CN206942928U - 一种h型垂直轴风光发电机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种H型垂直轴风光发电机。本实用新型通过风轮上的翼型叶片带动变速器转动，并通过传动轴带动发电机转动产生电力，而且太阳能板能实现风光互补，提高效率。本实用新型可以实现启动风速低、占地面积小、适用范围广和安装方便的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于发电技术领域，具体涉及一种H型垂直轴风光发电机。
背景技术
众所周知,风能是太阳能的一种转化形式，是一种清洁的可再生的能源，越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能很早被人们利用，中国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪中国人民就利用风力提水。灌溉、磨面、舂米，用风帆推动船舶前进。在国外，公元前2世纪，古波斯人就利用垂直轴风车碾米。10世纪伊斯兰人用风车提水，11世纪风车在中东已获得广泛的应用。而现在，我们注重的是如何利用风能来发电。
目前，我们常见的发电机还是水平轴发电机。它还存在许多缺点，大型的发电机发电功率较大，转速高，但噪音大，而且单个发电机所需空间比较大，所以一般都是安装在空旷的户外。而且安装时对天气也有要求，难度较大而且危险。
因此垂直轴发电机渐渐走入人们的视野，它的优点在于能大大的节省水平空间，启动风速(启动风速一般在1.6-4m/s)和额定转速较小。转速较小，所以产生的噪音很小。由于转速的降低，大大提高了风机的稳定性，没有噪音，启动风速低、占地面积小、适用范围广、安装方便等，使其更适合在人们居住的地方安装，提高了风力发电机的使用范围，使风电建筑一体化成为可能。该发电机既可在风速较低的城镇地区使用,也可在风速较高的旷野、高山、岛屿和沿海使用,具有非常广阔的开发和应用前景,将产生巨大的经济效益和社会效益。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种H型垂直轴风光发电机。为实现该目的，本实用新型采用的技术方案如下：
H型垂直轴风光发电机，包括太阳能板、太阳能板支撑架、叶片、叶片支撑架、变速器、传动轴、发电机；所述的太阳能板架设于太阳能板支撑架上，太阳能板支撑架的支撑杆固定于变速器上；所述的变速器为行星轮变速器，包括齿圈、行星轮、太阳轮、圆盘；齿圈通过若干个行星轮带动太阳轮转动，行星轮均通过转轴固定于圆盘上；太阳轮与动力输出轴固定连接，动力输出轴通过传动轴与发电机的动力输入轴连接；若干片叶片分别通过叶片支撑架均匀固定于变速器中作为动力输入的齿圈的外周；所述的叶片包括第一翼型叶片和第二翼型叶片，第一翼型叶片和第二翼型叶片均呈圆头尖尾形，其尾部相结合但头部分开，中间位置通过柱形支撑架进行固定连接，第一翼型叶片和第二翼型叶片之间形成弯曲的镂空结构。
作为优选，所述的太阳能板支撑架由两条Z字型连杆组成，两条Z字型连杆的一端均固定在齿圈上的连接件上，两条Z字型连杆的另一端呈开口设置并分别固定在叶片的两个连接座上，形成三角形的支撑结构。
作为优选，所述的叶片共5片，分别间隔72°环绕设置于的齿圈的外周。
作为优选，所述的发电机由发电机本体和保护壳组成，传动轴穿过保护壳上方与发电机的动力输入轴连接；保护壳侧壁上开设有若干个插孔，用于插入矩形铁块，以维持稳定。进一步的，所述的矩形铁块呈矩形，内部空心，其一侧端部伸出所述的保护壳一定距离。
作为优选，太阳能板支撑架的支撑杆通过轴承固定于变速器上。
作为优选，所述的太阳能板至少有两块，分别朝向不同方向。
作为优选，所述的太阳能板和发电机产生的电通过输电线输送至外部储电设备中。
本实用新型设计了一种具有更大迎风面的双曲面垂直叶片，能够最大程度地将风能转化为动能。通过太阳能板支架支撑太阳能板，主轴及其外壳支撑和连接变速器，并且传输动力，将动力传输到发电机舱，实现发电。而且本实用新型通过风光互补，大大提高风能和光能的利用率，达到了节能环保的作用。而且整体结构，体积较小，适用范围广。
