[00128013]一种具有超大型、强抗风能力的中空垂直轴风力发电机

本实用新型专利公开了一种超大型的风力发电机。具有超大的整机装机容量、超大的发电功率、稳定的发电频率、极强的抗风暴能力、简便易行的安装、维修、维护方式旳"层架式导风板型中空垂直轴双转子磁悬浮风力发电机"。从结构上彻底的解决了以往的风力发电机所存在的不足。 　　　　　层架式导风板型中空垂直轴双转子 　　　　　　　　　　　磁悬浮风力发电机 说明书 　　　一种超大型的风力发电机。具有超大型的整机装机容量、超大的发电功率、稳定的发电频率、极强的抗风暴能力、筒便易行的安装、维修、维护方式。具有框架式的层架结构的>已通过国家专利审核。专利申请号：201220527338.9。 技术简介 　　　已往的风力发电机，即现有的风力发电机，分水平轴式和垂直轴式两种。水平轴式风力发电机受风机叶片强度、塔筒抗风能力的影响及大型轴承、变速箱、风机叶片等大型零部件动不动就上百米的高空修换等问题的存在，及需要对正风向等。在现有技术条件下很难把水平轴风力发电机做得很大，几兆瓦的已经很难了。垂直轴的风力发电机虽然不用对风向，但因技术、结构、材料、工艺等诸多原因的问题，做到兆瓦级的基本上就沒有成功的。 　　　针对现有的技术状况存在的不足和问题。本专利公开了一种“层架式导风板型中空垂直轴双转子磁悬浮风力发电机”从结构上彻底的解决了以往的风力发电机所存在的不足。其结构特点是：一、利用中空垂直轴壁01与外围的导风板22的层间连接形成稳定性极强的框架式的层架结构。如图一、图二、图六中结构所示，在风机主体地面基础25上，由风机主体导风板22、顶层上盖板11、层间隔板18、底层面板24、结构连接件02与中空垂直轴壁01相连接。形成一个，中间由一个桶形的中空垂直轴壁01为支柱的，外围弧形的主体导风板22为支架的，由结构连接件02、风机主体顶层上盖板11、底层面板24及中间层隔板18相连接，在总体结构上形成了一个稳定性极强的具有非常良好的抗风性能的框架式的层架型总体结构。二、风机叶片16通过外转子旋臂15上的旋转轴13固定在外转子20上。利用风机外转子悬臂15上的风机叶片16所转动的角度来控制风机叶片16的受风截面积的大小，而来改变风机叶片16的受风力。如图三、中结构所示。风机叶片16、在风速超出额定风速时，可以通过围绕外转子悬臂15、上的风机叶片旋转轴13转动一定角度来改变风机叶片16的受风截面积的大小，从而改变受风力的大小，以此来提高风机叶片16、及运动系统部件的抗风能力，和防止风机叶片16、内转子17、外转子20等运动系统部件因失速、过载等原因而损坏。三、利用固定在中空垂直轴壁01上的发电机内定子铁芯06、内定子线圈07及外转子20上的外定子线圈04外定子铁芯05，与由低速转动的外转子20转动带动变速器系统03，使中空垂直轴壁01与外转子20之间的带有永磁铁的发电机磁极19的内转子17增速快速转动而发电。如图二、图四中结构所示。利用低速转动的外转子20通过变速器系统03增速带动，中空垂直轴壁01与外转子20之间的，内、外壁上带有永磁铁的发电机磁极19的内转子17快速转动而发电（因为风力发电机风机转子转速太低无法直接发电）。这样实际上省去了发电机外壳、发电机轴、轴承、风扇等。而釆用无刷双馈变速恒频的发电机设计就可解决因风机转速不稳而引起的发电频率不稳而无法并网的问题。风机外转子20壁上的发电机，所发的电能可以直接供给风机转子等运动部件的控制系统设备上。这样即解决了风机与发电机之间的动力传动问题，也解决了风机运动部件控制系统的电力供应问题及发电机的散热问题。在省去了发电机外壳、发电机轴、轴承、风扇等的同时，发电机结构也可变成集成组合式的，可大、可小便于生产安装。四、利用组合式的水平和垂直的磁悬浮轨道的互相排斥作用带替大型轴承的作用。在水平和垂直磁悬浮轨道的共同作用下，变滚动磨擦阻力为空气滑动磨擦阻力，降低了风机内转子17、外转子20的转动阻力。如图二、图四中结构所示的内转子磁悬浮轨道系统8、外转子磁悬浮轨道系统10。