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一种垂直轴风力发电机

阅读：97发布：2020-05-11

IPRDB可以提供一种垂直轴风力发电机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种垂直轴风力发电机包括风挡墙、风挡轨道、风叶框、风叶、第一挡块、第二挡块、垂直轴、风叶轴等部件本发明通过风叶配合在风叶轴上的转向和一些限位配合，如此往复变换着风叶的方向，来获得最大的动力风和最小的阻力风，在所述多组风叶组的共同作用下，通过水平传动轴传递，将各组风叶所获得的风能动能集中到变速箱，再通过变速箱变速后，将合适的转速、扭矩传递到对应的发电机组，以达到最佳的发电效果，来确保发出最佳的电量，本发明的有益效果是：提高了风能转化率，确保了发电效率，节约了能源，减少了大量碳排放。，下面是一种垂直轴风力发电机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种垂直轴风力发电机包括风挡墙(1)、风挡轨道(2)、风叶框(3)、风叶(4)、第一挡块(5)、第二挡块(6)、垂直轴(7)、风叶轴(8)、支撑框架(9)、风叶挡块(10)、小型机组(11)、水平传动轴(12)、变速箱(13)、大型机组(14)、中型机组(15)；所述风叶(4)配合在风叶轴(8)上，风叶可绕着风叶轴(8)自由旋转，所以在风叶框(3)上设置有风叶挡块(10)来限制风叶的转动角度，且风叶挡块(10)又分为第一挡块(5)和第二挡块(6)；在风向如图(图(3))所示时所述风叶框(3)在A、B、C位置时会同时受到风力的作用，驱动垂直轴(7)转动，而风叶框(3)在D、E、F位置时候，由于设置有风挡墙(1)，会自动调节至如图(图(3))位置，此区域不受风力影响，而确保垂直轴(7)能够获得足够大的扭矩，然而在转动时，风叶框(3)及风叶(4)组会受到旋转方向的转动阻力，然而在阻力的作用下，风叶(4)又会以风叶轴(8)为中心，往风叶框(3)转动的反向自然打开至第二挡块(6)处，这样可以大大降低风叶(4)在被动转动时的风阻，从而再次提高了垂直轴(7)的扭矩；当风叶框(3)从F位置转至A位置时，其中三个打开状的风叶(4)，在风力的作用下会向风叶框(3)方向转动，直至被第一挡块(5)挡住，确保此组风叶(4)在转至C位置时总能够获得最佳的风力；然而与此同时风叶框(3)会从C位置转到D的位置，其中三个风叶(4)就会失去动力风的作用，在阻力风的作用下，会往第二挡块(6)方向转动，这样打开之后，阻力风对风叶(4)组的阻力将达到最小；其它各组风叶(4)的运动状态都如此往复变换着风叶(4)的方向，来获得最大的动力风和最小的阻力风，以确保垂直轴(7)有足够的动力，再通过水平传动轴(12)，将各单元分支垂直轴(7)动力合并，并且通过变速箱(13)变速后，选择与风力相对应的风力发电机组，来确保发出最佳的电量；由于自然风力有很大的不确定性，时而大，时而小，针对这一现状，本发明设计了大型机组(14)、中型机组(15)、小型机组(11)三个不同大小的发电机组，以应对不同的风力，调整最佳的发电机组工作，以达到最佳的发电状态，由于设置有牢固的支撑框架(9)，支撑框架(9)会根据设计风电站的大小，设计不同的强度，为确保抗震抗超级风的需求，可采用钢筋混凝土或钢架结构；在所述多组风叶(4)组的共同作用下，通过水平传动轴(12)传递，将各组风叶(4)所获得的风能(动能)集中到变速箱(13)，再通过变速箱(13)变速后，将合适的转速、扭矩传递到对应的发电机组，以达到最佳的发电效果；风挡轨道(2)设置于每一层的底部和顶部，以达到稳定风挡墙(1)的作用，风挡轨道(2)设置于风叶框(3)圆周外侧呈圆形状，风挡墙(1)设置于风挡轨道(2)上，在驱动马达的作用下，可做任意转动，但又受限于风向，并且总保持迎风位置，以减小背风处风叶(4)组的阻力，风挡墙(1)高度与支撑框架(9)层高相近。

2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机所述风叶(4)配合在风叶轴(8)上，风叶可绕着风叶轴(8)自由旋转，所以在风叶框(3)上设置有风叶挡块(10)来限制风叶的转动角度，且风叶挡块(10)又分为第一挡块(5)和第二挡块(6)。

