半封闭筒体垂直轴风力发电机的制作方法

[0001]
本实用新型属于发电机设备技术领域，尤其涉及一种半封闭筒体垂直轴风力发电机。


背景技术：

[0002]
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，风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。
[0003]
风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能，发电机在风轮轴的带动下旋转发电。广义地说，风能也是太阳能，所以也可以说风力发电机，是一种以太阳为热源，以大气为工作介质的热能利用发电机。
[0004]
目前市场上的风力发电机的品型众多，大致可分为两类：
[0005]
1、水平轴风力发电机，其风轮的旋转轴与风向平行；
[0006]
2、垂直轴风力发电机，其风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向；
[0007]
现有技术中，水平轴风力发电机的缺点在于，该风轮和发电机都安装在支撑柱或支撑塔的顶部位置，重心偏高，稳定抗风性能差；垂直轴风力发电机的缺点在于，风能的利用率低，风轮在顺风旋转时做功产生电能，风轮在逆风旋转时，风能对风轮产生的作用力不仅无法产生电能，还会阻碍正在顺风旋转的风轮正常做功，导致该风力发电机的做功效率降低，不利于电能的产生。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型的目的在于提供一种半封闭筒体垂直轴风力发电机，旨在解决现有技术中的垂直轴风力发电机的做功效率低，不利于电能产生的技术问题。
[0009]
为实现上述目的，本实用新型实施例提供的一种半封闭筒体垂直轴风力发电机，包括支撑装置和风车装置；所述风车装置包括风轮机构、传动机构、发电机构和半封闭筒体，所述发电机构设置在所述支撑装置内，所述传动机构转动连接在所述支撑装置上且所述传动机构与所述发电机构的输入端连接，所述风轮机构与所述传动机构紧配连接，所述半封闭筒体转动连接在所述支撑装置上且用于包覆所述风轮机构的叶扇逆风面。
[0010]
可选地，所述支撑装置包括底座和空心塔柱，所述底座设置有第一开口型腔，所述空心塔柱设置在所述第一开口型腔的开口上且所述空心塔柱呈竖直设置，所述发电机构设置在所述第一开口型腔内，所述传动机构转动连接在所述空心塔柱上。
[0011]
可选地，所述传动机构包括传动轴、第一传动轴承和第二传动轴承，所述第一传动轴承设置在所述空心塔柱内，所述传动轴与所述第一传动轴承的内圈紧配连接，所述传动轴的一端与所述发电机构的输入端驱动连接，所述传动轴的另一端设置有连接头，所述连接头与所述风轮机构固定连接，所述第二传动轴承设置在所述空心塔柱的外侧壁上，所述风轮机构与所述第二传动轴承的外圈紧配连接。
[0012]
可选地，所述传动机构还包括第三传动轴承和第四传动轴承，所述第三传动轴承安装在所述空心塔柱的外侧壁上，所述半封闭筒体与所述第三传动轴承的外圈紧配连接，所述半封闭筒体的顶壁设置有避空槽，所述连接头上设置有背向所述传动轴延伸至所述避空槽内的连接轴，所述第四传动轴承转动连接在所述连接轴上，所述第四传动轴承位于所述避空槽内且所述第四传动轴承的侧壁与所述避空槽之间设置有间隙，所述半封闭筒体上还设置有用于覆盖所述避空槽的上端开口的防水盖。
[0013]
可选地，所述半封闭筒体的底壁设置有用于安装所述第三传动轴承的安装槽，所述第三传动轴承的外圈紧配连接在所述安装槽内。
[0014]
可选地，所述风车装置还包括用于驱动所述半封闭筒体绕所述空心塔柱旋转的尾舵，所述尾舵设置在所述半封闭筒体的顶端边沿位置。
[0015]
可选地，所述尾舵靠近所述半封闭筒体的一端设置有加强筋结构。
[0016]
可选地，所述半封闭筒体设有用于容纳部分所述风轮机构的叶扇的第二开口型腔，所述第二开口型腔的开口端面位于所述风轮机构的中轴线上。
[0017]
可选地，所述半封闭筒体的径向截面呈扇形结构，该扇形结构所对的圆心角度在90
°
～180
°
的范围内。
[0018]
可选地，所述发电机构包括发电机和变速器，所述传动机构的输出端与所述变速器驱动连接，所述变速器的输出端与所述发电机的输入端驱动连接。
[0019]
