一种垂直轴风力发电机的支撑结构的制作方法

1.本技术涉及垂直轴风力发电机的技术领域，尤其是涉及一种垂直轴风力发电机的支撑结构。


背景技术：

2.未来的垂直轴风力发电机一定会朝着大型化的方向发展，为了最终实现风力发电机的大型化，即意味着垂直轴和塔架的高速增加、叶片面积增加、垂直轴顶端风轮的重量增加，同时，要求风力发电机的垂直轴顶端的支撑结构能承受更大型风轮的重力。
3.如图1所示，传统的垂直轴风力发电机包括固定在地面上的塔架1、转动安装在塔架1上的垂直轴2以及固定安装在垂直轴2顶端的风轮3，风轮3由多个沿垂直轴2周向均匀分布的臂梁31和多个叶片32构成，并且多个臂梁31远离垂直轴2的一端均固定安装有叶片32，垂直轴2的底端通过联轴器8连接有发电机组9。使用时，在风力的作用下，风轮3能够带动垂直轴2同步进行转动，从而驱使发电机组9进行发电工作。
4.针对上述相关技术，发明人认为若直接将风力发电机做大，垂直轴难以支撑风轮整体的重量，在强台风来临时，容易出现风力发电机（风轮）的叶片断裂及臂梁折断的现象，导致损失严重。


