CN220134106U - 固定底座及垂直轴风力发电机 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种固定底座及垂直轴风力发电机，所述固定底座用于支撑固定垂直轴风力发电机；包括塔架和延伸杆组件；所述塔架包括由下至上依次堆叠的至少两层塔架单元，所述塔架单元为底面为正方形的方体框架结构，所述塔架单元的底面积由下至上依次减小；最顶层的所述塔架单元的上方用于固定垂直轴风力发电机，最底层的所述塔架单元的底部连接有所述延伸杆组件，所述延伸杆组件能够自最底层的所述塔架单元的底面向外延伸并与最底层的所述塔架单元的底面共同支撑于放置面。本申请提供的垂直轴风力发电机包括发电机组件及上述的固定底座。本申请提供的固定底座及垂直轴风力发电机能够使垂直轴风力发电机实现灵活移动，以便于进行试验及展示。

Description

固定底座及垂直轴风力发电机

技术领域

本申请涉及垂直轴风力发电机设备技术领域，尤其是涉及一种固定底座及垂直轴风力发电机。

背景技术

传统的水平轴风力发电机，只有在较大的风速下风力发电机才能正常工作，发电测试与效果展示往往需要在户外预先竖立牢固的塔杆，这往往需要浇灌水泥地基后再安装塔杆，其步骤非常繁琐，所需时间长，同时也不方便移动风力发电机到其它不同地方去展示。目前新型的垂直轴风力发电机不需要偏航系统，相比水平轴风力发电机的叶片具有一定的优势，即使在地面附近风速紊流比较严重的地区也照样可以正常发电。

垂直轴风力发电机相较于水平轴风力发电机具有更小的体积，如仍采用传统水平轴风力发电机先浇灌水泥，再安装塔杆的展示或试验方式，则无法满足垂直轴风力发电机需要在不同地点快速灵活移动的进行试验及展示发电效果的需求。

发明内容

基于此，本申请提供一种固定底座及垂直轴风力发电机，以解决现有技术中存在的垂直轴风力发电机无法灵活移动进行试验及展示的问题。

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

一方面，本申请实施例提供一种固定底座，用于支撑固定垂直轴风力发电机；包括塔架和延伸杆组件；所述塔架包括由下至上依次堆叠的至少两层塔架单元，所述塔架单元为底面为正方形的方体框架结构，所述塔架单元的底面积由下至上依次减小；最顶层的所述塔架单元的上方用于固定垂直轴风力发电机，最底层的所述塔架单元的底部连接有所述延伸杆组件，所述延伸杆组件能够自最底层的所述塔架单元的底面向外延伸并与最底层的所述塔架单元的底面共同支撑于放置面。

在其中一个实施例中，所述塔架采用预制铝合金型材通过角码拼接组装而成。

在其中一个实施例中，所述塔架的总高度H和最底层的所述塔架单元的底面边长L的关系如下：0.8L≤H≤1.2L。

在其中一个实施例中，所述塔架单元的数量为3层，最底层的所述塔架单元的底面边长L为80～120cm，每层所述塔架单元的高度为25～40cm。

在其中一个实施例中，所述延伸杆组件包括固定套环和延伸杆，所述固定套环位于最底层的所述塔架单元的侧面上，所述固定套环用于套设并固定所述延伸杆，所述延伸杆和所述固定套环可拆卸连接。

在其中一个实施例中，所述延伸杆的数量为四根，最底层的所述塔架单元的底部框架的正方形的每条边对应设置一根所述延伸杆和至少两个所述固定套环，所述延伸杆平行于最底层的所述塔架单元的底面的边且两端延伸出最底层的所述塔架单元的底面的顶点。

在其中一个实施例中，所述延伸杆的数量为八根，最底层的所述塔架单元的底部框架的正方形的每条边对应设置两根所述延伸杆，每根所述延伸杆至少对应设置两个所述固定套环，所述延伸杆平行于最底层的所述塔架单元的底面的边且一端延伸出最底层的所述塔架单元的底面的顶点。