3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机所述风叶框(3)在A、B、C位置时会同时受到风力的作用，驱动垂直轴(7)转动，而风叶框(3)在D、E、F位置时候，由于设置有风挡墙(1)，会自动调节至如图(图(3))位置，此区域不受风力影响，而确保垂直轴(7)能够获得足够大的扭矩，然而在转动时，风叶框(3)及风叶(4)组会受到旋转方向的转动阻力，然而在阻力的作用下，风叶(4)又会以风叶轴(8)为中心，往风叶框(3)转动的方向自然打开至第二挡块(6)处，这样可以大大降低风叶(4)在被动转动时的风阻，从而再次提高了垂直轴(7)的扭矩。

4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机所述风叶框(3)从F位置转至A位置时，其中三个打开状的风叶(4)，在风力的作用下会向风叶框(3)方向转动，直至被第一挡块(5)挡住，确保此组风叶(4)在转至C位置时总能够获得最佳的风力。

5.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电机所述风叶框(3)从C位置转到D的位置时其中三个风叶(4)就会失去动力风的作用，在阻力风的作用下，会往第二挡块(6)方向转动，这样打开之后，阻力风对风叶(4)组的阻力将达到最小；其它各组风叶(4)的运动状态都如此往复变换着风叶(4)的方向，来获得最大的动力风和最小的阻力风，以确保垂直轴(7)有足够的动力。

6.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机所述机组设有大型机组(14)、中型机组(15)、小型机组(11)三个不同大小的发电机组，以应对不同的风力。

7.根据权利要求6所述的一种垂直轴风力发电机所述垂直轴(7)的动力，通过水平传动轴(12)，将各单元分支垂直轴(7)动力合并，并且通过变速箱(13)变速后，选择与风力相对应的风力发电机组。

8.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机所述风挡轨道(2)设置于每一层的底部和顶部，以达到稳定风挡墙(1)的作用，风挡轨道(2)设置成风叶框(3)圆周外侧或圆形状，风挡墙(1)设置于风挡轨道(2)上，在驱动马达的作用下，可做任意转动，但又受限于风向，并且总保持迎风向位置，以减小背风处风叶(4)组的阻力。

9.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机所述支撑框架(9)会根据设计风电站的大小，设计不同的强度，为确保抗震抗超级风的需求，可采用钢筋混凝土或钢架结构。

说明书全文

一种垂直轴风力发电机

技术领域

[0001] 本发明涉及到一种电力设施，具体是一种垂直轴风力发电机。

背景技术

[0002] 随着全球气候变暖趋势日趋严重，从而引起许多国家投入大量的人力物力，力求改善我们共同的生活环境；现有的风电技术已日趋成熟，为世界创造出了大量的清洁电能，一定程度上缓解了了二氧化碳的超标排放，节约了很多能源；但是现有的大部分风电技术还是存在着一些问题例如：现有技术生产成本高，回报慢，维修成本高，并且发电量不理想，小风不发电，大风发不了电，因为风速过快，一旦迎风发电，常会发生整机被吹倒的现象，再者现有技术使用年限很低，一般情况在10年左右。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种垂直轴风力发电机，已解决上述背景技术中所提到的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0004] 一种垂直轴风力发电机包括风挡墙、风挡轨道、风叶框、风叶、第一挡块、第二挡块、垂直轴、风叶轴、支撑框架、风叶挡块、小型机组、水平传动轴、变速箱、大型机组、中型机组；所述风叶配合在风叶轴上，风叶可绕着风叶轴自由旋转，所以在风叶框上设置有风叶挡块来限制风叶的转动角度，且风叶挡块又分为第一挡块和第二挡块；在风向如图(图(3))所示时所述风叶框在A、B、C位置时会同时受到风力的作用，驱动垂直轴转动，而风叶框在D、E、F位置时候，由于设置有风挡墙，会自动调节至如图(图(3))位置，此区域不受风力影响，而确保垂直轴能够获得足够大的扭矩，然而在转动时，风叶框及风叶组会受到旋转方向的转动阻力，然而在阻力的作用下，风叶又会以风叶轴为中心，往风叶框转动的反向自然打开至第二挡块处，这样可以大大降低风叶在被动转动时的风阻，从而再次提高了垂直轴的扭矩；当风叶框从F位置转至A位置时，其中三个打开状的风叶，在风力的作用下会向风叶框方向转动，直至被第一挡块挡住，确保此组风叶在转至C位置时总能够获得最佳的风力；然而与此同时风叶框会从C位置转到D的位置，其中三个风叶就会失去动力风的作用，在阻力风的作用下，会往第二挡块方向转动，这样打开之后，阻力风对风叶组的阻力将达到最小；其它各组风叶的运动状态都如此往复变换着风叶的方向，来获得最大的动力风和最小的阻力风，以确保垂直轴有足够的动力，再通过水平传动轴，将各单元分支垂直轴动力合并，并且通过变速箱变速后，选择与风力相对应的风力发电机组，来确保发出最佳的电量；由于自然风力有很大的不确定性，时而大，时而小，针对这一现状，本发明设计了大型机组、中型机组、小型机组三个不同大小的发电机组，以应对不同的风力，调整最佳的发电机组工作，以达到最佳的发电状态，由于设置有牢固的支撑框架，支撑框架会根据设计风电站的大小，设计不同的强度，为确保抗震抗超级风的需求，可采用钢筋混凝土或钢架结构；在所述多组风叶组的共同作用下，通过水平传动轴传递，将各组风叶所获得的风能动能集中到变速箱，再通过变速箱变速后，将合适的转速、扭矩传递到对应的发电机组，以达到最佳的发电效果；
风挡轨道设置于每一层的底部和顶部，以达到稳定风挡墙的作用，风挡轨道设置于风叶框圆周外侧呈圆形状，风挡墙设置于风挡轨道上，在驱动马达的作用下，可做任意转动，但又受限于风向，并且总保持迎风位置，以减小背风处风叶组的阻力，风挡墙高度与支撑框架层高相近。

