连接在 风轮连杆( 上或风轮上；所述E型包括轴套(5)、减振套(16)、轮辐(17)；所述轴套( 紧固连接在主轴或传动轴上，在轴套(5)的外环还有一减振套(16)，减振套(16)通过轮辐(17)与轴套( 连接，减振套 (16)固定连接在风轮连杆( 上或风轮上；所述轮辐17是采用弹性物体；所述轮辐17是一个或一个以上；所述F型包括轴套(5)、减振套(16)、轮辐(17)；所述轴套5紧固连接在主轴或传动轴上，在轴 套(5)的外环还有一减振套(16)，减振套(16)通过轮辐(17)与轴套( 连接，减振套(16) 固定连接在风轮连杆( 上或风轮上；所述轮辐(17)是交叉式安装的；所述轮辐(17)是采 用弹性物体；所述轮辐(17)是一个或一个以上；所述G型包括横梁(19)、弹性物体或弹簧(18)，在所述主轴或传动轴上有孔洞，横梁19横穿连 接在主轴或传动轴上，由固定件00)固定安装，横梁(19)上固定安装有弹性物体或弹簧 (18)，所述弹性物体或弹簧(18)的另一端固定连接在风轮连杆C3)上或风轮上；所述横梁 是一个或一个以上。
5.根据权利要求4所述一种垂直轴风机或风力发电机，其特征是，所述第一环状物体 (6)内安装有挡片(S)0
6.根据权利要求1所述一种垂直轴风机或风力发电机，其特征是，所述轴套( 紧固 连接在主轴或传动轴上，在轴套(5)的外环还有一减振套(16)，减振套(16)通过轮辐(17) 与轴套(5)固定联接，风轮或风轮连杆固定连接在减震套(16)上；所述减震套与轮辐是一 层或一层以上。
7.根据权利要求6所述一种垂直轴风机或风力发电机，其特征是，所述轮辐(17)是交 叉式安装的。
8.根据权利要求6所述一种垂直轴风机或风力发电机，其特征是，所述风轮或风轮连 杆由支撑系统支撑；所述支撑系统是可以承载风轮重量并可以满足风轮在旋转过程中做绕 主轴或传动轴运动的装置。
专利摘要本实用新型公开了一种垂直轴风机或风力发电机，其特征是本实用新型通过主轴或传动轴与风轮之间采用活动连接的方式，成功地解决了长期以来困扰垂直轴风力发电机进一步发展的主轴易引起谐振的问题。本实用新型通过采用减振套的方式，成功地解决了长期以来困扰垂直轴风力发电机进一步发展的“在不同的转角位置，做功的力矩不一样大，会导致输出功率波动”的问题。
文档编号F03D11/00GK201843731SQ201020558590
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月13日 优先权日2010年10月13日
发明者孟英志 申请人:孟英志