在其中一个实施例中，所述延伸杆的外侧端部分别设有脚杯，所述脚杯支撑于放置面。

另一方面，本申请实施例提供一种垂直轴风力发电机，包括发电机组件及上述的固定底座；所述发电机组件包括发电机、安装轴和风力发电机叶片；所述发电机固定于最顶层的所述塔架单元的上表面，所述安装轴沿竖向设置且下端与所述发电机的输入端固定连接，所述风力发电机叶片可绕竖向轴转动地设于所述安装轴上。

在其中一个实施例中，所述塔架的总高度H与叶片高度h的关系为：0.4h≤H≤h。

本申请至少具有以下有益效果：本申请的固定底座的塔架包括至少两层塔架单元，塔架单元的底面积由下至上依次减小，即本申请的塔架底部大、头部小，呈类金字塔形，重心低，具有较好的稳固性，具有较强的抗风能力。本申请的固定底座还设有延伸杆组件，延伸杆组件可进一步增大塔架和放置面之间的接触面积，从而进一步提高塔架的稳固性及抗风能力。本申请的固定底座相当于风力发电机的塔杆，对整个风力发电机起到支撑固定的作用，其无需像传统塔杆一样需要先浇注水泥、再进行埋杆等操作，其可随时移动至需要的位置，将风力发电机的其它组件固定于塔架的顶部即可，使用非常方便，且一个固定底座可重复使用，并可用于多种不同叶片高度的风力发电机，可有效减少塔杆的制造数量，从而在使用方便灵活的基础上还能够降低塔杆的投入成本。

附图说明

图1为本申请实施例的固定底座的结构示意图。

图2为图1的固定底座的部分分解结构示意图。

图3为图2的A处放大结构示意图。

图4为本申请实施例的垂直轴风力发电机的结构示意图。

图5为图4去掉一个风力发电机叶片后的主视结构示意图。

附图中各标号的含义如下：

10、塔架；20、延伸杆组件；30、角码；40、法兰连接板；50、发电机组件；

11、塔架单元；21、固定套环；211、套环本体；212、锁紧螺栓；22、延伸杆；23、脚杯；231、调节螺栓；51、发电机；52、安装轴；53、风力发电机叶片。

具体实施方式

以下结合说明书附图及具体实施例对本申请技术方案做进一步的详细阐述。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请的实现方式。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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申请和简化描述，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操作，因此不能理解为对本申请的限制。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参阅图1和图2，本申请实施例的固定底座，用作风力发电机的塔杆。本实施例的固定底座包括塔架10和延伸杆组件20。塔架10包括至少两层塔架单元11，塔架单元11为底面为正方形的方体框架结构(包括长方体和正方体)，塔架10由塔架单元11堆叠而成，且由下至上塔架单元11的底面积依次减小。延伸杆组件20用于连接于最底层的塔架单元11的底部框架上，以增大塔架10与放置面之间的接触面积。

具体地，在本实施例中，塔架10的材质选用铝合金型材为原材料，通过角码30将预制的铝合金型材拼接组装成底面为正方形的塔架单元11，再自下而上搭建成类金字塔结构的塔架10。塔架10以三层塔架单元11作为优选方式，塔架10的总高度H和位于塔架10最底层的塔架单元11的底面边长L的关系如下：0.8L≤H≤1.2L。塔架10最底层的塔架单元11的底面边长L为80cm～120cm，每层塔架单元11的高度为25cm～40cm。比如，可以将每层塔架单元11的高度设计成约33cm，三层塔架单元11总高约100cm(1m)。最上层的塔架单元11的截面积最小，自上而下的塔架单元11的截面积阶梯式增大，形成底部面积大，适合承受外界强风引起的侧方挠度的机械结构。本实施例的塔架10最底层的塔架单元11的底部边长约100cm(1m)，整个塔架10的底面积约为1m²(1m×1m)，其与放置面的接触面积非常大，相当于低矮型的特殊风力发电机塔杆，力学结构非常牢固，稳定性高，抗风能力强。本实施例的塔架10采用铝合金型材制造，其整体重量较轻，制造方法简单，其体积、大小适中，非常便于移动和搬运。

本实施例的延伸杆组件20包括固定套环21和延伸杆22。固定套环21位于塔架10最底层的塔架单元11的底部框架的侧面上，固定套环21用于套设并固定延伸杆22，延伸杆22和固定套环21可拆卸连接。

