一种高效卧式螺旋形风翼风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风力发电机技术领域，具体为一种高效卧式螺旋形风翼风力发电机组。

背景技术：

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。在各类风力发电机中，垂直轴风力发电机较为常见。传统的垂直轴风力发电机主要有q型、螺旋型、h型等款式，市场上流通广泛的也是以上几种，无论装机容量如何变化，这些垂直轴风力发电机都有各自的缺陷。如q型和螺旋型风力发电机由于本身风轮直径的限制，导致无法捕捉更多的风能，在达到满意的风速下，无法充分利用现有风能，导致发电效率不佳；h型风力发电机则是普遍存在启动风速要求高的问题，在低风速下达不到切入风速，风力发电机无法正常发电，而大部分地区常年平均风速都为3~4级风（约6m/s风速），在这些地区使用常规h型风机存在严重的资源浪费。

专利号为zl201521063053.4的实用新型专利公开了一种卧式螺旋形风翼风力发电机，其风翼为螺旋形结构，且风翼采用轴向布置代替传统垂直轴风力发电机风翼径向布置，与传统的垂直轴风力发电机相比，风能利用效率得到明显提高，能达到85%以上，从而发电效率高；并且启动风速降低，一般2m/s的风速即可启动；此外，采用卧式结构设计，安装和日常维护也更加方便，适用于安装在办公楼、厂房、住宅等建筑的顶部区域。但是，此种卧式螺旋形风翼风力发电机通常为单独设置和安装，由于没有塔杆等附件，无法在高空捕捉更多的风能，在低风速下仍然存在整体发电效率不足的缺陷。

技术实现要素：

针对现有卧式螺旋形风翼风力发电机无法在高空捕捉更多的风能，在低风速下仍然存在整体发电效率不足的缺陷的技术问题，本实用新型提供了一种高效卧式螺旋形风翼风力发电机组，其能提高卧式螺旋形风翼风力发电机在低风速下的发电效率，适用范围更广。

其技术方案是这样的：一种高效卧式螺旋形风翼风力发电机组，其包括卧式螺旋形风翼风力发电机，所述卧式螺旋形风翼风力发电机包括支架、呈横向设置的主轴连接杆以及固定在所述主轴连接杆上的风翼，所述主轴连接杆的两端分别转动安装在支撑座上，所述支撑座固定安装在所述支架上，所述风翼包括两个对称布置的螺旋形外叶片；其特征在于：所述卧式螺旋形风翼风力发电机的数量至少为两个且呈并排布置，相邻两个所述卧式螺旋形风翼风力发电机的主轴连接杆之间通过联轴器连接，位于末端的所述卧式螺旋形风翼风力发电机的所述主轴连接杆穿出相应的所述支撑座后与发电机的转子连接，所述发电机固定安装于所述支架上。

其进一步特征在于：

所述发电机的转子与所述主轴连接杆之间通过传动机构连接。

所述传动机构为啮合型带传动机构且其包括主皮带轮、辅皮带轮和同步带，所述主皮带轮的直径大于所述辅皮带轮的直径，所述主皮带轮固定套装在所述主轴连接杆的一端，所述辅皮带轮固定套装在所述发电机的转子上，所述主皮带轮和所述辅皮带轮之间通过所述同步带连接。

所述传动机构为增速箱，所述增速箱包括增速箱壳体，所述增速箱壳体内分别转动安装有输入轴、中心轴和输出轴；所述输入轴上固接有一级行星轮，所述中心轴上分别固接有一级中心轮和二级中心轮，所述输出轴上固接有二级行星轮，所述一级行星轮与所述一级中心轮啮合，所述二级行星轮与所述二级中心轮啮合，所述输入轴的一端伸出所述增速箱壳体与所述主轴连接杆固接，所述输出轴的一端伸出所述增速箱壳体与所述发电机的转子固接；所述增速箱壳体固装在所述支架上。

