一种垂直轴风力发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电设备技术领域，特别涉及一种垂直轴风力发电系统。


背景技术：

2.随着碳达峰、碳中和政策的不断提出，及人们对绿色发展理念的深入了解，风力发电越来越受到国家和各大企业的关注，在电力行业中的占比也越来越大，同时，人们对风能利用率的要求也越来越高。
3.传统风力发电系统一般由叶轮和发电机组组成，其中叶轮包括：叶片和轮毂，叶片锁定在轮毂上，在风能作用下推动发电机组的转子转动，从而将风能转化为电能；例如专利号为：cn112012876a，名称为：风力发电系统；该专利也是利用风能推动叶轮转动为发电系统提供动能。而公所周知，风能利用率的高低取决于叶片的体积及其迎风面积大小，当叶片体积越大、迎风面积越大，相应地风能利用率也越高，但是大型叶片的制作难度、运输难度和组装难度会随着叶片体积增大而成倍增加，也就导致大型叶片的制造成本、运输成本和安装成本居高不小，无法在一些经济较差地区大面积推广应用，从而缩小了风叶发电系统的应用范围。
4.因此，如何设计制作难度低、运输难度低、组装难度低的风力发电系统是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种垂直轴风力发电系统，解决现有大型叶片风力发电系统制作难度高、运输难度高且组装难度高的技术问题。
6.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下，一种垂直轴风力发电系统，包括：发电机组、传动主轴及风动机构，
7.所述传动主轴竖直传动连接在所述发电机组的输入端；
8.所述风动机构包括多个风动组件，每个所述风动组件均包括多个风动单元，多个所述风动组件均沿所述传动主轴的径向延伸且分布在所述传动主轴的外周侧，同一所述风动组件的多个所述风动单元均沿所述传动主轴的径向分布且两两相邻的所述风动单元相互可拆卸连接，最靠近所述传动主轴的所述风动单元可拆卸连接在所述传动主轴的外周侧。
9.本实用新型的有益效果是：通过将风动机构沿传动主轴的周向方向划分为多个风动组件，又将风动组件沿传动主轴的径向方向划分为多个风动单元，由于多个风动单元沿传动主轴的方向相互可拆卸连接且最靠近传动主轴的风动单元固定在传动主轴的外周壁上，可以缩小单个风动单元的体积，降低风动单元的制作难度、运输难度和组装难度，从而突破传统风叶的结构束缚，降低立轴风力发电系统的制作成本、运输成本和组装成本，扩大推广应用范围。
10.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
11.进一步，每个所述风动单元均包括固定框、风动板、第一转轴、第一联动块和第一复位弹簧，多个所述风动单元的多个所述固定框均沿所述传动主轴的径向方向分布且两两相邻的所述固定框相互可拆卸连接，最靠近所述传动主轴的所述固定框可拆卸连接在所述传动主轴的外周侧；所述风动板布置在所述固定框内且其两侧面分别为做功面和不做功面；所述第一转轴位于所述风动板做功面的一侧且平行所述传动主轴的轴线方向转动连接在所述固定框上，所述第一转轴与所述风动板固定；所述第一联动块固定在所述第一转轴上；所述第一复位弹簧的一端固定在所述固定框上且其另一端固定在所述第一联动块上。
12.公知常识，沿直线传播的风吹动传动主轴周侧分布的风动组件，由于传动主轴一侧的风动组件将产生与传动主轴转向相同的作用力，相对侧的风动组件将产生与传动主轴转向反向的作用力，则将传动主轴相对的两侧划分为做功区和不做功区；