如图3所示，在本实施例中，固定套环21包括套环本体211和设于套环本体211外壁上的锁紧螺栓212。当延伸杆22插入套环本体211后，向下旋紧锁紧螺栓212，使锁紧螺栓212紧密抵接于延伸杆22的外周面，从而使延伸杆22和套环本体211固定连接。反之，当需要对延伸杆22进行拆卸时，则可以先将锁紧螺栓212旋出，再将延伸杆22从套环本体211内抽出即可。

具体地，比如，可以将延伸杆22的数量设置为四根，最底层的塔架单元11的底部框架的正方形的每条边对应设置一根延伸杆22和至少两个固定套环21。延伸杆22的长度设置为塔架10最底层的塔架单元11的底部边长的2至4倍，比如，最底层的塔架单元11的底部边长约100cm(1m)，每根延伸杆22和长度约为300cm(3m)。在最底层的塔架单元11的底部框架的正方形的每条边的两端附近分别设置一个固定套环21，当需要增加塔架10与放置面之间的接触面积时，可将延伸杆22由一个固定套环21插入，再由另一个固定套环21穿出，使延伸杆22两端凸出的长度相等。需要注意的是，在设置固定套环21时，要注意每两个相邻的延伸杆22之间不能互相发生干涉，即固定套环21的位置要满足延伸杆22全部能够正常安装，比如可以根据安装套环孔的安装高度及延伸杆22的径向尺寸采用不同的固定位置。当四根延伸杆22全部安装好后，其可形成9m²(3m×3m)的抓地面积，进一步提高了固定底座的稳固性及抗风能力。

或者，如图2所示，也可以设置八根延伸杆22，最底层的塔架单元11的底部框架的正方形的每条边对应设置两根延伸杆22，每根延伸杆22至少对应设置两个固定套环21。最底层的塔架单元11的底部框架的正方形的每条边的两端分别设置两个固定套环21，安装时，可将延伸杆22的一端由外侧的固定套环21穿入，并穿至位于内侧的固定套环21中，使每根延伸杆22的凸出长度约为100cm(1m)，此时形成的抓地面积仍为9m²(3m×3m)，而每根延伸杆22所需插入的长度较短，较上述四根延伸杆22的设计更便于安装及调节。同时，还可以将固定套环21在竖直方向及水平方向分别交错设置，比如，在一些不需要较大的抓地面积时，可将延伸杆22推入至近乎与最底层的塔架单元11的底部框架的正方形的四边重合，在需要延伸杆22增大抓地面积时，直接将延伸杆22抽出固定即可，使延伸杆22能够直接收纳于塔架10的底部。

延伸杆组件20还可以包括脚杯23，脚杯23用于支撑延伸杆22，并使延伸杆22与塔架10的底面保持平行。脚杯23设置在每根延伸杆22的外端部，用于与放置面直接接触，同时，脚杯23通过调节螺栓231与延伸杆22连接，调节螺栓231用于根据延伸杆22与塔架10底面的距离来调节脚杯23的固定位置，使脚杯23与地面接触时，延伸杆22处于水平位置。脚杯23的直径可以为60mm～100mm，脚杯23的设置用于使各个脚杯23与塔架10的底面处于同一水平面上，从而使脚杯23和塔架10的底面共同起到支撑作用。

如图4和图5所示，在本申请的另一实施例中，还提供一种垂直轴风力发电机，该垂直轴风力发电机包括发电机组件50及上述的固定底座。

固定底座还包括设在最顶层的塔架单元11上的法兰连接板40。

发电机组件50包括发电机51、安装轴52和风力发电机叶片53。发电机51固定于固定底座的法兰连接板40上，安装轴52的一端与发电机51的输入端固定连接，风力发电机叶片53固定于安装轴52上。在本实施例中，采用盘式发电机，在盘式发电机的上端安装风力发电机叶片53，风力发电机叶片53可以在风力或其它外界驱动力作用下转动，从而带动盘式发电机的输入轴转动，产生电能。