所述发电机的转子与所述主轴连接杆之间通过联轴器连接。

所述卧式螺旋形风翼风力发电机还包括若干个叶片固定组件，若干个所述叶片固定组件沿所述主轴连接杆的长度方向间隔设置；每个所述叶片固定组件包括连接片、固定丝杆一和固定丝杆二；所述连接片上开设有中心轴孔并固定套装在所述主轴连接杆上，所述连接片的径向两侧分别设有凸起部，所述固定丝杆一和所述固定丝杆二分别固接在两个所述凸起部上并沿径向布置；两个所述螺旋形外叶片分别为叶片一和叶片二，所述螺旋形外叶片上沿其宽度方向的内侧边缘和外侧边缘分别开设有若干个丝杆安装孔；同一个所述叶片固定组件中，所述固定丝杆一依次穿过所述叶片一的内侧边缘和所述叶片二的外侧边缘上的所述丝杆安装孔后通过螺母锁紧，所述固定丝杆二依次穿过所述叶片二的内侧边缘和所述叶片一的外侧边缘上的所述丝杆安装孔后通过螺母锁紧。

所述螺旋形外叶片由12~16片弧形小叶片沿轴向拼接而成，两个所述螺旋形外叶片上的所述弧形小叶片数量相同并一一对称设置，每个所述弧形小叶片的内侧边缘和外侧边缘上均开设有所述丝杆安装孔，互相对称的两个所述弧形小叶片通过所述叶片固定组件固接在所述主轴连接杆上。

所述螺旋形外叶片的直径为1m~3m。

所述发电机为磁悬浮永磁同步发电机。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的卧式螺旋形风翼风力发电机组，采用将卧式螺旋形风翼风力发电机之间通过联轴器进行串联，进行联排布置，并且卧式螺旋形风翼风力发电机共用同一个发电机进行发电，从而大大增加了叶片的迎风面积，同功率下风能利用率更高，极大的弥补了低风速下发电效率不足的缺陷，更好的保障客户的用电需求；此外，通过此联排布置，在沙尘大的西北及东北地区亦可充当防风墙的作用，同时兼顾发电，因此本发明的风力发电机组尤其适用于沙尘暴频繁的区域；

2、本实用新型的卧式螺旋形风翼风力发电机，其风翼采用两个对称设置的螺旋形外叶片，风翼固定在横向设置的主轴连接杆上，从而可实现六方位迎风，风能利用效率高，启动风速低，重量轻，噪音小，重心低，卧式结构无需安装塔杆等附件，无需做基础，适合安装于办公楼、厂房、住宅等建筑的顶部区域，且安装和日后维护都异常简洁方便，节省大量的人力物力。

附图说明

图1为传动机构为啮合型带传动机构时本实用新型的主视图；

图2为图1中a区域的放大图；

图3为传动机构为增速箱时本实用新型的主视图；

图4为图3中b区域的放大图；

图5为主轴连接杆与发电机的转子通过联轴器连接时本实用新型的主视图；

图6为弧形小叶片的整体结构示意图；

图7为螺旋形外叶片与主轴连接杆的安装结构示意图。

附图标记：1-支架；2-发电机；3-主轴连接杆；4-支撑座；5-螺旋形外叶片；6-主皮带轮；7-辅皮带轮；8-连接片；9-固定丝杆一；10-固定丝杆二；11-凸起部；12-叶片一；13-叶片二；14-丝杆安装孔；15-螺母；16-弧形小叶片；17-卧式螺旋形风翼风力发电机；18-增速箱壳体；19-输入轴；20-中心轴；21-输出轴；22-一级行星轮；23-一级中心轮；24-二级中心轮；25-二级行星轮；26-联轴器。

具体实施方式

见图1、图3或图5，本实用新型的一种高效卧式螺旋形风翼风力发电机组，其包括卧式螺旋形风翼风力发电机17，卧式螺旋形风翼风力发电机17包括支架1、呈横向设置的主轴连接杆3以及固定在主轴连接杆3上的风翼，主轴连接杆3的两端分别转动安装在支撑座4上，支撑座4固定安装在支架1上，风翼包括两个对称布置的螺旋形外叶片5；卧式螺旋形风翼风力发电机17的数量至少为两个且呈并排布置，相邻两个卧式螺旋形风翼风力发电机17的主轴连接杆3之间通过联轴器26连接，位于末端的卧式螺旋形风翼风力发电机17的主轴连接杆3穿出相应的支撑座4后与发电机2的转子连接，发电机2固定安装于支架1上，发电机2为磁悬浮永磁同步发电机。