利用一定规格的若干块的永磁铁通过一定的结构设计组合安装形成环形的水平和垂直的磁悬浮轨道，水平方向的磁悬浮轨道与分散式安装的变速器系统3共同起到对内转子17和外转子20的定位作用。利用分散式安装的变速器系统03结构给内转子17、増速，即减小了单个变速器的体积和重量，也给内转子17、外转子20做了机械式的定位。与组合式的磁悬浮系统03一起给内转子17、外转子20做了双重定位。同时，也提高了磁悬浮系统的定位精度。五、利用层架式导风板型的框架结构可以做成多层组合结构，以增加整机的装机容量。如图一、图二中结构所示。由风机主体层间隔板18所构成的上、下层结构使风机整机容量倍增。也可以把风机安装在半潜式浮箱上通过锚链固定在海上。或直接用桩柱结构固定安装在海上。以建立海上风场。六、利用风机主体导风板22来增加风机的截风面积和减少风机叶片16的逆向风阻。如图一、图二、图三中结构所示。导风板22就是一种具有一定园弧形表面的弧形板可以以较小的风阻把风导向须要风的方向。风机外围导风板22的作用，在风机叶片16正向迎风时导风板22增加风机的截风面积。在风机叶片逆向迎风向时，导风板22挡住了吹向风机叶片16的逆向风，起到挡风板的作用，并把一部分逆向风导向转变为正向风。在减小风机叶片16的逆向风阻的同时增加了风机叶片16的正向风力。另外在风机外转子20与悬臂结构15上有一圈由弧形板连接形成的一个喇叭口形的聚风罩14。如图一、图三、图五中的14结构所示，使风不能从风机叶片16两头散去，起到聚风的作用。从而可以降低风机的切入风速。同时也増加了风机外转子20和悬臂结构15的机械强度和风机外转子20整体结构的稳定性。七、中空的垂直轴壁01上的层间安装检修囗21、中空垂直轴23内部空间可以加装电梯、爬梯戓旋梯等以便安装维修等用。如图－、图二21、23的结构所示。可以用于吊运、安装、维护、检修设备时用。其次风机的变速器、发电机的线圈、铁芯、磁极等组合件等发生损坏换修时风机还可暂时断掉该组设备维持运行。以上几点是本发明的结构特点。 　　　综上所，本发明与现有的技术产品比较具有明显的先进性和优越性。首先，一、中空垂直轴01与外围的导风板22通过层架连接形成的框架结构具有非常好的稳定性与抗风性，同时也增加了风机的截风面积和减少了风机叶片16的逆向风阻。由导风板22和聚风罩14的聚风作用和逆向风阻的减小，使风机的低风起动性能得以提高。转变外转子20悬臂结构15上风机叶片16的角度控制风机叶片16的受风力大、小的方法提高了风机叶片16等运动部件的抗风强度。二、利用多个变速器组合系统给内转子17、增速即减小了单个变速器体积与重量也给内转子17和外转子20做了机械式的定位。与组合式的磁悬浮系统一起给内转子17、外转子20做了双重定位。提高了磁悬浮系统的定位精度。而内转子17的使用把发电机做在了中空垂直轴壁01上即减少了风机外转子20与发电机的传动问题。也解决了发电机的散热问题。也节省了发电机外壳、轴、轴承、风扇等。发电机定子、转子的集成组合式结构，使发电机也减化为组合式的，可大、可小便于生产、安装及运输。组合式的磁悬浮轨道降低了内转子17、外转子20的转动阻力。三、多层框架式组合结构与垂直中空轴01的运用、大型轴承、大型变速器等大型部件及关键部件的省略，安装维修的相对简单可行，为大型风力发电机装机容量的提高提供了理论上的支持与技术上的保障。而现有技术与产品难以做到在大型风力发电机检修、维修、及大型部件更换上的简单化、方便化。而且现有的大型风力发电机的抗风性能都有一定的局限性，如水平轴式风力发电机、风机叶片、塔筒的抗风能力都很有限。而垂直轴式风力发电机由于结构、和技术上的问题，还沒有象水平轴式发电机那样大型的风力发电机的报道。所以，从以上几点分析来看，本发明技术与现有的技术比较具有非常明显的先进性与优越性。 商业计划书 本实用新型专利技术公开了一种>技术。是对现有风力发电机结构的改进、创新。解决了现有的水平轴式和垂直轴式风力发电机的技术 上、结构上、材料上、工艺上存在的诸多的缺欠、不足等问题。 一、其技术解决方案： 首先，在风机主体地面基础上设有由风机主体导风板、顶层盖板、层间隔板、底层面板、结构连接件及中空垂直轴壁相连接所构成框架的层架式结构。