为保持固定底座的稳固性，塔架10的总高度H与叶片高度h的宜有如下关系：0.4h≤H≤h。塔架设计成低矮形，有利于提高塔架的稳固性及提高防风性能。

本申请实施例提供的固定底座，用于与发电机组件50连接，以对垂直轴风力发电机进行展示或试验。本申请实施例通过采用铝型材框架结构作为塔架10的主体结构，既保证了整个固定底座结构简单，便于生产制造及快捷安装，而且其制造成本低，还不易生锈，使整个塔架10的整体重量较轻，便于通过普通车辆进行搬运。本申请实施例，采用三层铝型材组装而成的塔架10结构，形成三层阶梯金字塔外形，在室内展示时非常小巧轻便。对风力发电机展示用途而言，这种塔架10展示方式不用再预先浇灌水泥做地基与安装塔杆，可以极大地节省成本，缩短了生产时间，同时该塔架10结构具有通用性，可以重复使用，从而可以减少固定底座的生产数量，进一步降低生产成本。本申请实施例中，三层铝型材组装而成的塔架10结构搭配可拆装的延伸杆22，使塔架10底部抓地面积可以在1平米与9平米之间快速切换，除了可以满足室内的一切试验与展示需求外(基本无抗风需求，可以无需较大的抓地面积，通过拆卸或收缩延伸杆22可减小固定底座的重量或体积，以更加便于移动和搬运)，对于户外的楼顶、车辆、强风天气的户外试验与展示等场合均可以满足(抗风及抓地面积需求较高，通过安装延伸杆22来增加抓地面积)。本申请的实施例，对于三层铝型材组装而成的塔架10，其底层塔架单元11和中间塔架单元11的结构较为紧固，可以用于放置电池、控制器及展示所需用电设备等，也还可以进一步扩展其收纳及整合潜力，扩展为其它综合型户外试验装置。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围之内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种固定底座，用于支撑固定垂直轴风力发电机；其特征在于：包括塔架和延伸杆组件；所述塔架包括由下至上依次堆叠的至少两层塔架单元，所述塔架单元为底面为正方形的方体框架结构，所述塔架单元的底面积由下至上依次减小；最顶层的所述塔架单元的上方用于固定垂直轴风力发电机，最底层的所述塔架单元的底部连接有所述延伸杆组件，所述延伸杆组件能够自最底层的所述塔架单元的底面向外延伸并与最底层的所述塔架单元的底面共同支撑于放置面。

2.如权利要求1所述的固定底座，其特征在于：所述塔架采用预制铝合金型材通过角码拼接组装而成。

3.如权利要求1所述的固定底座，其特征在于：所述塔架的总高度H和最底层的所述塔架单元的底面边长L的关系如下：0.8L≤H≤1.2L。

4.如权利要求1所述的固定底座，其特征在于：所述塔架单元的数量为3层，最底层的所述塔架单元的底面边长L为80～120cm，每层所述塔架单元的高度为25～40cm。

5.如权利要求1所述的固定底座，其特征在于：所述延伸杆组件包括固定套环和延伸杆，所述固定套环位于最底层的所述塔架单元的侧面上，所述固定套环用于套设并固定所述延伸杆，所述延伸杆和所述固定套环可拆卸连接。

6.如权利要求5所述的固定底座，其特征在于：所述延伸杆的数量为四根，最底层的所述塔架单元的底部框架的正方形的每条边对应设置一根所述延伸杆和至少两个所述固定套环，所述延伸杆平行于最底层的所述塔架单元的底面的边且两端延伸出最底层的所述塔架单元的底面的顶点。

7.如权利要求5所述的固定底座，其特征在于：所述延伸杆的数量为八根，最底层的所述塔架单元的底部框架的正方形的每条边对应设置两根所述延伸杆，每根所述延伸杆至少对应设置两个所述固定套环，所述延伸杆平行于最底层的所述塔架单元的底面的边且一端延伸出最底层的所述塔架单元的底面的顶点。

8.如权利要求6或7所述的固定底座，其特征在于：所述延伸杆的外侧端部分别设有脚杯，所述脚杯支撑于放置面。

9.一种垂直轴风力发电机，其特征在于：包括发电机组件及如权利要求1至8任意一项所述的固定底座；所述发电机组件包括发电机、安装轴和风力发电机叶片；所述发电机固定于最顶层的所述塔架单元的上表面，所述安装轴沿竖向设置且下端与所述发电机的输入端固定连接，所述风力发电机叶片可绕竖向轴转动地设于所述安装轴上。

10.如权利要求9所述的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述塔架的总高度H与叶片高度h的关系为：0.4h≤H≤h。