发电机2的转子与主轴连接杆3之间可以通过传动机构连接（如图1和图3所示），也可以直接通过联轴器连接（如图5所示），当装机容量在800w以下时，可选用如图5所示结构。当采用传动机构连接时，可通过合理的设定传动机构的增速比，通过传动机构增速辅助发电机发电，增大发电机的功率，提高发电效率，进一步弥补低风速下发电效率不足的缺陷。

其中，传动机构可以是一级带传动（适合1kw~10kw的装机容量），也可以选用二级齿轮传动（适合10kw~50kw的装机容量）。本实施例中，见图1和图2，传动机构为啮合型带传动机构且其包括主皮带轮6、辅皮带轮7和同步带，主皮带轮6的直径大于辅皮带轮7的直径，主皮带轮6固定套装在主轴连接杆3的一端，辅皮带轮7固定套装在发电机2的转子上，主皮带轮6和辅皮带轮7之间通过同步带连接。传动机构采用啮合型带传动，能够保证准确的增速比，增速比可根据实际装机容量设计，选择合适的主皮带轮与辅皮带轮的齿轮齿数。

另一实施例中，见图3和图4，传动机构为增速箱，增速箱包括增速箱壳体18，增速箱壳体18内分别转动安装有输入轴19、中心轴20和输出轴21；输入轴19上固接有一级行星轮22，中心轴20上分别固接有一级中心轮23和二级中心轮24，输出轴21上固接有二级行星轮25，一级行星轮22与一级中心轮23啮合，二级行星轮25与二级中心轮24啮合，输入轴19的一端伸出增速箱壳体18与主轴连接杆3固接，输出轴21的一端伸出增速箱壳体18与发电机2的转子固接；增速箱壳体18固装在支架1上。增速箱采用二级行星齿轮传动，能够保证准确的增速比，传动效率高，增速比可根据实际装机容量设计，选择合适的一级行星轮、一级中心轮、二级中心轮、二级行星轮的齿数配比，由于选用了二级齿轮传动，因此增速比可调范围大，尤其适合于大装机容量的风力发电机；此外，增速箱结构简单，造价低，维护和检修十分方便。

见图1、图6和图7，卧式螺旋形风翼风力发电机还包括若干个叶片固定组件，若干个叶片固定组件沿主轴连接杆3的长度方向间隔设置；每个叶片固定组件包括连接片8、固定丝杆一9和固定丝杆二10；连接片8上开设有中心轴孔并固定套装在主轴连接杆3上，连接片8的径向两侧分别设有凸起部11，固定丝杆一9和固定丝杆二10分别固接在两个凸起部11上并沿径向布置；两个螺旋形外叶片5分别为叶片一12和叶片二13，螺旋形外叶片5上沿其宽度方向的内侧边缘和外侧边缘分别开设有若干个丝杆安装孔14；同一个叶片固定组件中，固定丝杆一9依次穿过叶片一12的内侧边缘和叶片二13的外侧边缘上的丝杆安装孔14后通过螺母15锁紧，固定丝杆二10依次穿过叶片二13的内侧边缘和叶片一12的外侧边缘上的丝杆安装孔14后通过螺母15锁紧。如此设计，便于风翼的安装和固定，且风翼结构稳定可靠。

见图1、图6和图7，螺旋形外叶片5的直径为1m~3m，螺旋形外叶片5由12~16片弧形小叶片16沿轴向拼接而成，两个螺旋形外叶片5上的弧形小叶片16数量相同并一一对称设置，每个弧形小叶片16的内侧边缘和外侧边缘上均开设有丝杆安装孔14，互相对称的两个弧形小叶片16通过叶片固定组件固接在主轴连接杆3上。本实施例中，见图1，每个螺旋形外叶片5中弧形小叶片16的数量为12个，每个弧形小叶片16的内侧边缘和外侧边缘各加工有两个丝杆安装孔14，安装时，相邻两个弧形小叶片16上相邻的两个丝杆安装孔14上下重叠搭接，用一根固定丝杆同时穿过，从而既完成了弧形小叶片16与主轴连接杆3的固定，又完成了弧形小叶片16之间的轴向拼接，安装简单，12对弧形小叶片16只需要13个叶片固定组件就能完成固定和拼接。同时，由于每个螺旋形外叶片包含12~16片弧形小叶片，且直径做到了1m~3m，从而螺旋形外叶片扫风面积大，能够更有效的利用风能，经测试，启动风速可低至1.2m/s~1.5m/s。