CN216588950U - 一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，包括主轴、环形支架、发电机、支撑臂及用于支撑环形支架的立柱，主轴竖向设置于环形支架内侧，支撑臂呈环形分布在主轴周向，发电机固定在支撑臂上，支撑臂上设有叶片，发电机的转子与环形支架转动连接，所述主轴上转动套接有第一转动块、第二转动块，支撑臂临近主轴的一端与第一转动块铰接，第二转动块与支撑臂之间设有调节支撑臂与主轴之间夹角的调节装置，支撑臂上设有水平仪。本实用新型用以调节支撑臂与主轴之间的夹角，使得每个支撑臂都能处于水平状态，更好的调节支撑臂与环形支架之间的压紧力，进而每个调节支撑臂的旋转速度，提高发电机的发电效率。

Description

一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体涉及一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源越来越受到世界各国的重视。风能的蕴量巨大，据统计，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能约为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能很早就被人们所利用，例如通过风车来抽水、磨面等，逐渐地，人们开始关注如何利用风能来发电。

二十世纪三十年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功地研制出了一些小型风力发电装置。这些小型风力发电机广泛地被应用在多风的海岛和偏僻的乡村，它们的发电成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过，这些小型风力发电机当时的发电量较低，大都在5千瓦以下。到了1978年1月，美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成了200千瓦风力发电机，其叶片直径为38米，发电量足够60户居民用电。而1978年初夏，在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置，其发电量则达2000千瓦，风车高57米，所发电量的75％送入电网，其余供给附近的一所学校用。1979年上半年，美国在北卡罗来纳州的蓝岭山，又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高，风车钢叶片的直径60米，叶片安装在一个塔型建筑物上，因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力，风力时速在38公里以上时，发电能力也可达2000千瓦。我国在风力发电事业上也一直没有停下脚步，并且已经取得了一定的成绩，特别是在“十五”期间，我国的并网风电得到迅速发展。2006年，中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦，成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。2007年我国风电产业规模延续暴发式增长态势，截至2007年底全国累计装机约600万千瓦。2008年8月，我国风电装机总量已经达到700万千瓦，占我国发电总装机容量的1％，位居世界第五。

风力发电机以其叶轮旋转轴的方向区分，有水平轴式和垂直轴式两大类。目前国内外市场上，水平轴式风力发电机还是主流形式。但是，水平轴式风力发电机有很大的不足之处。如：水平轴式风力发电机安装高度高、占用空间大，需要迎风的偏航系统，抗风能力较差，运行时噪音大，起动风速较高(一般3.5米/ 秒以上)。与水平轴式风力发电机相比，垂直轴风力发电机可以适应任何风向，安装高度较低，还可连体布置，占用空间小；另外，重的部件(发电机、变速箱等)安装重心低，整体稳定性、抗风性好；运行时发电机发出的噪音小，同时起动风速低(2米/秒左右)。因此，近年来，垂直轴风力发电机越来越受到人们的重视。

现有的垂直轴风力发电装置主要包括主轴、环形支架、支撑臂、发电机、立柱。立柱用于将环形支架支撑固定，支撑臂一端与主轴转动连接，另一端与环形支架转动连接，发电机固定在支撑臂上，支撑臂上固定有叶片，叶片吸收风能带动支撑臂转动，支撑臂的转动带动发电机发电，但是目前的垂直轴发电装置中，支撑臂与主轴之间的夹角是不可调节的，使得每个支撑臂的水平度不能得到保证，从而造成各支撑臂在环形支架上的压紧程度不同，使得支撑臂的转速不同，进而造成每个支撑臂上的发电机的发电效率不同，不利于发电装置工作。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，用以调节支撑臂与主轴之间的夹角，使得每个支撑臂都能处于水平状态，更好的调节支撑臂与环形支架之间的压紧力，进而调节每个支撑臂的旋转速度，提高发电机的发电效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了以下方案：

一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，包括主轴、环形支架、发电机、支撑臂及用于支撑环形支架的立柱，主轴竖向设置于环形支架内侧，支撑臂呈环形分布在主轴周向，发电机固定在支撑臂上，支撑臂上设有叶片，发电机的转子与环形支架转动连接，所述主轴上转动套接有第一转动块、第二转动块，支撑臂临近主轴的一端与第一转动块铰接，第二转动块与支撑臂之间设有调节支撑臂与主轴之间夹角的调节装置，支撑臂上设有水平仪。