本实用新型实施例提供的半封闭筒体垂直轴风力发电机的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：该半封闭筒体垂直轴风力发电机的工作原理：当风源作用在风轮机构时，风轮机构的叶扇遇到空气流，空气流推动叶扇，使其往顺风的方向旋转，风轮机构通过传动机构驱动发电机构发电；当叶扇旋转到逆风面时，由于逆风面经半封闭筒体包覆，因此逆向空气流无法作用在叶扇上，相较于现有技术中的垂直轴风力发电机存在叶扇在逆风旋转时，阻碍顺风旋转的叶扇正常做功，导致风力发电机的做功效率低，不利于电能产生的技术问题，本实用新型实施例提供的半封闭筒体垂直轴风力发电机采用半封闭筒体结构，有效的防止逆风旋转的叶扇与风源接触，消除了逆风旋转的叶扇对顺风旋转的叶扇的干扰，有效地提高了风力发电机的发电效率，提高企业产能。
附图说明
[0020]
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]
图1为本实用新型实施例提供的半封闭筒体垂直轴风力发电机的结构示意图。
[0022]
图2为图1中的半封闭筒体垂直轴风力发电机的结构爆炸图。
[0023]
图3为图1中的半封闭筒体垂直轴风力发电机的侧面剖视图。
[0024]
图4为图1中的支撑装置的结构图。
[0025]
图5为图1中的传动轴的结构图。
[0026]
图6为本实用新型实施例提供的通过电机控制半封闭筒体旋转的半封闭筒体垂直轴风力发电机的结构示意图。
[0027]
图7为图6中的半封闭筒体的结构示意图。
[0028]
图8为本实用新型实施例提供的半封闭筒体垂直轴风力发电机的工作流程图。
[0029]
图9为本实用新型实施例提供的采用三角状尾舵的半封闭筒体垂直轴风力发电机的结构示意图。
[0030]
图10为本实用新型实施例提供的具有抗风结构的半封闭筒体垂直轴风力发电机的结构示意图。
[0031]
其中，图中各附图标记：
[0032]
10—支撑装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
20—风车装置
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
21—风轮机构
[0033]
22—传动机构
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
23—发电机构
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
24—半封闭筒体
[0034]
11—底座
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12—空心塔柱
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
13—第一开口型腔
[0035]
221—传动轴
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
222—第一传动轴承
ꢀꢀꢀ
223—第二传动轴承
[0036]
224—连接头
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
225—第三传动轴承
ꢀꢀꢀ
241—安装槽
[0037]
25—驱动电机
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
26—齿部
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
27—尾舵
[0038]
242—第二开口型腔
ꢀꢀꢀꢀꢀ
231—发电机
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
232—变速器
[0039]
226—第四传动轴承
ꢀꢀꢀꢀꢀ
227—连接轴
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
243—避空槽
[0040]
228—防水盖。
具体实施方式
[0041]
下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图1～10所示的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型的实施例，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0042]
在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和解锁，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0043]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0044]
在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