[0005] 作为本发明更进一步的方案：所述风叶配合在风叶轴上，风叶可绕着风叶轴自由旋转，所以在风叶框上设置有风叶挡块来限制风叶的转动角度，且风叶挡块又分为第一挡块和第二挡块。

[0006] 作为本发明更进一步的方案：所述风叶框在A、B、C位置时会同时受到风力的作用，驱动垂直轴转动，而风叶框在D、E、F位置时候，由于设置有风挡墙，会自动调节至如图(图(3))位置，此区域不受风力影响，而确保垂直轴能够获得足够大的扭矩，然而在转动时，风叶框及风叶组会受到旋转方向的转动阻力，然而在阻力的作用下，风叶又会以风叶轴为中心，往风叶框转动的方向自然打开至第二挡块处，这样可以大大降低风叶在被动转动时的风阻，从而再次提高了垂直轴的扭矩。

[0007] 作为本发明更进一步的方案：所述风叶框从F位置转至A位置时，其中三个打开状的风叶，在风力的作用下会向风叶框方向转动，直至被第一挡块挡住，确保此组风叶在转至C位置时总能够获得最佳的风力。

[0008] 作为本发明更进一步的方案：所述风叶框从C位置转到D的位置时其中三个风叶就会失去动力风的作用，在阻力风的作用下，会往第二挡块方向转动，这样打开之后，阻力风对风叶组的阻力将达到最小；其它各组风叶的运动状态都如此往复变换着风叶的方向，来获得最大的动力风和最小的阻力风，以确保垂直轴有足够的动力。

[0009] 作为本发明更进一步的方案：所述机组设有大型机组、中型机组、小型机组三个不同大小的发电机组，以应对不同的风力。

[0010] 作为本发明更进一步的方案：所述垂直轴的动力，通过水平传动轴，将各单元分支垂直轴动力合并，并且通过变速箱变速后，选择与风力相对应的风力发电机组。

[0011] 作为本发明更进一步的方案：所述风挡轨道设置于每一层的底部和顶部，以达到稳定风挡墙的作用，风挡轨道设置成风叶框圆周外侧或圆形状，风挡墙设置于风挡轨道上，在驱动马达的作用下，可做任意转动，但又受限于风向，并且总保持迎风向位置，以减小背风处风叶组的阻力。

[0012] 作为本发明更进一步的方案：所述支撑框架会根据设计风电站的大小，设计不同的强度，为确保抗震抗超级风的需求，可采用钢筋混凝土或钢架结构

[0013] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0014] 通过往复变换着风叶的方向，来获得最大的动力风和最小的阻力风，并本发明能通过变速箱变速后，选择与风力相对应的风力发电机组，来确保发出最佳的电量，提高了风能转化率，确保了发电效率，节约了能源。

