CN201560895U - 一种垂直轴风力发电涡轮机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种垂直轴风力发电涡轮机，包括支撑在地基上的直立支架、与支架连接并与支架垂直同心的发电机、以所述发电机的转轴为中心轴的、可绕所述转轴旋转、与发电机驱动连接的中空的风能球，其特征在于：所述发电机位于风能球的内部，所述风能球的外壁对称固定多个大小相同的弧形叶片，相互对称的两个叶片呈反S形分布在风能球的外壁上，所述叶片垂直于与风能球交接处的切线。本实用新型的垂直轴风力发电涡轮机的结构简单合理，成本低廉，风能利用率高，实用性强。
Description
技术领域
本实用新型涉及风能利用技术领域，具体涉及一种垂直轴风力发电涡轮机。
背景技术
人类利用风能已经有数千年的历史，在蒸汽机发明以前风能曾经作为重要的动力，用于人类生活的众多方面。人们利用风能目前常见的风力发电机是水平轴风力发电机，即机片在风驱动下绕着水平轴旋转，最常见的水平轴风力发电机是水平轴螺旋桨式风力机，该技术现在已经十分成熟，但水平轴螺旋桨式风力机对于叶片的材质有非常苛刻的要求。事实上一些先进国家进口的风力机叶片都是在非常严格的条件下制造出来的碳纤维增强树脂，价格昂贵，叶片作为一种易损品，更进一步造成其成本高的缺点，从而限制了螺旋桨式风力机的普及应用。另外，螺旋桨式风力机因其结构上必须要有机头、塔架，在风机叶片扫描的区域中的机头、塔架不可避免地会影响风能的充分利用，造成螺旋桨式风力机在中心附近的风能利用率较低，使得本就有限的截风面积带来无法避免的风能的进一步损失，风能利用系数低。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题旨在克服上述已有技术的不足，提供了一种结构简单、成本低廉、风能利用率高的垂直轴风力发电涡轮机。
本实用新型的技术方案是：
一种垂直轴风力发电涡轮机，包括支撑在地基上的直立支架、与支架连接并与支架垂直同心的发电机、以所述发电机的转轴为中心轴的、可绕所述转轴旋转、与发电机驱动连接的中空的风能球，其特征在于：所述发电机位于风能球的内部，所述风能球的外壁对称固定多个大小相同的弧形叶片，相互对称的两个叶片呈反S形分布在风能球的外壁上，所述叶片垂直于与风能球交接处的切线。
进一步地，本实用新型的技术方案还可以是：
所述叶片有12个。
所述风能球通过内部构件与发电机直驱连接。
所述内部构件为从风能球的内壁向内水平伸出的、发电机的转轴从其中心穿过的上、下圆环，发电机的转轴的上、下端分别与上、下圆环卡接，发电机位于上、下圆环之间。
所述发电机为稀土永磁发电机。
所述叶片是一次成型的一体式结构。
所述叶片沿弦向分为若干片段，各片段上设有连接用的燕尾槽，相邻两片段之间通过燕尾槽连接形成一整体的叶片。
本实用新型的垂直轴风力发电涡轮机与已有技术相比具有以下积极效果：风力发电机的结构简单合理，成本低廉，能够利用任何方向的风力，风能利用率高，实用性强。
附图说明
图1表示本实用新型的垂直轴风力机的立体结构示意图。
图2表示本实用新型的垂直轴风力机的俯视图。
图3表示本实用新型的另一实施例的示意图。
附图标记说明
1、支架 2、转轴 3、风能球 4、叶片 5、顶部轴承装置
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。如图1、2所示的本实用新型的垂直轴风力发电涡轮机，包括支撑在地基上的直立支架1、与支架1连接并与支架1垂直同心的发电机(图中未表示)和以所述发电机的转轴2为中心轴的、可绕所述转轴旋转、与发电机驱动连接的中空的风能球3，发电机位于风能球的内部，风能球的外壁对称固定多个大小相同的弧形叶片4，相互对称的两个叶片呈反S形分布在风能球3的外壁上，叶片垂直于与风能球交接处的切线。
在本实用新型的垂直轴风力发电涡轮机的结构中，所述叶片有12个。
本实用新型的转轴的下部可通过下轴承与支架连接，支架与转轴垂直同心。
本实用新型的风能球通过内部构件(图中未表示)与发电机直驱连接。