在框架型的 层架结构中，中空的垂直轴壁为中空的桶形支柱，与弧形的主体导风板、通过结构连接件分别与顶层盖板、层间隔板、底层面板相连接构成稳定的框架式的具有超大型、强抗风能力的层架型结构体。 其次，风机叶片通过外转子悬臂上的旋转轴固定在外转子上，可绕旋转轴转动，外转子的两端设有喇叭口形的聚风罩与悬臂相连接。在中空垂直轴壁与外转子内壁上设有定子铁芯与线圈。在中空垂直轴壁与外转子之间设有内、外壁上带有磁极的内转子。外转子通过变速器使内转子增速而发电。 再有，在内、外转子上设置环形磁悬浮系統。内转子磁悬浮系统由若干块永磁铁组成分别设置在中空垂直轴外壁和内转子内壁及内转子的两端和结构连结件的相应位置。外转子磁悬浮系统也是由若 干块永磁铁组成，分别设置在层间隔板、底层面板、顶层盖板与外转子聚风罩的相应位置。分散设置的变速器系统和磁悬浮系统共同作用，给内、外转子做机械定位。从而省略了大型轴承的定位作用，以及取带了大型变速器的作用。 另外，中空垂直轴中空空间的利用。使风机的安装、检修、维修及大型部件的更换实现了简单化、方便化。 二、此专利在技术上没有需要攻克的难题。主体框架象盖楼一样，内部安装、维护象室内作业。运动系统转速较慢，对运动部件精度相对要求较低。多层框架式的组合结构中空垂直轴的运用。大型轴承、变速器、传动轴、大型发电机等大型零、部件及关键零部的省略，安装、维修的相对简单可行，为大型风力发电机装机容量的提高提供了理论上的支持与技术上的保障。而现有技术与产品难以做到在大型风力发电机的安装、检修、维修、维护及大型部件更换上的简单化、方便化。而且，现有的大型风力发电机的抗风性都有一定的局限性。如水平轴式风力发电机的风机叶片、塔筒的抗风能力都很有限。且风机叶片、塔筒等都很大。安装、运输都需专用设备。而垂直轴风力发电机由于结构、材料工艺技术等诸多原因和问题，还没有象水平轴式风力发电机那样大型的风力发电机的报道。所以，从以上几点分析来看：本专利技术与现有的技术比较有明显的先进性与优越性。 三、本专利技术，主要用于大型风力发电机方面。据了解，国内、外还没有相似的专利技术与产品出现。本专利技术的产品的市场竞争对手，主要是大型的水平轴式风力发电机产品。但由于专利的唯一性，本专利技术是市场上独一无二的。所以产品也是唯一的。其产品的超大型和强抗风能力也是其它风机无法比似。由于本专利技术生产的风力发电机，没有大型及关键零、部的制约，成本不会很高，加之显而易见的先进性、优越性。又因为本专利技术风机主要以超大型和强抗风为主开发超大型的抗强风的超大型风力发电机，基本上不存在竟争对手。 四、由于本专利技术风力发电机的超大型及强抗风力特性，所以，此风力发电机极适用安装在风力比较大的风电场。如用半潜式浮箱固定安装在海上或用桩柱结构直接固定安装在海上。由其现在石 油、煤碳资源紧张。提倡减排、环保、开发绿色能源。而风力发电就是最环保的绿色能源之一。所以，此专利技术具有非常好的发展前景。 五、本专利风机技术项目，由于其产品的超大型特点，决定了其投资的规模的巨大及开发模式的多样化。项目开发的难点在于目前尚无样机实物。对新技术、新设备不见到实物，不容易接受。还因 为没有可资借鉴的样品，样机生产过程中难免有坎坷。但产品的大型化特点，国家对专利权的保护。产品被侵权的可能性相对小些。但样机产品开发并没有关徤性的难题。所以项目开发技术风险不大。再加之国家对绿色新能源、风能的支持，及世界性的能源危机，石油、煤碳、天然气资源有限性，核能发电的危险性，水力发电对环境的影响，使风力发电成为世界各国竞相发展的新的能源方式。而一个好的风力发电项目就是解决上述问题的最佳方法。而本专利技术的”层架式导风板型中空垂直轴双转子磁悬浮风力发电机”项目就是一个集众多领域先进技术为一体具有集先进的理论，成熟的技术，独有的专利及国内、外大气候的有利环境条件发展前景看风险不是很大，但投资的风险还是有的。动则上千万一台风机，资金链是很主要的，各行个业的精英人才也是必不可少的。是需要一个很大的敬业团队的。不是几句话就能说清的。需要根据不同的开发方式，做出不同的详细的规划。但总的来看，本专利风机技术项目开发风险不是很大。 有意者可详谈。