附图说明

[0015] 图1为一种垂直轴风力发电机的结构示意图。

[0016] 图2为一种垂直轴风力发电机的一层发电机仓俯视示意图。

[0017] 图3为一种垂直轴风力发电机在有风状态下风叶状态示意图。

[0018] 图4为一种垂直轴风力发电机风叶与挡块限位状态示意图。

[0019] 图5为一种垂直轴风力发电机风叶组示意图。

[0020] 图中：1-风挡墙、2-风挡轨道、3-风叶框、4-风叶、5-第一挡块、6-第二挡块、7-垂直轴、8-风叶轴、9-支撑框架、10-风叶挡块、11-小型机组、12-水平传动轴、13-变速箱、14-大型机组、15-中型机组。

具体实施方式

[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0022] 请参阅图1～5，本发明实施例中，一种垂直轴风力发电机包括风挡墙1、风挡轨道2、风叶框3、风叶4、第一挡块5、第二挡块6、垂直轴7、风叶轴8、支撑框架9、风叶挡块10、小型机组11、水平传动轴12、变速箱13、大型机组14、中型机组15；所述风叶4配合在风叶轴8上，风叶可绕着风叶轴8自由旋转，所以在风叶框3上设置有风叶挡块10来限制风叶的转动角度，且风叶挡块10又分为第一挡块5和第二挡块6；在风向如图(图(3))3所示时所述风叶框3在A、B、C位置时会同时受到风力的作用，驱动垂直轴7转动，而风叶框3在D、E、F位置时候，由于设置有风挡墙1，会自动调节至如图(图(3))3位置，此区域不受风力影响，而确保垂直轴7能够获得足够大的扭矩，然而在转动时，风叶框3及风叶4组会受到旋转方向的转动阻力，然而在阻力的作用下，风叶4又会以风叶轴8为中心，往风叶框3转动的反向自然打开至第二挡块6处，这样可以大大降低风叶4在被动转动时的风阻，从而再次提高了垂直轴7的扭矩；当风叶框3从F位置转至A位置时，其中三个打开状的风叶4，在风力的作用下会向风叶框3方向转动，直至被第一挡块5挡住，确保此组风叶4在转至C位置时总能够获得最佳的风力；然而与此同时风叶框3会从C位置转到D的位置，其中三个风叶4就会失去动力风的作用，在阻力风的作用下，会往第二挡块6方向转动，这样打开之后，阻力风对风叶4组的阻力将达到最小；其它各组风叶4的运动状态都如此往复变换着风叶4的方向，来获得最大的动力风和最小的阻力风，以确保垂直轴7有足够的动力，再通过水平传动轴12，将各单元分支垂直轴7动力合并，并且通过变速箱13变速后，选择与风力相对应的风力发电机组，来确保发出最佳的电量；由于自然风力有很大的不确定性，时而大，时而小，针对这一现状，本发明设计了大型机组14、中型机组15、小型机组11三个不同大小的发电机组，以应对不同的风力，调整最佳的发电机组工作，以达到最佳的发电状态，由于设置有牢固的支撑框架9，支撑框架9会根据设计风电站的大小，设计不同的强度，为确保抗震抗超级风的需求，可采用钢筋混凝土或钢架结构；在所述多组风叶4组的共同作用下，通过水平传动轴12传递，将各组风叶4所获得的风能动能集中到变速箱13，再通过变速箱13变速后，将合适的转速、扭矩传递到对应的发电机组，以达到最佳的发电效果；风挡轨道2设置于每一层的底部和顶部，以达到稳定风挡墙1的作用，风挡轨道2设置于风叶框3圆周外侧呈圆形状，风挡墙1设置于风挡轨道2上，在驱动马达的作用下，可做任意转动，但又受限于风向，并且总保持迎风位置，以减小背风处风叶4组的阻力，风挡墙1高度与支撑框架9层高相近。

[0023] 所述风叶4配合在风叶轴8上，风叶可绕着风叶轴8自由旋转，所以在风叶框3上设置有风叶挡块10来限制风叶的转动角度，且风叶挡块10又分为第一挡块5和第二挡块6。

[0024] 所述风叶框3在A、B、C位置时会同时受到风力的作用，驱动垂直轴7转动，而风叶框3在D、E、F位置时候，由于设置有风挡墙1，会自动调节至如图(图(3))3位置，此区域不受风力影响，而确保垂直轴7能够获得足够大的扭矩，然而在转动时，风叶框3及风叶4组会受到旋转方向的转动阻力，然而在阻力的作用下，风叶4又会以风叶轴8为中心，往风叶框3转动的方向自然打开至第二挡块6处，这样可以大大降低风叶4在被动转动时的风阻，从而再次提高了垂直轴7的扭矩。