本实用新型的内部构件可以是从风能球3的内壁向内水平伸出的、发电机的转轴2从其中心穿过的上、下圆环，发电机的转轴的上、下端分别与上、下圆环卡接，发电机位于上、下圆环之间。
在风力的作用下，发电机和风能球绕转轴旋转，吸收风能，转轴与发电机直驱连接，将风能转换为电能，完成风力发电的过程。本实用新型的发电机为稀土永磁发电机。
本实用新型的垂直轴风力发电涡轮机还可以包括拉紧装置，转轴的顶部连接上轴承，上轴承与轴承座连接形成顶部轴承装置5，转轴通过顶部轴承装置5与所述拉紧装置(图中未表示)连接，用于支撑和平衡垂直轴风力发电涡轮机，保证风能球的旋转、风力发电机的结构稳定性。
本实用新型的垂直轴风力发电涡轮机的受力主要集中于风能球上，因此抗风能力较强，相互对称的两个叶片的反S形设计保证本实用新型能够接受任何风向的风力，不受风向限制而发生顺时针方向旋转，且风能球旋转时，叶片迎风面受风面积最大化，叶片背风面风阻最小化，可以实现最有效地利用风能，即使在微风时也可旋转起动，运转时具有无噪音、电磁干扰小的优点，有利于环境保护，在风能球或叶片上加装装饰件，还可美化环境，特别适于家庭及小型社区使用。
本实用新型的垂直轴风力发电涡轮机的叶片可以是一次成型的一体式结构，也可以沿弦向分为若干片段，各片段上设有连接用的燕尾槽，相邻两片段之间通过燕尾槽连接形成一整体的叶片(图中未显示)，这样的叶片结构刚度好，材料利用率较高，可进一步降低生产成本。
本实用新型在制作时，可以将中空的风能球视为两个大小相同、相互对称的部分，分别制作，即将半个风能球、上、下圆环各一半及该半个风能球外部的叶片一次成型制成，再将这两部分对接，使发电机位于上、下圆环之间，发电机的转轴从上、下圆环的中心孔穿过，发电机的转轴的上、下端分别与上、下圆环卡接。
上述仅对本实用新型中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本实用新型的保护范围，凡是依据本实用新型中的设计精神所作出的等效变化或修饰，均应认为落入本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种垂直轴风力发电涡轮机，包括支撑在地基上的直立支架、与支架连接并与支架垂直同心的发电机、以所述发电机的转轴为中心轴的、可绕所述转轴旋转、与发电机驱动连接的中空的风能球，其特征在于：所述发电机位于风能球的内部，所述风能球的外壁对称固定多个大小相同的弧形叶片，相互对称的两个叶片呈反S形分布在风能球的外壁上，所述叶片垂直于与风能球交接处的切线。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电涡轮机，其特征在于：所述叶片有12个。
3.根据权利要求2所述的垂直轴风力发电涡轮机，其特征在于：所述风能球通过内部构件与发电机直驱连接。
4.根据权利要求3所述的垂直轴风力发电涡轮机，其特征在于：所述内部构件为从风能球的内壁向内水平伸出的、发电机的转轴从其中心穿过的上、下圆环，发电机的转轴的上、下端分别与上、下圆环卡接，发电机位于上、下圆环之间。
5.根据权利要求4所述的垂直轴风力发电涡轮机，其特征在于：所述发电机为稀土永磁发电机。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的垂直轴风力发电涡轮机，其特征在于：所述叶片是一次成型的一体式结构。
7.根据权利要求1至5中任意一项所述的垂直轴风力发电涡轮机，其特征在于：所述叶片沿弦向分为若干片段，各片段上设有连接用的燕尾槽，相邻两片段之间通过燕尾槽连接形成一整体的叶片。
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| CN107956640A (zh) * | 2017-12-19 | 2018-04-24 | 重庆市渝飞科技有限公司 | 一种小型风力发电机 |
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