一种垂直轴风光互补发电装置的制作方法

1.本实用新型属于风力发电技术领域，特别涉及一种垂直轴风光互补发电装置。


背景技术：

2.从古自今，人类对利用风力资源的愿望，从未停止，风力发电便是其中最重要的项目。单机功率从开始的几千瓦一直到现今突破壹万千瓦，的确是取得了很大的进步。
3.但是，风电设备的发展的确遇到了很大的困难和瓶颈。目前的主流技术为水平轴风电装备，根据测试，风机叶片每增加10％，其功率可增加27％左右，因此，为了最求增大功率不断提高，叶片的长度目前已经超过100 米，也就是其旋转直径已经超越了200米，塔柱的高度也超越了100米。不难想象，如此大的设备其制造难度和成本必将大幅攀升，相应的运输，安装和维修成本也会大幅提高，并且的，单纯的依靠风力发电很难满足电力需求。
4.因此，提供一种新的垂直轴风光互补发电装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术中运输、安装成本高、电力供应不足的缺陷，提供一种垂直轴风光互补发电装置。
6.本实用新型提供了一种垂直轴风光互补发电装置，包括下塔柱，所述下塔柱顶部固定设置有发电机，所述发电机顶部固定设置有上塔柱，所述上塔柱和下塔柱同轴设置；其特征在于，所述发电机顶部固定设置有第一法兰，所述上塔柱与所述第一法兰固定连接，所述第一法兰的外壁安装有 3个悬臂，3个所述悬臂相对于所述第一法兰的中心对称设置，所述悬臂上固定设置有叶片；
7.所述上塔柱顶部设置有第二法兰，所述第二法兰与所述悬臂之间设置有斜拉杆，所述斜拉杆分别与所述第二法兰和悬臂固定连接；
8.所述下塔柱远离发电机的一端设置有太阳能板支架，所述太阳能板支架上设置有太阳能板，所述太阳能板相对于所述下塔柱倾斜设置。
9.进一步的方案为，所述太阳能板支架包括第一安装部和第二安装部，所述第一安装部和第二安装部均为圆形网架结构，且第二安装部的直径大于第一安装部的直径，第一安装部和第二安装部共同形成圆台结构，所述圆台结构之间设置有若干侧支撑杆，所述侧支撑杆的顶部与所述第一安装部固定连接，所述侧支撑杆的底部与所述第二安装部固定连接；
10.所述下塔柱贯穿所述第一安装部和第二安装部，所述第二安装部的内壁固定设置有第一连接杆，所述第一连接杆与所述下塔柱固定连接；
11.所述第二安装部的底部沿周向设置有若干底部支撑杆，所述底部支撑杆与所述第二安装部固定连接；
12.所述太阳能板为弧形板，所述弧形板的顶部与所述第一安装部固定连接，所述弧
形板的底部与所述和第二安装部固定连接。
13.进一步的方案为，所述太阳能板支架包括固定杆和底部连接杆；
14.两个所述固定杆顶部固定连接，底部分别与所述底部连接杆的两端固定连接，构成三角形结构；
15.所述三角形结构并排设置有若干个，若干个所述三角形结构底部和顶部分别通过横向支撑杆连接，所述三角形结构底部设置有若干底部支撑杆，所述底部支撑杆与所述三角形结构固定连接；
16.下塔柱上固定设置有固定盘，所述横向支撑杆上设置有第二连接杆，所述第二连接杆与所述固定盘固定连接；
17.所述太阳能板为平面板，所述平面板与所述横向支撑杆固定连接。
18.进一步的方案为，所述悬臂为可分段的网架结构，相邻网架结构的外尺寸呈缩减式阶梯状变化，所述悬臂的第一侧面设置有助力风帆，所述助力风帆与所述网架结构固定连接，所述助力风帆的尺寸与所述网架结构的尺寸相适应，所述助力风帆为开设有若干通孔的帆布。
19.进一步的方案为，所述发电机为内转子发电机，所述第一法兰固定设置在内转子上。
20.进一步的方案为，所述叶片为内侧平直、外侧圆弧状的中空结构。
21.进一步的方案为，所述悬臂和叶片内部设置有轻质气体气囊,所述悬臂外侧包裹设置有蒙皮，所述蒙皮采用半包围式包覆在所述悬臂的第二侧面、第三侧面、第四侧面。
22.进一步的方案为，所述轻质气体气囊为氢气气囊或氦气气囊。
23.进一步的方案为，相邻所述悬臂之间固定设置有钢索，形成三角形结构；
24.所述斜拉杆与所述第二法兰的法兰孔连接并向斜下方延伸至悬臂与所述悬臂紧固连接；
25.所述钢索和斜拉杆的中部通过连接杆连接，形成立体网状结构。