[0025] 所述风叶框3从F位置转至A位置时，其中三个打开状的风叶4，在风力的作用下会向风叶框3方向转动，直至被第一挡块5挡住，确保此组风叶4在转至C位置时总能够获得最佳的风力。

[0026] 所述风叶框3从C位置转到D的位置时其中三个风叶4就会失去动力风的作用，在阻力风的作用下，会往第二挡块6方向转动，这样打开之后，阻力风对风叶4组的阻力将达到最小；其它各组风叶4的运动状态都如此往复变换着风叶4的方向，来获得最大的动力风和最小的阻力风，以确保垂直轴7有足够的动力。

[0027] 所述机组设有大型机组14、中型机组15、小型机组11三个不同大小的发电机组，以应对不同的风力。

[0028] 所述垂直轴7的动力，通过水平传动轴12，将各单元分支垂直轴7动力合并，并且通过变速箱13变速后，选择与风力相对应的风力发电机组。

[0029] 所述风挡轨道2设置于每一层的底部和顶部，以达到稳定风挡墙1的作用，风挡轨道2设置成风叶框3圆周外侧或圆形状，风挡墙1设置于风挡轨道2上，在驱动马达的作用下，可做任意转动，但又受限于风向，并且总保持迎风向位置，以减小背风处风叶4组的阻力。

[0030] 所述支撑框架9会根据设计风电站的大小，设计不同的强度，为确保抗震抗超级风的需求，可采用钢筋混凝土或钢架结构。

[0031] 本发明的工作原理是：

[0032] 所述风叶配合在风叶轴上，风叶可绕着风叶轴自由旋转，所以在风叶框上设置有风叶挡块来限制风叶的转动角度，且风叶挡块又分为第一挡块和第二挡块；在风向如图(图(3))所示时所述风叶框在A、B、C位置时会同时受到风力的作用，驱动垂直轴转动，而风叶框在D、E、F位置时候，由于设置有风挡墙，会自动调节至如图(图(3))位置，此区域不受风力影响，而确保垂直轴能够获得足够大的扭矩，然而在转动时，风叶框及风叶组会受到旋转方向的转动阻力，然而在阻力的作用下，风叶又会以风叶轴为中心，往风叶框转动的反向自然打开至第二挡块处，这样可以大大降低风叶在被动转动时的风阻，从而再次提高了垂直轴的扭矩；当风叶框从F位置转至A位置时，其中三个打开状的风叶，在风力的作用下会向风叶框方向转动，直至被第一挡块挡住，确保此组风叶在转至C位置时总能够获得最佳的风力；然而与此同时风叶框会从C位置转到D的位置，其中三个风叶就会失去动力风的作用，在阻力风的作用下，会往第二挡块方向转动，这样打开之后，阻力风对风叶组的阻力将达到最小；其它各组风叶的运动状态都如此往复变换着风叶的方向，来获得最大的动力风和最小的阻力风，以确保垂直轴有足够的动力，再通过水平传动轴，将各单元分支垂直轴动力合并，并且通过变速箱变速后，选择与风力相对应的风力发电机组，来确保发出最佳的电量；由于自然风力有很大的不确定性，时而大，时而小，针对这一现状，本发明设计了大型机组、中型机组、小型机组三个不同大小的发电机组，以应对不同的风力，调整最佳的发电机组工作，以达到最佳的发电状态。

[0033] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内；不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

[0034] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

标题	发布/更新时间	阅读量
一种垂直轴风力发电机-专利编号CN110985304A	2020-05-11	425
垂直轴风力发电机组-专利编号CN105804943A	2020-05-14	587
笼式垂直轴风力发电机-专利编号CN106567806A	2020-05-13	166
一种垂直轴风力发电机-专利编号CN110273812A	2020-05-11	96
垂直轴风力发电机-专利编号CN105715456B	2020-05-12	671
垂直轴风力发电机-专利编号CN108457804A	2020-05-12	769
一种垂直轴风力发电机-专利编号CN106150896A	2020-05-13	744
一种垂直轴风力发电机-专利编号CN107035614B	2020-05-12	551
一种垂直轴风力发电机-专利编号CN110735763A	2020-05-11	850
垂直轴风力发电机-专利编号CN103912442B	2020-05-13	764

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