技术实现要素：

5.为了提升风力发电机的整体的稳定性和抗强台风性能，使得风力发电机轻松实现大型化，本技术提供一种垂直轴风力发电机的支撑结构。
6.本技术提供一种垂直轴风力发电机的支撑结构，采用如下的技术方案：
7.包括塔架、垂直轴和风轮，所述风轮包括多个臂梁和多个叶片，所述垂直轴上设置有支撑臂梁的支撑组件。
8.通过采用上述技术方案，具有支撑组件的大型垂直轴风力发电机能够有效地支撑风轮整体的重量，为风轮的转动提供良好的支撑条件，因此在强台风来临时，减少出现风力发电机的叶片断裂及臂梁折断的现象，使得垂直轴风力发电设备具备更佳的抗风性能。
9.可选的，所述支撑组件包括固定设置于垂直轴上的支撑座和多个与臂梁一一对应的支撑梁，所述支撑座与臂梁靠近叶片一端通过支撑梁固定连接。
10.通过采用上述技术方案，支撑梁主要以支撑座为受力点连接臂梁，能够有效地支撑整体风轮的重量，为风轮的转动提供有效支撑，有效改善大型垂直轴风力发电机的臂梁断裂现象。
11.可选的，所述垂直轴的外部套设有推力轴承，所述推力轴承的上下两侧分别与塔架和支撑座抵接配合。
12.通过采用上述技术方案，推力轴承能够降低风轮转动过程中的摩擦系数，从而使得风轮更加平稳地运行。
13.可选的，所述支撑梁上开设有放置槽，所述放置槽内设置有滑片，所述滑片相对于
水平面倾斜设置，在风轮转动时滑片能够伸出放置槽，所述放置槽内设有防止滑片脱离放置槽的防脱结构。
14.通过采用上述技术方案，当风轮顺时针转动时，在重力或者惯性作用下，滑片向逆时针方向滑出放置槽；当风轮逆时针转动时，在重力或者惯性作用下，滑片向顺时针方向滑出放置槽。在风轮转动时，气流能够对伸出支撑梁的滑片产生一个竖直方向上的分力，该防脱结构能够使滑片不脱离放置槽，从而持续地对支撑梁或风轮起到辅助支撑的作用。
15.可选的，所述支撑梁的左右两侧均设有放置槽，左侧放置槽的敞口朝左向上倾斜，右侧放置槽的敞口朝右向上倾斜。
16.通过采用上述技术方案，若风轮从顺时针转动改为逆时针转动，原先向逆时针方向滑出的滑片可在重力作用下滑回放置槽的内部，减少风轮转动时的阻力；若风轮从逆时针转动改为顺时针转动，原先向顺时针方向滑出的滑片可在重力作用下返回放置槽内部，减少风轮转动时的阻力。
17.可选的，所述防脱结构为若干条连接绳，所述连接绳的一端与滑片固定连接，另一端与放置槽的内壁固定连接。
18.通过采用上述技术方案，滑片伸出放置槽后，在连接绳的拉动下，能够阻止滑片脱离放置槽，使得滑片能够稳定地在放置槽内滑动，在风轮转动时持续地为风轮提供辅助支撑作用。
19.可选的，所述防脱结构为凸起的卡块，所述卡块包括第一卡块和第二卡块，所述第一卡块设置在放置槽的敞口处，所述第二卡块设置在滑片远离放置槽敞口的侧壁。
20.通过采用上述技术方案，第一卡块与第二卡块相抵，能够防止滑片脱离放置槽，从而使得滑片持续地为风轮转动起到辅助支撑作用。
21.可选的，所述垂直轴的正上方固定设置有连接座，所述连接座与臂梁靠近叶片的一端通过一拉件相连接。
22.通过采用上述技术方案，通过拉件对臂梁进行斜拉支撑，能够有效提升风轮整体的结构强度，使得风轮能够轻松做到大型化。
23.综上所述，本技术包括以下至少一种有益效果：
24.1.垂直轴高于塔架处所设的支撑组件和固定于垂直轴顶部的拉件能够加强对支撑梁或者风轮的支撑作用，当强台风来临时，该支撑组件和连接座能够有效减少风力发电机的叶片断裂及臂梁折断的现象，使得垂直轴风力发电机设备的抗风性更佳，从而改善传统的风力发电机大型化的技术难题；
25.2.在风轮转动时，通过滑片伸出放置槽，在气流的作用下，能够对滑片产生一个竖直方向上的分力，从而对支撑梁或风轮起到辅助支撑的作用。
附图说明
26.图1是相关技术中垂直轴风力发电机的结构示意图；
27.图2是实施例1中体现推力轴承的结构示意图；
28.图3是实施例1中风轮的俯视图；
29.图4是图2中a处的放大示意图；
30.图5是实施例2中体现滑片的结构示意图；
31.图6是实施例2中体现连接绳的剖视示意图；
32.图7是实施例3中滑片的剖视示意图；
33.图8是实施例4中体现拉件的结构示意图。
34.附图标记说明：1、塔架；2、垂直轴；3、风轮；31、臂梁；32、叶片；4、推力轴承；5、放置槽；51、滑片；52、连接绳；53、卡块；531、第一卡块；532、第二卡块；6、支撑组件；61、支撑座；62、支撑梁；7、拉件；8、联轴器；9、发电机组；10、连接座。
实施方式
35.结合本实用新型实施例中的附图2-8对本技术作进一步详细说明：
实施例
36.本技术实施例公开一种垂直风力发电机的支撑结构。参照图2和图3，垂直轴风力发电机包括塔架1、垂直轴2和风轮3，塔架1安装固定在地面上，垂直轴2通过轴承转动安装在塔架1上，风轮3固定设置在垂直轴2的顶端，垂直轴2的底端通过联轴器8连接有发电机组9，气流通过驱使风轮3以垂直轴2为中心进行转动，再通过垂直轴2将动力传递至发电机组9上，从而实现发电。
37.在本实施例中，风轮3共设有四个臂梁31和四个叶片32，四个臂梁31以垂直轴2为中心进行圆周阵列分布，四个叶片32各自安装于四个臂梁31远离垂直轴2的一端。
38.参照图2和图4，垂直轴2上设有用于支撑臂梁31的支撑组件6，并且支撑组件6位于垂直轴2高于塔架1处。该支撑组件6包括与四个与臂梁31一一对应的四个支撑梁62和固定套设在垂直轴2上的一支撑座61，在本实施例中，支撑梁62和臂梁31均为条状钢结构框架，支撑梁62固定安装在支撑座61上，并且支撑座61和臂梁31靠近叶片32一端通过该支撑梁62固定连接。
39.垂直轴2的外部套设有推力轴承4，该推力轴承4的上下两侧分别与支撑座61和塔架1抵接配合；推力轴承4能够将风轮3的重量传递至塔架1上，从而提升风轮3在运行过程中的稳定性。
40.本技术实施例一种垂直风力发电机的支撑结构的实施原理为：
41.在气流作用下，因支撑梁62、推力轴承4的轴圈和连接座10同风轮3一起转动，所以支撑组件6能够对风轮3的转动起到支撑作用，通过推力轴承4将风轮3的重量传递到塔架1上，从而使得风轮3稳定地运行。
实施例
42.参照图5和图6，本实施例与实施例1的主要区别在于：
