一种双垂直轴风力发电机的风轮装置[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111140429 A(43)申请公布日 2020.05.12

(21)申请号 201911353062.X(22)申请日 2019.12.25

(71)申请人 东北大学

地址 110169 辽宁省沈阳市浑南区创新路

195号(72)发明人 王锦鸿　马明旭　张翼鹏　刘苹元　

李昊璋　陈剑波　(74)专利代理机构 北京易捷胜知识产权代理事

务所(普通合伙) 11613

代理人 韩国胜(51)Int.Cl.

F03D 3/06(2006.01)F03D 15/00(2016.01)F03D 80/00(2016.01)F03D 9/25(2016.01)

权利要求书1页 说明书3页 附图3页

()发明名称

一种双垂直轴风力发电机的风轮装置(57)摘要

本发明属于风力发电机技术领域，尤其涉及一种双垂直轴风力发电机的风轮装置。该风轮装置包括：传动轴和传动机构，传动轴的两端与传动机构可拆卸地固定连接；所述传动机构包括传动齿轮、传动带和叶片；所述传动齿轮的边缘处与传动带配合传动；所述叶片与传动带固定连接。该风轮装置采用双垂直轴结构，降低启动阻力矩，提高风能利用率，同时该风轮装置可拆卸，便于携带。

CN 111140429 ACN 111140429 A

权　利　要　求　书

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1.一种双垂直轴风力发电机的风轮装置，其特征在于，包括：传动轴(1)和传动机构，传动轴(1)的两端与传动机构可拆卸地固定连接，且传动轴(1)的内部设置有用于连接发电机的连接件；

所述传动机构包括传动齿轮(2)、传动带(3)和叶片(4)；所述传动齿轮(2)的边缘处与传动带(3)配合传动；所述叶片(4)与传动带(3)可拆卸地固定连接。

2.根据权利要求1所述的双垂直轴风力发电机的风轮装置，其特征在于，所述传动机构还包括固定架(5)，所述叶片(4)通过所述固定架(5)与传动带(3)可拆卸地固定连接。

3.根据权利要求2所述的双垂直轴风力发电机的风轮装置，其特征在于，所述传动带(3)上设置有传动带内槽(31)，传动带内槽(31)与传动齿轮(2)啮合连接。

4.根据权利要求3所述的双垂直轴风力发电机的风轮装置，其特征在于，所述传动带(3)上还设置有传动带侧槽(32)，所述固定架(5)的一端设置有与传动带侧槽(32)可拆卸地扣接的固定架第二凸台(53)。

5.根据权利要求4所述的双垂直轴风力发电机的风轮装置，其特征在于，所述叶片(4)沿长度方向的两端均设置有叶片凸台(41)，所述固定架(5)的另一端设置有与叶片凸台(41)可拆卸地扣接的固定架内槽(56)。

6.根据权利要求5所述的双垂直轴风力发电机的风轮装置，其特征在于，所述叶片凸台(41)的上方设置有叶片卡扣(42)，所述固定架内槽(56)下方设置有与叶片卡扣(42)可拆卸地扣接的固定架卡扣槽(57)。

7.根据权利要求6所述的双垂直轴风力发电机的风轮装置，其特征在于，所述叶片凸台(41)与叶片卡扣(42)为一体化或叶片凸台(41)与叶片卡扣(42)粘接。

8.根据权利要求1所述的双垂直轴风力发电机的风轮装置，其特征在于，所述叶片(4)的断面为四方形，边缘弯曲成圆弧形。

9.一种风力发电机，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一所述的双垂直轴风力发电机的风轮装置和发电机。

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说　明　书

一种双垂直轴风力发电机的风轮装置

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技术领域

[0001]本发明属于风力发电机技术领域，尤其涉及一种双垂直轴风力发电机的风轮装置。

背景技术

[0002]风力发电机目前分为水平轴和垂直轴两种类型。在风力发电机中，可利用的风能事在切入风速到停机风速之间风速段的风能，这个范围内的风能就是有效风能，降低启动风速和切入风速就能增加有效风能的利用量。在相同风速下，提高输出功率，就能到达增加有效风能的利用率。

[0003]传统的风力发电机多为水平轴风力发电机组，启动阻力矩大(启动风速2.5～5m/s)，对于风能的利用率低，风能损耗大。同时，水平轴风力发电机组的成本与维修费用高，场地大，控制复杂困难。

[0004]垂直轴风力发电机因无需偏航装置，已在风力风电机中得以应用。但是，目前垂直轴风力发电机难以自主启动，总体效率较低。同时，目前垂直轴风力发电机中的风轮装置均为固定式，携带不便，不适用于应急情况。发明内容[0005](一)要解决的技术问题

[0006]针对现有存在的技术问题，本发明提供一种双垂直轴风力发电机的风轮装置，采用双垂直轴结构，降低启动阻力矩，提高风能利用率，同时该风轮装置可拆卸，便于携带。[0007](二)技术方案

[0008]本发明提供一种双垂直轴风力发电机的风轮装置，包括：传动轴和传动机构，传动轴的两端与传动机构可拆卸地固定连接，且传动轴的内部设置有用于连接发电机的连接件；

[0009]所述传动机构包括传动齿轮、传动带和叶片；[0010]所述传动齿轮的边缘处与传动带配合传动；[0011]所述叶片与传动带可拆卸地固定连接。[0012]进一步地，所述传动机构还包括固定架，所述叶片通过所述固定架与传动带可拆卸地固定连接。[0013]进一步地，所述传动带上设置有传动带内槽，传动带内槽与传动齿轮啮合连接。[0014]进一步地，所述传动带上还设置有传动带侧槽，所述固定架的一端设置有与传动带侧槽可拆卸地扣接的固定架第二凸台。[0015]进一步地，所述叶片沿长度方向的两端均设置有叶片凸台，所述固定架的另一端设置有与叶片凸台可拆卸地扣接的固定架内槽。[0016]进一步地，所述叶片凸台的上方设置有叶片卡扣，所述固定架内槽下方设置有与叶片卡扣可拆卸地扣接的固定架卡扣槽。