本方案中，第一转动块、第二转动块能与主轴之间发生相对转动，支撑臂与第一转动块之间铰接，支撑臂与第一转动块能发生上下相对转动，调节装置调节支撑臂与主轴之间的夹角，通过水平仪可以观察支撑臂是否调节到水平位置，支撑臂处于水平位置时，支撑臂压在环形支架上的压紧力为最佳，整个装置的受力也最为平衡，这样支撑臂在叶片带动转动过程中，支撑臂的转速能达到最佳，这样发电机的发电效率也最高，支撑臂处于水平状态，也能降低主轴的受力载荷，若在风速较小的情况下，可以适当减小支撑臂与主轴之间的夹角，使得支撑臂与环形支架之间的压紧力适当减小，这样在较小风力情况下，支撑臂在叶片带动下也能实现较快的转动，实现发电机发电功能。

可选的，所述调节装置包括第一调节杆、第二调节杆及用于调节第一调节杆、第二调节杆之间轴向间距的调节套，第一调节杆远离调节套的一端与支撑臂中部连接，第二调节杆远离调节套的一端与第二转动块连接。

可选的，所述调节套一端与第一调节杆转动套接，另一端与第二调节杆螺纹连接。

可选的，所述第一调节杆与调节套之间设有连接杆，连接杆一端与第一调节杆固定连接，另一端与调节套下端滑动套接。

可选的，所述第二调节杆与调节套之间设有螺纹杆，螺纹杆一端与第二调节杆固定连接，另一端与调节套上端螺纹连接。

可选的，所述调节套上端设有与螺纹杆匹配的螺纹孔，下端设有允许连接杆通过的通孔，连接杆的自由端设有限位板，限位板的面积大于通孔面积。

可选的，所述第一调节杆、第二调节杆均为钢丝绳或者拉索。

可选的，所述第一转动块、第二转动块为正多边形状，具体边数与支撑臂数量对应。

可选的，所述第一转动块、第二转动块均通过轴承与主轴转动连接。

可选的，所述第一转动块位于第二转动块下方，主轴侧壁上设有固定轴承的凹槽。

本实用新型具有的有益效果：

1、本实用新型中，第一转动块、第二转动块能与主轴之间发生相对转动，支撑臂与第一转动块之间铰接，支撑臂与第一转动块能发生上下相对转动，调节装置调节支撑臂与主轴之间的夹角，通过水平仪可以观察支撑臂是否调节到水平位置，支撑臂处于水平位置时，支撑臂压在环形支架上的压紧力为最佳，整个装置的受力也最为平衡，这样支撑臂在叶片带动转动过程中，支撑臂的转速能达到最佳，这样发电机的发电效率也最高，支撑臂处于水平状态，也能降低主轴的受力载荷，若在风速较小的情况下，可以适当减小支撑臂与主轴之间的夹角，使得支撑臂与环形支架之间的压紧力适当减小，这样在较小风力情况下，支撑臂在叶片带动下也能实现较快的转动，实现发电机发电功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为实施例2的结构示意图；

图3为本实用的俯视结构示意图；

图4为发电机位于支撑臂上的结构示意图。

附图标记：1-主轴，2-第一转动块，3-轴承，4-支撑臂，5-发电机，6-第一调节杆，7-连接杆，8-限位板，9-调节套，10-螺纹杆，11-第二调节杆，12-第二转动块，13-环形支架，14-导轮，15-连接轴，16-主动齿轮，17-从动齿轮，18-叶片， 19-立柱，20-水平仪。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖向”、“纵向”、“侧向”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顶”、“底”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“开有”、“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；可以是机械连接，也可以是电连接；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实用新型中的具体含义。

实施例1

如图1-4所示，一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，包括主轴1、环形支架13、发电机5、支撑臂4及用于支撑环形支架13的立柱19，主轴1竖向设置于环形支架13内侧，支撑臂4呈环形分布在主轴1周向，发电机5固定在支撑臂4上，支撑臂4上设有叶片18，发电机5的转子与环形支架 13转动连接，所述主轴1上转动套接有第一转动块2、第二转动块12，支撑臂4 临近主轴1的一端与第一转动块2铰接，第二转动块12与支撑臂4之间设有调节支撑臂4与主轴1之间夹角的调节装置，支撑臂4上设有水平仪20。