43.支撑梁62左右两侧均设有放置槽5，左侧放置槽5的敞口朝左向上倾斜，右侧放置槽5的敞口朝右向上倾斜，放置槽5内设有相对于水平面倾斜设置的滑片51，在风轮3转动时滑片51能够伸出放置槽5，放置槽5内设有防止滑片51脱离放置槽5的防脱结构。
44.在本实施例中，防脱结构为若干条连接绳52，连接绳52的一端与滑片51固定连接，连接绳52的另一端与放置槽5的内壁固定连接。滑片51由聚乙烯硬质塑料板制成，在其他实施例中，滑片51可由石墨烯材料或者其他呈现硬质轻薄板状的材料构成；该连接绳52由尼
龙纤维制成，过热熔或者过盈配合使得尼龙纤维与支撑梁62的金属材质相连接。
45.在惯性和重力作用下，当风轮3顺时针转动时，放置槽5中的滑片51向逆时针方向滑出；当风轮3逆时针转动时，放置槽5中的滑片51向逆时针方向滑出。在气流作用下，通过滑出放置槽5的滑片51能产生竖直向上的分力，从而对支撑梁62或风轮3起到辅助支撑的作用。若风轮3从顺时针转动改为逆时针转动，原先向逆时针方向滑出的滑片51可在重力作用下返回放置槽5内部，减少对风轮3转动的阻力；若风轮3从逆时针转动改为顺时针转动，原先向顺时针方向滑出的滑片51可在重力作用下返回放置槽5内部，减少对风轮3转动的阻力。该实施例能够增强风轮3的抗风性能，进而提高垂直轴风力发电机的抗风性能，改善了传统垂直轴2风力发电设备难以实现大型化的问题。
实施例
46.参照图7，本实施例与实施例1和2的主要区别在于：
47.本实施例中的防脱结构为凸起的卡块53，卡块53包括第一卡块531和第二卡块532，卡块包括第一卡块531和第二卡块532，第一卡块531设置在放置槽5的敞口处，第二卡块532设置在滑片51远离放置槽5敞口的侧壁。
48.滑片51滑出放置槽5的过程中，第一卡块531与第二卡块532相抵接，能够防止滑片51脱离放置槽5，从而持续地为风轮3和支撑组件6起到辅助支撑作用。
实施例
49.参照图8，本实施例与实施例1、2和3的主要区别在于：
50.该垂直轴2的正上方固定设置有一个以垂直轴2为中心进行旋转的连接座10，该连接座10与臂梁31靠近叶片32的一端通过一个拉件7相固定连接。
51.在本实施例中，拉件7可以采用拉杆或者拉绳，通过拉件7对臂梁31进行斜拉支撑，能够将风轮3外沿的荷载传递至连接座10上，从而提升风轮3的整体结构强度，使得风轮3能够轻松实现大型化。
52.此外，申请需要强调的是，上述固定连接的方式可以为焊接、铆接、螺栓连接或者其他可靠性连接的方式进行连接，从而保证的垂直轴风力发电设备的支撑结构能够良好抵抗强台风作用。
53.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种垂直轴风力发电机的支撑结构，包括塔架（1）、垂直轴（2）和风轮（3），所述风轮（3）包括多个臂梁（31）和多个叶片（32），其特征在于：所述垂直轴（2）上设置有用于支撑臂梁（31）的支撑组件（6）。2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机的支撑结构，其特征在于：所述支撑组件（6）包括套设于垂直轴（2）上的支撑座（61）和多个与臂梁（31）一一对应的支撑梁（62），所述支撑座（61）与臂梁（31）靠近叶片（32）一端通过支撑梁（62）固定连接。3.根据权利要求2所述的一种垂直轴风力发电机的支撑结构，其特征在于：所述垂直轴（2）的外部套设有推力轴承（4），所述推力轴承（4）的上下两侧分别与塔架（1）和支撑座（61）抵接配合。4.根据权利要求2所述的一种垂直轴风力发电机的支撑结构，其特征在于：所述支撑梁（62）上开设有放置槽（5），所述放置槽（5）内设置有滑片（51），所述滑片（51）相对于水平面倾斜设置，在风轮（3）转动时滑片（51）能够伸出放置槽（5），所述放置槽（5）内设有防止滑片（51）脱离放置槽（5）的防脱结构。5.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电机的支撑结构，其特征在于：所述支撑梁（62）的左右两侧均设有放置槽（5），左侧放置槽（5）的敞口朝左向上倾斜，右侧放置槽（5）的敞口朝右向上倾斜。6.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电机的支撑结构，其特征在于：所述防脱结构为若干条连接绳（52），所述连接绳（52）的一端与滑片（51）固定连接，另一端与放置槽（5）的内壁固定连接。7.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电机的支撑结构，其特征在于：所述防脱结构为凸起的卡块（53），所述卡块（53）包括第一卡块（531）和第二卡块（532），所述第一卡块（531）设置在放置槽（5）的敞口处，所述第二卡块（532）设置在滑片（51）远离放置槽（5）敞口的侧壁。8.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机的支撑结构，其特征在于：所述垂直轴（2）的正上方固定设置有连接座（10），所述连接座（10）与臂梁（31）靠近叶片（32）的一端通过一拉件（7）相连接。

技术总结
本申请公开了一种垂直轴风力发电机的支撑结构，涉及垂直轴风力发电机的技术领域，其包括塔架、垂直轴和风轮，风轮包括多个臂梁和多个叶片，该垂直轴高于塔架处设有一支撑组件，该支撑组件包括与多个臂梁一一对应设置的多个支撑梁和在垂直轴上套设的一个支撑座，该支撑座和该臂梁靠近叶片一端通过支撑梁固定连接；该支撑梁上两侧设置有相对于水平面倾斜的敞口向上的放置槽，放置槽内设有滑片和防止滑片脱离放置槽的防脱结构。在风轮转动时，本申请的支撑结构中的滑片通过敞口向外滑出，从而能够对风轮进行辅助支撑，增强支撑组件的支撑效果，进而提高垂直轴风力发电机的抗风性能，创造性地改善了传统垂直轴风力发电设备难以实现大型化的问题。以实现大型化的问题。以实现大型化的问题。


技术研发人员：肖依兴 刘共青 黄安东 赵玉 吴秀晶 刘肃清 贾时乐 周威 陈家祥
受保护的技术使用者：福建丰坤科技有限公司
技术研发日：2023.03.03
技术公布日：2023/6/9