[0045]
如图1～10所示，本实用新型的一个实施例提供一种半封闭筒体垂直轴风力发电机，包括支撑装置10和风车装置20；所述风车装置20包括风轮机构21、传动机构22、发电机构23和半封闭筒体24，所述发电机构23设置在所述支撑装置10内，所述传动机构22转动连
接在所述支撑装置10上且所述传动机构22与所述发电机构23的输入端连接，所述风轮机构21与所述传动机构22紧配连接，所述半封闭筒体24转动连接在所述支撑装置10上且用于包覆所述风轮机构21的叶扇逆风面。
[0046]
具体地，该半封闭筒体垂直轴风力发电机的工作原理：当风源作用在风轮机构21时，风轮机构21的叶扇遇到空气流，空气流推动叶扇，使其往顺风的方向旋转，风轮机构21通过传动机构22驱动发电机构23发电；当叶扇旋转到逆风面时，由于逆风面经半封闭筒体24包覆，因此逆向空气流无法作用在叶扇上，相较于现有技术中的垂直轴风力发电机存在叶扇在逆风旋转时，阻碍顺风旋转的叶扇正常做功，导致风力发电机的做功效率低，不利于电能产生的技术问题，本实用新型实施例提供的半封闭筒体垂直轴风力发电机采用半封闭筒体24结构，有效的防止逆风旋转的叶扇与风源接触，消除了逆风旋转的叶扇对顺风旋转的叶扇的干扰，有效地提高了风力发电机的发电效率，提高企业产能。
[0047]
如图2～5所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述支撑装置10包括底座11和空心塔柱12，所述底座11设置有第一开口型腔13，所述空心塔柱12设置在所述第一开口型腔13的开口上且所述空心塔柱12呈竖直设置，所述发电机构23设置在所述第一开口型腔13内，所述传动机构22转动连接在所述空心塔柱12上；具体地，所述底座11设置在水泥地基上，所述第一开口型腔13的开口位于所述底座11的顶端中心位置，所述空心塔柱12的中轴线与所述第一开口型腔13的开口的中轴线重合，在本实施例中，所述底座11呈圆柱台状结构，所述空心塔柱12呈圆柱状结构。
[0048]
如图2～5所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述传动机构22包括传动轴221、第一传动轴承222和第二传动轴承223，所述第一传动轴承222设置在所述空心塔柱12内，所述传动轴221与所述第一传动轴承222的内圈紧配连接，所述传动轴221的一端与所述发电机构23的输入端驱动连接，所述传动轴221的另一端设置有连接头224，所述连接头224与所述风轮机构21固定连接，所述第二传动轴承223设置在所述空心塔柱12的外侧壁上，所述风轮机构21与所述第二传动轴承223的外圈紧配连接；具体地，所述连接头224呈凸圆盘状结构，所述第一传动轴承222和所述第二传动轴承223均为圆柱滚子轴承，所述传动轴221的顶端延伸至所述空心塔柱12的上方，所述连接头224的边缘周向延伸以便于连接所述风轮机构21。
[0049]
如图3和图10所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述传动机构22还包括第三传动轴承225和第四传动轴承226，所述第三传动轴承225安装在所述空心塔柱12的外侧壁上，所述半封闭筒体24与所述第三传动轴承225的外圈紧配连接，所述半封闭筒体24的顶壁设置有避空槽243，所述连接头224上设置有背向所述传动轴221延伸至所述避空槽243内的连接轴227，所述第四传动轴承226转动连接在所述连接轴227上，所述第四传动轴承226位于所述避空槽内且所述第四传动轴承226的侧壁与所述避空槽243之间设置有间隙，所述半封闭筒体24上还设置有用于覆盖所述避空槽243的上端开口，以防止水体等污染物进入所述间隙的防水盖228；在本实施例中，所述第三传动轴承225为圆柱滚子轴承，所述半封闭筒体24的内壁顶端与所述连接头224转动连接，所述半封闭筒体24的底壁与所述第三传动轴承225的外圈固定连接，顶部和底部均转动连接在所述传动轴221上，使该半封闭筒体24能够稳定地转动连接在传动轴221上，同时，采用设置在避空槽243内的连接轴227和第四传动轴承226结构，当该风力发电机在遇到特大风的情况下，该半封闭筒体24抖动较大有所偏移
位置，第四传动轴承226与避空槽243的内壁充分接触，有效减小该半封闭筒体24的偏移程度，进而抵抗风力，起到固定该半封闭筒体24的作用。
[0050]
如图6～7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述半封闭筒体24的底壁设置有用于安装所述第三传动轴承225的安装槽241，所述第三传动轴承225的外圈固定连接在所述安装槽241内.
