风力发电机垂直轴装置的制作方法

本发明涉及风力发电机技术领域，尤其为一种适用于垂直轴风力发电机的垂直轴装置。

背景技术：

垂直轴风力发电机具有低风速发电、风向变化不影响发电等优点，正成为风力发电家族中的重要成员之一。

垂直轴风机在风速风力变化的情况下，风机会产生横向的晃动或摇摆，如何避免或消除风机晃动摇摆对发电机动力轴的不利影响？将风机所采集到风力动能高效、稳定地传递给发电机的转子轴，这一直是考核评价垂直轴风力发电机系统的重要标准之一。

目前垂直轴风力发电机的一种最简单结构形式是采用外转子发电机，将风机旋转体与发电机外转子固定为一体，此结构要求采用特殊的外转子发电机。这种特殊结构的外转子发电机工艺较复杂，价格贵，难以实现和推广应用。如何将市场上的标准内转子发电机应用到垂直轴风力发电中，除了要解决动力地有效传递外，还要克服风机晃动摇摆对发电机动力传动的不利影响，已成为一个急待解决的技术难题。

技术实现要素：

本发明目的是结构一种新型的风力发电机垂直轴装置，降低风轮风叶受风晃动摇摆对动力传递轴的影响，进而减少对发电机转子的冲击影响。

为实现上述目的，本发明的技术方案是，此种风力发电机垂直轴装置构成包括有动力传动轴、承重空心轴、旋转支架，其特征在于：所述动力轴、承重空心轴和旋转支架三者同轴线、由内向外设置，动力传动轴位于承重空心轴中央，旋转支架位于承重空心轴外围，旋转支架上端部通过上连接件与动力传动轴上端部固定且连动，旋转支架上部与承重空心轴上部之间设置有调心轴承，旋转支架下端部与承重空心轴之间设置有圆锥滚子轴承，使旋转支架的重量通过圆锥滚子轴承加载于承重空心轴，且旋转支架及动力传动轴与固定不动的承重空心轴之间呈可转动连接。

在上述技术方案中，所述旋转支架由环形上固定件、旋转空心套筒及环形下固定件构成，该环形上固定件与旋转空心套筒的上端部通过螺钉固定连接，该环形下固定件与旋转空心套筒的下端通过螺钉固定连接，该环形下固定件内腔壁与承重空心轴之间设置圆锥滚子轴承，即，该环形下固定件内腔水平面置于圆锥滚子轴承上端面，圆锥滚子轴承下端面则置于承重空心轴外围的突出圆台面上；所述上连接件为圆形法兰盘，该圆形法兰盘的中心处通过螺钉与动力传动轴上端固定连接，该圆形法兰盘外圈通过螺钉与环形上固定件固定连接，该环形上固定件内腔壁与承重空心轴外壁之间设置有调心轴承。

本发明的优点：

1.本发明通过在旋转支架与承重空心轴之间设置调心轴承和圆锥滚子轴承，既解决了旋转支架及风叶风轮重量承载的问题，又能有效地克服固定于旋转支架风叶风轮所引起的晃动摇摆对动力传动轴及发电机转子轴的影响。调心轴承除能起到定心作用外，还可以调整轴心方向，以适应制造及装配过程中形成的轴心偏差。圆锥滚子轴承主要起到轴向承载作用，整个风机的重量全部由其承载并传递到承重空心轴和风机基座，同时，圆锥滚子轴承具有径向定心作用，保证轴在旋转中心位置。

2.本发明所给出旋转支架的“三合一”结构，即旋转支架由环形上固定件、旋转空心套筒及环形下固定件构成的结构，方便各种形式风叶风轮的牢固固定，具有广泛的适用性。

附图说明

附图1是本发明风力发电机垂直轴装置的结构剖视图。

附图2是本发明实施例一升阻互补垂直轴风力发电机结构示意图。

附图3是本发明实施例一的俯视图。

以上附图中，1是固定螺钉，2是动力传动轴，3是法兰盘顶盖，4是压紧件，5是环形上固定件，6是旋转空心套筒，7是固定螺钉，8是环形下固定件，9是承重空心套筒外围的突出圆台，10是内转子发电机上端盖，11是轴承，12是固定螺钉，13是圆锥滚子轴承，14是承重空心轴，15是固定螺钉，16是风机水平横梁固定法兰盘，17是调心轴承，21是升力型叶片，22是固定升力型叶片的上横梁，23是横梁固定法兰盘，24是固定顶盖，25是固定阻力型螺旋叶片的上横梁，26是阻力型螺旋叶片，27是固定阻力型螺旋叶片的下横梁，28是固定升力型叶片的下横梁，29是发电机上端盖，30是立柱，31是基座，32是固定横梁的法兰盘，33是发电机，34是升力型叶片之间的辅助连杆，35是升力型叶片。

具体实施方式

实施例一:

本实施例是将本发明风力发电机垂直轴装置与一种升阻互补型风机结合构成一个风力发电系统的实例。

本实施例风力发电机垂直轴装置的结构如附图1所示。

环形上固定件5、旋转空心套筒6和环形下固定件8构成结构成旋转支架。

动力传动轴2、承重空心轴14和旋转支架三者同轴线、由内向外设置，动力传动轴2位于承重空心轴14中央，旋转支架位于承重空心轴14的外围。环形上固定件5与旋转空心套筒6的上端部通过螺钉15固定连接，环形下固定件8与旋转空心套筒6的下端通过螺钉7固定连接，环形上固定件5内腔壁与承重空心套筒14外壁之间设置有调心轴承17，环形下固定件8内腔壁与承重空心套14之间设置圆锥滚子轴承13，环形下固定件8内腔水平面置于圆锥滚子轴承13上端面，圆锥滚子轴承13下端面则置于承重空心轴14的突出圆台9面上，环形上固定件5的顶端通过法兰盘顶盖3与动力轴2固定连接。

环形上固定件5连接有三个升力型叶片横梁固定法兰盘16，环形下固定件8也连接有三个升力型叶片横梁固定法兰盘。

如附图2所示，三片升力型叶片21通过上横梁22的法兰盘23和下横梁28的法兰盘32分别与本实施例垂直轴装置的环形上固定件5和环形下固定件8的固定横梁法兰盘对接固定。三片升力型叶片之间还通过辅助支架34相对固定。

三片阻力型叶片26的上下边缘分别与上横梁25和下横梁27固定。

动力传动轴2通过柔性联轴器与内转子发电机33的转子轴连接。

本实施例中，发电机以及通过垂直轴装置连接的风机整体重量全部经承重空心轴14传递到立柱30和基座31。

当风速风向发生变化时，升力型叶片和阻力型叶轮会产生一定幅度地横向晃动摇摆。本实施例垂直轴装置中的调心轴承和圆锥滚子轴承使得旋转支架与承重空心轴之间形成可旋转地活动连接，既能解决了旋转支架及风叶风轮重量承载的问题，又能有效地克服旋转支架晃动摇摆对动力轴的影响。

本实施例中的调心轴承17，除能起到定心作用外，还可以调整轴心方向，以适应制造及装配过程中形成的轴心偏差。圆锥滚子轴承13主要起到轴向承载作用，整个风机的重量全部由其承载并传递到承重空心轴和风机基座，同时，圆锥滚子轴承具有径向定心作用，保证轴在旋转中心位置。

本实施例中的旋转支架的“三合一”结构，即旋转支架由环形上固定件、旋转空心套筒及环形下固定件构成的结构，能方便各种形式风叶风轮的牢固固定，具有广泛的适用性。