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进一步地，所述叶片凸台与叶片卡扣为一体化或叶片凸台与叶片卡扣粘接。

[0018]进一步地，所述叶片的断面为四方形，边缘弯曲成圆弧形。[0019]本发明还提供一种风力发电机，包括如上述任一方案所述的双垂直轴风力发电机的风轮装置和发电机。[0020](三)有益效果[0021](1)本发明中的风轮装置采用双垂直轴结构，增大风力发电机的扫掠面积，降低启动阻力矩，提高风能利用率。[0022](2)本发明中的风轮装置可拆卸、易组装、便于携带，可适用于各种紧急情况。[0023](3)本发明中采用特制的设置有侧槽和内槽的传动带代替齿轮，降低成本。附图说明

[0024]图1为本发明提供的双垂直轴风力发电机的风轮装置的整体示意图；[0025]图2为本发明中叶片的整体示意图；

[0026]图3为本发明中叶片端部的局部放大图；[0027]图4为本发明中叶片的侧视图；

[0028]图5为本发明中固定架的整体示意图；[0029]图6为本发明中固定架的剖面图。[0030]【附图标记说明】[0031]1：传动轴；2：传动齿轮；3：传动带；4：叶片；5：固定架；31：传动带内槽；32：传动带侧槽；41：叶片凸台；42：叶片卡扣；51：固定架本体；52：固定架第一凸台；53：固定架第二凸台；：转动页；55：固定架卡扣；56：固定架内槽；57：固定架卡扣槽。具体实施方式

[0032]为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

[0033]本发明提供一种双垂直轴风力发电机的风轮装置，该风轮装置在传统达里厄H型垂直轴风力发电机的基础上，改进为双垂直轴结构，能够降低启动阻力矩，增大风力发电机的扫掠面积，提高风能利用率。

[0034]所述风轮装置包括两根竖直设置的传动轴1和两组传动机构，每组传动机构分别设置在传动轴1的两端，与传动轴1可拆卸地固定连接，且传动轴1的内部设置有用于连接发电机的连接件。优选地，两根传动轴1可以一根为固定轴与固定物连接，另一根为传力轴与发电机连接。

[0035]每组传动机构均包括传动齿轮2、传动带3、叶片4和固定架5。传动带3上设置有传动带内槽31和传动带侧槽32，传动齿轮2边缘的齿嵌入传动带内槽31，传动齿轮2中心的齿与传动轴1啮合，起到支撑整个风力发电机、传动力矩的作用。

[0036]叶片4沿长度方向的两端均通过固定架5与传动带3可拆卸地固定连接。叶片4的端部设置有叶片凸台41，叶片凸台41与叶片4可以为一体化，也可以通过粘接或嵌合方式连接，本发明中不做。叶片凸台41的上方设置有叶片卡扣42，叶片凸台41与叶片卡扣42为一体化或叶片凸台41与叶片卡扣42粘接。叶片4的断面为四方形，边缘弯曲成圆弧形，能够

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最大程度接收各个风向的力。

[0037]固定架5包括固定架本体51，固定架本体51为两侧高度不同的凹型结构，包括底部、第一侧部和第二侧部，第一侧部的高度高于第二侧部，第一侧部与底部可设置为一体化也可通过粘接等方式连接，第二侧部与底部通过转动页可拆卸固定连接，转动页在叶片4安装拆卸过程中起到提供间隙、便于拆卸的作用。在第一侧部的顶部侧面设置有固定架第一凸台52，固定架第一凸台52的顶部与第一侧部的顶部在同一水平线上。可以想见的，固定架第一凸台52与第一侧部可以设置为一体化，也可以通过粘接等方式与第一侧部连接。第二侧部的侧面设置有固定架第二凸台53，固定架第二凸台53与固定架第一凸台52相对设置，固定架第二凸台53的上方设置有固定架卡扣55。

[0038]固定架5通过固定架第一凸台52与传动带3靠近传动齿轮2的一侧(即设置有传动带内槽31的一侧)扣接，用于固定传动带3的厚度。同时，固定架5还通过固定架第二凸台53与传动带侧槽32扣接，固定架卡扣55起到加固固定架第二凸台53与传动带侧槽32扣接的作用。

[0039]进一步地，第一侧部的内部还设置有固定架内槽56和固定架卡扣槽57，固定架内槽56与叶片凸台41扣接，起到固定叶片4的作用，固定架卡扣槽57与叶片卡扣42扣接，起到加固叶片4的作用。优选地，固定架内槽56与叶片凸台41的扣接、固定架卡扣槽57与叶片卡扣42的扣接均采用大间隙扣接，便于叶片4的拆卸。[0040]综合上述，本发明中传动带内槽31的数量根据传动齿轮2边缘的齿数设置，传动带侧槽32的数量根据叶片4的数量设置。[0041]本发明还提供一种风力发电机，包括上述的双垂直轴风力发电机的风轮装置和发电机。

[0042]工作原理

[0043]叶片4接收来自不同方向的风力，当达到启动风速后，形成推力，带动传动带3转动，形成力矩。传动带3通过传动带内槽31与传动齿轮2的配合带动传动齿轮2转动，传动齿轮2与传动轴1的啮合传动。传动轴1与发电机连接，进而将风能转化为机械能，再转化为电能，进行发电。

[0044]以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

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图1

图2

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图3

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图5

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