本实施例中，现有的垂直轴发电装置时在支撑臂4上邻近其端部的位置安装四个发电机5，发电机5通过螺栓分别固定连接在支撑臂4上，四个发电机5位于环形支架13内侧，每个发电机5的转子上固定连接有从动齿轮17，四个从动齿轮17位于同一竖向平面，四个从动齿轮17中心处齿合有一个主动齿轮16，主动齿轮16远离发电机5的一端固定连接有一根连接轴15，连接轴15穿过支撑臂4端部向环形支架13外侧延伸，连接轴15与支撑臂4之间转动连接，连接轴15远离发电机5的一端与导轮14固定连接，这样在实际应用中，支撑臂4在叶片18受风力作用下开始转动，导轮14在环形支架13顶面上发生转动，带动连接轴15发生转动，连接轴15带动主动齿轮16发生转动，主动齿轮16驱动四个从动齿轮17发生转动，从动齿轮17驱动相应的发电机5的转子发生转动，进而实现发电。第一转动块2、第二转动块12能与主轴1之间能发生相对转动，第一转动块2、第二转动块12为正多边形状，具体边数与支撑臂4数量对应，可选用正六边形或者正五边形，支撑臂4与第一转动块2之间通过销孔销轴配合铰接，支撑臂4与第一转动块2能在竖向平面内发生上下相对转动，调节装置调节支撑臂4与主轴1之间的夹角，通过水平仪20可以观察支撑臂4是否调节到水平位置，水平仪20可选用水平尺，当支撑臂4处于水平位置时，支撑臂4端部的导轮14压在环形支架13上的压紧力为最佳，整个装置的受力也最为平衡，这样支撑臂4在叶片18带动转动过程中，支撑臂4的转速能达到最佳，这样发电机5的发电效率也最高，支撑臂4处于水平状态，也能降低主轴1的受力载荷，若在风速较小的情况下，可以适当减小支撑臂4与主轴1之间的夹角，使得支撑臂4端部导轮14与环形支架13之间的压紧力适当减小，这样在较小风力情况下，支撑臂4在叶片18带动下也能实现较快的转动，实现发电机5发电功能。

实施例2

如图1-3所示，具体的，所述调节装置包括第一调节杆6、第二调节杆11 及用于调节第一调节杆6、第二调节杆11之间轴向间距的调节套9，第一调节杆 6远离调节套9的一端与支撑臂4中部连接，第二调节杆11远离调节套9的一端与第二转动块12连接，第一调节杆6、第二调节杆11之间连线与主轴1、支撑臂4之间构成等边三角形