[0051]
如图6～7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述风车装置20还包括用于驱动所述半封闭筒体24绕所述空心塔柱12旋转的驱动电机25，所述驱动电机25设置在所述第一开口型腔13内，所述半封闭筒体24的底壁设置有齿部26，所述驱动电机25的输出主轴上紧配连接有主动齿轮，所述主动齿轮与所述齿部26啮合，具体地，所述半封闭筒体24的底壁呈圆盘状结构，所述安装槽241成型于该底壁的中间位置，所述齿部26成型于所述底壁的内侧且绕所述安装槽241设置，所述驱动电机25为伺服电机，本实施例适用于结构尺寸较大的风力发电机，采用电机驱动该半封闭筒体24绕空心塔柱12旋转，使得半封闭筒体24能够针对风向，随时调整对风轮机构21的覆盖区域，以保证风轮机构21的叶扇的逆风面被有效覆盖，顺风面确保能够受空气流推动，提高该风力发电机的实用性和灵活性，进一步提高该风力发电机的发电效率。
[0052]
如图1～3所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述风车装置20还包括用于驱动所述半封闭筒体24绕所述空心塔柱12旋转的尾舵27，所述尾舵27设置在所述半封闭筒体24的顶端边沿位置；具体地，尾舵27为技术成型和技术成熟的结构，本实施例不再赘述，将其应用于结构体积较小的风力发电机上，尾舵27随风源方向改变而驱动半封闭筒体24旋转，随时调整对风轮机构21的覆盖区域，以保证风轮机构21的叶扇的逆风面被有效覆盖，顺风面确保能够受空气流推动，提高该风力发电机的实用性和灵活性，进一步提高该风力发电机的发电效率，而且结构简单，便于生产制作；在本实施例中，所述尾舵27靠近所述半封闭筒体24的端部设置有加强筋结构，有利于提高该尾舵27的结构强度以及所述半封闭筒体24和所述尾舵27之间的连接强度，所述尾舵27远离所述半封闭筒体24的一端半圆状结构。
[0053]
如图9所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述尾舵27远离所述半封闭筒体的一端呈三角状结构，有利于提高该尾舵27的美感。
[0054]
如图3所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述半封闭筒体24设有用于容纳部分所述风轮机构21的叶扇的第二开口型腔242，所述第二开口型腔242的开口端面位于所述风轮机构21的中间轴线上，进一步保证叶扇的逆风面完全被半封闭筒体24有效覆盖；当本实施例中的半封闭筒体24通过尾舵27进行位置调整时，该尾舵27设置在所述第二开口型腔242的开口端面上。
[0055]
如图7所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述半封闭筒体24的径向截面呈扇形结构，该扇形结构所对的圆心角度在90
°
～180
°
的范围内，在本实用新型实施例中，所述半封闭筒体24的截面呈半圆状结构，在本实用新型的其余实施例中，所述半封闭筒体24的截面还可以呈四分体之一圆状结构，在本实施例中，该扇形结构的圆心角度小于180
°
时，该半封闭筒体24由上述的驱动电机25进行位置调整。
[0056]
如图2～3所示，在本实用新型的另一个实施例中，所述发电机构23包括发电机231和变速器232，所述传动机构22的输出端与所述变速器232驱动连接，所述变速器232的输出端与所述发电机231的输入端驱动连接，所述发电机231和所述变速器232为技术成型和技
术成熟的结构，本实施例不再赘述。
[0057]
如图8所示，本实用新型的另一个实施例提供该半封闭筒体垂直轴风力发电机的工作流程，其中，本实施例中的半封闭筒体24采用半圆形的外壳设计，更有利于在气流中抗风力；风轮机构21旋转一圈是360
°
，轨道刚好是一个圆周率范围，因此，风源空气流从六点钟的方向作用在该风力发电机上，每一片叶扇从零点起，经过一点、两点、三点、四点、五点、六点止，这段距离路程刚好是180
°
，是叶扇旋转一周的下半圈，属于叶扇逆风旋转的范围。
[0058]
叶扇从六点起，经过七点、八点、九点、十点、十一点、十二点止，这段距离路程刚好是180
°
，是叶扇旋转一周的上半圈，属于叶扇顺风旋转的范围。
[0059]
具体地，由于叶扇逆风旋转轨道范围刚好是个半圆圈，所以，沿叶扇旋转轨道设计一个180
°
、截面呈半圆状结构的外壳，沿着叶扇的逆回转轨道范围边上非接触保护起来，能够准确有效地将空气流阻挡在外壳外面，使叶扇能够免受逆向空气流的干扰。
[0060]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。