26.进一步的方案为，所述叶片包括外侧叶片和内侧叶片，所述外侧叶片和内侧叶片分别与所述悬臂固定连接。
27.与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
28.本实用新型将光伏板与垂直轴风力发电设备结合，将光伏板设置在垂直轴风力发电装置的下塔柱上，节约空间，两种发电装置紧固连接，互相支持，使得整体结构更坚固，能更好应对飓风，并且两种装置可以共用电路控制器，储能设备，逆变器等，节约成本，此外，太阳能发电和风力发电实现互补，更好的保证了能源获取和供应。
29.本实用新型通过在上塔柱和悬臂之间设置斜拉杆和钢索，形成一个由斜拉杆、钢索和悬臂构成的立体网状结构的坚固的风电机叶轮，网孔的密度视叶轮的大小而调整，以达到和叶轮所需支撑相匹配，这样大大增强了叶轮的抗损毁能力，同时，也方便了叶轮悬臂的外延，为机器的大功率化创造了有利条件。
30.本实用新型的悬臂采用可分段的网架结构，并且网架结构的外尺寸呈缩减式阶梯状变化，使得悬臂外部的尺寸之间减小，进而在高速转动时，减小了阻力，并且减小了悬臂质量，有利于延长悬臂长度。便于安装，减少了运输成本和安装成本。
31.本实用新型采用中空结构的叶片，且叶片的形状为里面平直外侧为圆弧状的空气
动力学设计，当风力穿过叶片时，无论方向如何都会产生持续的径向外张力，从而带动叶片运动。并且在悬臂和叶片内部均装有轻型气体胶囊，以便产生浮力托起该段悬臂和叶片，用于抵消部分悬臂和叶片的自身重力，可实现叶轮外径的轻松外延。
附图说明
32.以下附图仅对本实用新型作示意性的说明和解释，并不用于限定本实用新型的范围，其中：
33.图1：一种太阳能板支架与垂直轴发电装置连接结构示意图；
34.图2：一种太阳能板支架与下塔柱连接结构示意图；
35.图3：另一种太阳能板支架与垂直轴发电装置连接结构示意图；
36.图4：另一种太阳能板支架与下塔柱连接结构示意图；
37.图5：本实用新型悬臂结构示意图；
38.图中：1、外侧叶片；2、内侧叶片；3、斜拉杆；4、上塔柱；5、发电机；6、下塔柱；7、底座；8、悬臂；8.1、蒙皮；8.2、网架结构；8.3、助力风帆；9、钢索；10、第一法兰；11、第二法兰；12、太阳能板；13、第一安装部；14、第二安装部；15、第一连接杆；16、侧支撑杆；17、底部支撑杆；18、固定杆；19、底部连接杆；20、第二连接杆；21、固定盘。
具体实施方式
39.为了使本实用新型的目的、技术方案、设计方法及优点更加清楚明了，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
40.实施例1
41.如图1和图3所示，本实用新型提供了一种垂直轴风光互补发电装置，包括下塔柱6，所述下塔柱6顶部固定设置有发电机5，所述发电机5顶部固定设置有上塔柱4；
42.所述发电机5顶部焊接有第一法兰10，所述上塔柱4与所述第一法兰 10焊接固定，所述第一法兰10的外壁安装有3个悬臂8，3个所述悬臂8 相对于所述第一法兰10的中心对称设置，所述悬臂8上固定设置有叶片，所述叶片包括外侧叶片1和内侧叶片2，所述外侧叶片1和内侧叶片2分别与所述悬臂8固定连接；
43.所述下塔柱6远离发电机5的一端设置有太阳能板支架，所述太阳能板支架上设置有太阳能板12，所述太阳能板12相对于所述下塔6柱倾斜设置；
44.所述上塔柱4顶部设置有第二法兰11，第二法兰11和上塔柱4焊接在一起，所述第二法兰11与所述悬臂8之间设置有斜拉杆3，所述斜拉杆 3分别与所述第二法兰11和悬臂8固定连接；斜拉杆3为紧固钢索9或铝合金连接杆，紧固钢索9或铝合金连接杆连接法兰孔向斜下方延伸至悬臂 8并和其紧固连接；所述上塔柱4和下塔柱6同轴设置。
45.如图5所示，所述悬臂8为可分段的网架结构8.2，相邻网架结构8.2 的外尺寸呈缩减式阶梯状变化，由于悬臂8末端的转速高于另一端的转速，因此悬臂8的外尺寸逐渐减小，一方面可以减小悬臂8末端的风阻，另一方面可减小悬臂8的重量。所述悬臂8的第一侧面(迎风面)设置有助力风帆，所述助力风帆8.3与所述网架结构8.2固定连接，所述助力风帆8.3 的尺寸与所述网架结构8.2的尺寸相适应，所述助力风帆8.3为开设有若干通孔的帆