本实用新型通过太阳能板支架支撑太阳能板，主轴及其外壳支撑和连接变速器，并且传输动力，将动力传输到发电机舱，实现发电。而且本实用新型通过风光互补，大大提高自然资源的利用率，达到了节能环保的作用。而且整体结构，体积较小，适用范围广。
附图说明
图1为H型垂直轴风光发电机整体图；
图2为太阳能板支撑架结构示意图；
图3为变速器内部结构示意图；
图4为变速器侧视图；
图5为叶片结构示意图；
图6为连接座结构示意图；
图7为Z字型连杆结构示意图；
图8为发电机外部示意图；
图9为矩形铁块示意图。
图中：太阳能板1、太阳能板支撑架2、叶片3、叶片支撑架4、变速器5、传动轴6、发电机7、支架201、支撑杆202、连接座301、第一翼型叶片302、柱形支撑架303、第二翼型叶片304、齿圈501、连接件502、行星轮503、太阳轮504、轴承505、圆盘506、动力输出轴507、连接套杆701、保护壳702、插孔703和接线孔704。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。
如图1所示，一种H型垂直轴风光发电机，从上到下依次为太阳能板1、太阳能板支撑架2、叶片3、叶片支撑架4、变速器5、传动轴6、发电机7。太阳能板1至少有两块，分别朝向不同方向架设于太阳能板支撑架2上。如图2所示，太阳能板支撑架2上开有固定太能板的开口支架201，位置与太阳能板1一一对应，两个开口支架201对称且中间距离2为220mm，支撑杆202长为900mm。
太阳能板支撑架2的支撑杆202通过轴承505固定于变速器5上，通常情况下不发生转动。如图3和4所示，变速器5为行星轮变速器，包括齿圈501、行星轮503、太阳轮504、轴承505、圆盘506；齿圈501通过若干个行星轮503带动太阳轮504转动，行星轮503均通过转轴固定于圆盘506上；太阳轮504与动力输出轴507固定连接，动力输出轴通过传动轴6与发电机7的动力输入轴连接。
本实施例中，齿圈501(Z1＝104)和四个行星轮503(Z2＝39)相啮合，四个行星轮带动太阳轮504(Z3＝37)转动。齿圈501分度圆直径D1＝364mm，齿宽b1＝45mm，齿数Z1＝104。行星轮503分度圆直径D2＝136.5mm，齿宽b2＝27mm，齿数Z2＝39。太阳轮504分度圆直径D3＝129.5mm，齿宽b3＝31mm，齿数Z3＝37。圆盘506直径D＝360mm，厚度H＝28mm。行星轮503、太阳轮504齿厚均为5.5mm，齿距均为11mm，齿槽宽均为5.5mm，齿高均为7.9mm，齿顶高均为3.5mm，齿根高均为4.4mm，压力角均为20°。
本实施例中，叶片数量为5片，5片叶片3分别通过叶片支撑架4均匀固定于变速器5中作为动力输入的齿圈501的外周，叶片3之间的间隔角度为72°。太阳能板支撑架2由两条Z字型连杆组成(如图7所示)，其两端分别为螺纹连接孔。两条Z字型连杆的一端均固定在齿圈501上的连接件502上，两条Z字型连杆的另一端朝向不同方向形成开口状，并分别通过螺钉固定在叶片3的两个连接座301上，形成三角形的支撑结构，起到安全稳定并降低叶片振动的作用。
为了进一步提高叶片3的风能利用效率，本实施例中对叶片形状进行了改进。如图6所示，叶片包括第一翼型叶片302和第二翼型叶片304，第一翼型叶片302和第二翼型叶片304均呈圆头尖尾形，其尾部相结合但头部分开，中间位置通过柱形支撑架303进行固定连接，第一翼型叶片302和第二翼型叶片304之间形成镂空结构，并且镂空部分设计成曲面，形成双曲面。第一翼型叶片302外凸一侧设置开设有螺孔的连接座301，用于与Z字型连杆连接。叶片整体高度为1500mm，长度为420mm，宽度为26.5mm，弦长为404mm。
第一翼型叶片302和第二翼型叶片304组成的横截面轮廓由O、P、Q、R四个控制点形成O-P、P-Q、Q-R、R-O 4条曲线。上述四条曲线由下述参数确定:
建立平面直角坐标系,以所述叶片横截面轮廓左部尖端的O点为坐标原点,水平为X轴，竖直为Y轴，各曲线相应点的长度单位坐标值如下，其中每一列的X代表该点横坐标，Y代表该点纵坐标，如O点的坐标为(0，0)，P点的坐标为(36.1835，-3.9058)。
O-P曲线：
P-Q曲线：
Q-R曲线：
R-O曲线：
将上述各条曲线的坐标点用光滑曲线连接起来,即得到叶片的横截面轮廓。
如图8所示，发电机(7)由发电机本体和保护壳组成，传动轴(6)穿过保护壳上方与发电机(7)的动力输入轴顶部的连接套杆(701)连接。保护壳(702)形状为圆台型。连接套杆(701)上有四个用于固定轴的螺纹孔，直径为10mm，通过螺钉可将传动轴(6)进行固定。保护壳(702)侧壁上周向均匀开设有3个插孔，每个插孔中插入一块矩形铁块，矩形铁块呈矩形，内部空心，其一侧端部伸出所述的保护壳一定距离，使整体重心偏下并保持稳定，达到了保持结构安全稳定的作用。保护壳(702)上底直径为292mm，下底直径为461mm，侧壁上还开设有多个接线孔(704)，用于连接外部接线。发电机(7)总高为500mm，底圆直径为600mm。发电机安装于本体的底部，使重心偏下从而使结构稳定，而且也便于维修。
太阳能板1和发电机7产生的电通过输电线穿过接线孔704后，输送至外部储电设备中。如图9所示，矩形铁块内部空心，其长为800mm，宽为250mm，高度为160mm，厚度为20mm。
以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种H型垂直轴风光发电机，其特征在于，包括太阳能板(1)、太阳能板支撑架(2)、叶片(3)、叶片支撑架(4)、变速器(5)、传动轴(6)、发电机(7)；所述的太阳能板(1)架设于太阳能板支撑架(2)上，太阳能板支撑架(2)的支撑杆(202)固定于变速器(5)上；所述的变速器(5)为行星轮变速器，包括齿圈(501)、行星轮(503)、太阳轮(504)、圆盘(506)；齿圈(501)通过若干个行星轮(503)带动太阳轮(504)转动，行星轮(503)均通过转轴固定于圆盘(506)上；太阳轮(504)与动力输出轴(507)固定连接，动力输出轴通过传动轴(6)与发电机(7)的动力输入轴连接；若干片叶片(3)分别通过叶片支撑架(4)均匀固定于变速器(5)中作为动力输入的齿圈(501)的外周；所述的叶片(3)包括第一翼型叶片(302)和第二翼型叶片(304)，第一翼型叶片(302)和第二翼型叶片(304)均呈圆头尖尾形，其尾部相结合但头部分开，中间位置通过柱形支撑架(303)进行固定连接，第一翼型叶片(302)和第二翼型叶片(304)之间形成弯曲的镂空结构。
2.如权利要求1所述的H型垂直轴风光发电机，其特征在于，所述的太阳能板支撑架(2)由两条Z字型连杆组成，两条Z字型连杆的一端均固定在齿圈(501)上的连接件(502)上，两条Z字型连杆的另一端呈开口设置并分别固定在叶片(3)的两个连接座(301)上，形成三角形的支撑结构。
3.如权利要求1所述的H型垂直轴风光发电机，其特征在于，所述的叶片(3)共5片，分别间隔72°环绕设置于的齿圈(501)的外周。
4.如权利要求1所述的H型垂直轴风光发电机，其特征在于，所述的发电机(7)由发电机本体和保护壳组成，传动轴(6)穿过保护壳上方与发电机(7)的动力输入轴连接；保护壳侧壁上开设有若干个插孔，用于插入矩形铁块，以维持稳定。
5.如权利要求4所述的H型垂直轴风光发电机，其特征在于，所述的矩形铁块呈矩形，内部空心，其一侧端部伸出所述的保护壳一定距离。
6.如权利要求1所述的H型垂直轴风光发电机，其特征在于，太阳能板支撑架(2)的支撑杆(202)通过轴承(505)固定于变速器(5)上。
7.如权利要求1所述的H型垂直轴风光发电机，其特征在于，所述的太阳能板(1)至少有两块，分别朝向不同方向。
8.如权利要求1所述的H型垂直轴风光发电机，其特征在于，所述的太阳能板(1)和发电机(7)产生的电通过输电线输送至外部储电设备中。
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