所述调节套9一端与第一调节杆6转动套接，另一端与第二调节杆11螺纹连接。

所述第一调节杆6与调节套9之间设有连接杆7，连接杆7一端与第一调节杆6固定连接，另一端与调节套9下端滑动套接。

所述第二调节杆11与调节套9之间设有螺纹杆10，螺纹杆10一端与第二调节杆11固定连接，另一端与调节套9上端螺纹连接。

所述调节套9上端设有与螺纹杆10匹配的螺纹孔，下端设有允许连接杆7 通过的通孔，连接杆7的自由端设有限位板8，限位板8的面积大于通孔面积。

所述第一调节杆6、第二调节杆11均为钢丝绳或者拉索。

本实施例中，第一调节杆6、第二调节杆11均为拉索，拉索具有一定的柔软性，使得调节杆与支撑臂4、主轴1之间的连接为柔性连接，可以在装置受到外界冲击时，起到一定的缓冲作用，第一调节杆6两端分别通过锁扣与支撑臂4、连接杆7连接，可以在支撑臂4上、连接杆7的端部设置一个固定环，拉索式的第一调节杆6穿过支撑臂4上的固定环通过锁扣固定，在第二转动块12的端部同样设置固定环，拉索式的第二调节杆11一端穿过第二转动块12上的固定环并通过锁扣固定，螺纹杆10的一端也同样设有固定环，用于固定第二调节杆11的另一端；螺纹杆10与调节套9螺纹连接，连接杆7与调节套9滑动套接，限位板8限制连接杆7滑出通孔，这样调节套9旋转就可以改变其与螺纹杆10之间的相对位置，螺纹杆10轴向与第一调节杆6的距离相对靠近，则支撑臂4以第一转动块2为轴心，向上发生转动，支撑臂4与主轴1之间的夹角就会减小；螺纹杆10轴向与第一调节杆6的距离相对远离，则支撑臂4以第一转动块2为轴心，向下发生转动，支撑臂4与主轴1之间的夹角就会增大，因此，通过正向或者反向旋转调节套9便能达到调节支撑臂4水平度的作用。

实施例3

如图1-3所示，所述第一转动块2、第二转动块12均通过轴承3与主轴1 转动连接。

所述第一转动块2位于第二转动块12下方，主轴1侧壁上设有固定轴承3 的凹槽。本实施例中，在主轴1上设置上下两个环形的凹槽，将轴承3内圈卡接在凹槽内，凹槽避免轴承3发生上下位移，第一转动块2、第二转动块12分别套接在轴承3的外圈上，轴承3有益与第一转动块2、第二转动块12与主轴1 之间的转动更为顺畅，避免影响支撑臂4的转速，从而避免对发电效率的影响。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质，在本实用新型的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，包括主轴(1)、环形支架(13)、发电机(5)、支撑臂(4)及用于支撑环形支架(13)的立柱(19)，主轴(1)竖向设置于环形支架(13)内侧，支撑臂(4)呈环形分布在主轴(1)周向，发电机(5)固定在支撑臂(4)上，支撑臂(4)上设有叶片(18)，发电机(5)的转子与环形支架(13)转动连接，其特征在于，所述主轴(1)上转动套接有第一转动块(2)、第二转动块(12)，支撑臂(4)临近主轴(1)的一端与第一转动块(2)铰接，第二转动块(12)与支撑臂(4)之间设有调节支撑臂(4)与主轴(1)之间夹角的调节装置，支撑臂(4)上设有水平仪(20)。

2.根据权利要求1所述的一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，其特征在于，所述调节装置包括第一调节杆(6)、第二调节杆(11)及用于调节第一调节杆(6)、第二调节杆(11)之间轴向间距的调节套(9)，第一调节杆(6)远离调节套(9)的一端与支撑臂(4)中部连接，第二调节杆(11)远离调节套(9)的一端与第二转动块(12)连接。

3.根据权利要求2所述的一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，其特征在于，所述调节套(9)一端与第一调节杆(6)转动套接，另一端与第二调节杆(11)螺纹连接。

4.根据权利要求3所述的一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，其特征在于，所述第一调节杆(6)与调节套(9)之间设有连接杆(7)，连接杆(7)一端与第一调节杆(6)固定连接，另一端与调节套(9)下端滑动套接。

5.根据权利要求3所述的一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，其特征在于，所述第二调节杆(11)与调节套(9)之间设有螺纹杆(10)，螺纹杆(10)一端与第二调节杆(11)固定连接，另一端与调节套(9)上端螺纹连接。

6.根据权利要求4或5任意一项所述的一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，其特征在于，所述调节套(9)上端设有与螺纹杆(10)匹配的螺纹孔，下端设有允许连接杆(7)通过的通孔，连接杆(7)的自由端设有限位板(8)，限位板(8)的面积大于通孔面积。

7.根据权利要求2所述的一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，其特征在于，所述第一调节杆(6)、第二调节杆(11)均为钢丝绳或者拉索。

8.根据权利要求1所述的一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，其特征在于，所述第一转动块(2)、第二转动块(12)为正多边形状，具体边数与支撑臂(4)数量对应。

9.根据权利要求8所述的一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，其特征在于，所述第一转动块(2)、第二转动块(12)均通过轴承(3)与主轴(1)转动连接。

10.根据权利要求1所述的一种滑轨式多级垂直风力发电装置的支撑臂调节装置，其特征在于，所述第一转动块(2)位于第二转动块(12)下方，主轴(1)侧壁上设有固定轴承(3)的凹槽。

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