布，当风沿着第一侧面吹过来时，可从通孔进入悬臂8内部，相比风绕过悬臂来说，给悬臂提供更大的风力。每段网架结构8.2之间通过铰链柔性连接，或通过螺栓刚性连接。每个悬臂8上可以设计若干叶片，根据机器的设计功率而定。但每个悬臂8上布置的叶片数量的大小相同，以均衡吸收风力，平稳运转。
46.在上述中，所述发电机5为内转子发电机5，所述第一法兰10固定设置在内转子上。
47.在本实施例中，所述叶片为内侧为平直、外侧圆弧状的中空结构，符合空气动力学设计，当风力穿过叶片时，无论方向如何都会产生持续的径向外张力，从而带动叶片运动，叶片将动能传递给悬臂8，悬臂8再传递给发电机5组，从而实现发电。
48.为了更好的实现轻量化，所述悬臂8和叶片内部充装有氢气气囊或氦气气囊等轻质气体气囊，所述悬臂外侧包裹设置有蒙皮，所述蒙皮采用半包围式包覆在所述悬臂的第二侧面、第三侧面、第四侧面可利用轻型气体的浮力抵消部分悬臂8和叶片的重力。
49.在上述中，相邻所述悬臂8之间固定设置有钢索9，形成三角形结构；
50.所述斜拉杆3与所述第二法兰11的法兰孔连接并向斜下方延伸至悬臂8与所述悬臂8紧固连接；
51.所述钢索9和斜拉杆3的中部通过连接杆连接，形成立体网状结构；
52.由网架和悬臂8构成的立体网状结构的坚固的风电机叶轮，网孔的密度视叶轮的大小而调整，以达到和叶轮所需支撑相匹配。这样大大增强了叶轮的抗损毁能力，同时，也方便了叶轮悬臂8的外延，为机器的大功率化创造了有利条件。可以实现整个风电装备的网状立体化布局，大大增加了叶轮整体强度，可以延长机器寿命。并且采用悬浮式叶片和悬臂8设计，使得叶轮外径的大幅外向延伸变得可能，为机器的大型化发展开辟了新的方向。悬臂8可以分段制造，使得制造和运输成本大幅下降，由于没有巨型叶片，制造和维修成本也将大幅下降。
53.在本实施例中，如图2所示，太阳能板支架包括第一安装部13和第二安装部14，所述第一安装部13和第二安装部14均为圆形网架结构，且第二安装部14的直径大于第一安装部13的直径，第一安装部13和第二安装部14共同形成圆台结构，所述圆台结构之间设置有两个侧支撑杆16，所述侧支撑杆16的顶部与所述第一安装部13固定连接，所述侧支撑杆16 的底部与所述第二安装部14固定连接；
54.所述下塔柱6贯穿所述第一安装部13和第二安装部14，所述第二安装部14的内壁固定设置有第一连接杆15，所述第一连接杆15与所述下塔柱6固定连接；
55.所述第二安装部14的底部沿周向设置有4个底部支撑杆17，所述底部支撑杆17与所述第二安装部14固定连接；
56.所述太阳能板12为弧形板，所述弧形板的顶部与所述第一安装部13 固定连接，所述弧形板的底部与所述和第二安装部14固定连接。
57.实施例2
58.如图4所示，在实施例1的基础上，本实施例的太阳能板支架包括固定杆18和底部连接杆19；
59.两个所述固定杆18顶部固定连接，底部分别与所述底部连接杆19的两端固定连接，构成三角形结构；
60.所述三角形结构并排设置有4个，4个所述三角形结构底部和顶部分别通过横向支
撑杆连接，所述三角形结构底部设置有4个底部支撑杆17，所述底部支撑杆17与所述三角形结构固定连接；
61.下塔柱6上固定设置有固定盘21，所述横向支撑杆上设置有第二连接杆20，所述第二连接杆20与所述固定盘21固定连接；
62.所述太阳能板12为平面板，所述平面板与所述横向支撑杆固定连接。
63.在上述实施例1和实施例2中，太阳能电池板均可以实现相对于下塔柱6倾斜设置，增大了光照面积，并且将太阳能板支架与下塔柱6固定连接，互相支持，使得整体结构更坚固，能更好应对飓风，本技术可以将太阳能板和风力发电机共用电路控制器，储能设备，逆变器等，节约成本，此外，太阳能发电和风力发电实现互补，能更好保证能源获取和供应。
64.以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。