13.采用上述进一步的有益效果是:通过将第一转轴对应转动连接在风动板的做功面侧，由于第一转轴通过第一联动块和第一复位弹簧与固定框弹性连接；当风动单元处于做功区时，其风动板的做功面迎风，沿直线传播的风吹动风动板以第一转轴的轴线为旋转轴线进行转动，由于此时第一复位弹簧反向拉动风动板，风动板将保持不动，并借助风能推动传动主轴沿其转动方向转动；当风动单元处于不做功区时，其风动板的不做功面迎风，沿直线传播的风吹动风动板以第一转轴的轴线为旋转轴线进行转动，由于此时第一复位弹簧同向拉动风动板，风动板转动，风沿风动板转动后留下的空隙吹走，将无法产生与转动主轴转向相反的作用力；也就是说，传动主轴周侧的风动单元有的处于做功区，有的处于不做功区，由于风动板通过第一转轴、第一联动块和第一复位弹簧与固定框弹性转动连接；处于做功区的风动板将产生与传动主轴转向相同的推动力，处于不做功区的风动板将无法产生与传动主轴转向相反的推动力，从而避免不做功区的风动板反向阻止传动主轴转动，提高风动机构的风能转化率。
14.进一步，所述第一联动块和所述第一复位弹簧均为两个，两个所述第一联动块分别固定在所述第一转轴的顶端和底端；两个所述第一复位弹簧的一端分别固定在所述固定框的顶端和底端且其另一端分别固定在两个所述第一联动块上。
15.进一步，所述风动板为弧形板且其做功面为凹面侧，所述弧形板的弧形中心线垂直所述传动主轴布置。
16.进一步，所述弧形板分别在靠近所述传动主轴的一端和远离所述传动主轴的一端限定出一半圆形的开口；每个所述风动单元还包括第二转轴、挡风板、第二联动块和第二复位弹簧，所述第二转轴位于所述第一转轴远离所述传动主轴的一侧且平行所述第一转轴的轴线方向转动连接在所述弧形板上；所述挡风板布置在所述弧形板远离所述传动主轴的一端开口处且固定在所述第二转轴上；所述第二联动块固定在所述挡风板靠近所述第二转轴的板面上；所述第二复位弹簧的一端固定在所述第一转轴上，另一端固定在所述第二联动块上。
17.采用上述进一步的有益效果是:通过将挡风板布置在弧形板远离传动主轴的开口处，由于挡风板转动连接在第二转轴上，挡风板通过第二联动块和第二复位弹簧与第一转轴弹性连接，当风动单元处于做功区时，其挡风板靠近传动主轴的端面迎风，沿直线传播的风吹动挡风板以第二转轴的轴线为旋转轴线进行转动，由于此时第二复位弹簧反向拉动挡风板，挡风板将保持不动，并截留大部分风能，推动传动主轴沿其转动方向转动；当风动单
元处于不做功区时，其挡风板远离传动主轴的端面迎风，沿直线传播的风吹动挡风板以第二转轴的轴线为旋转轴线进行转动，由于此时第二复位弹簧同向拉动挡风板，挡风板转动，风从挡风板转动后留下的空隙吹走，将无法产生与转动主轴转向相反的作用力；也就是说，传动主轴周侧的风动单元有的处于做功区，有的处于不做功区，由于挡风板通过第二转轴、第二联动块和第二复位弹簧与第一转轴弹性转动连接；处于做功区的挡风板将产生与传动主轴转向相同的推动力，处于不做功区的挡风板将无法产生与传动主轴转向相反的推动力，从而避免不做功区的挡风板反向阻止传动主轴转动，提高风动机构的风能转化率。
18.进一步，还包括多个刹车机构，多个所述刹车机构均布置在同一水平面的多个所述风动单元的下方且可同时锁紧或者释放同一水平面的多个所述风动单元。
19.进一步，每个所述刹车机构均包括刹车盘和多个刹车器，所述刹车盘水平布置在同一水平面的多个所述风动单元的下方；多个所述刹车器间隔固定在所述刹车盘的边缘且可同时锁紧或者释放同一水平面的多个所述风动单元。
20.采用上述进一步的有益效果是:当风力超过极限值时，多个刹车器可以同时将同一水平面的多个风动单元锁紧，避免风动单元快速旋转发生损坏。
附图说明
21.图1为本实用新型一种垂直轴风力发电系统立体结构示意图；
22.图2为图1a处的局部放大示意图；
23.图3为本实用新型一种垂直轴风力发电系统中单个风动单元的立体结构示意图。
24.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
25.1、传动主轴，2、风动组件，21、风动单元，211、固定框，212、风动板，213、第一转轴，214、第一联动块，215、第一复位弹簧，216、第二转轴，217、挡风板，218、第二联动块，219、第二复位弹簧，3、刹车机构，31、刹车盘，32、刹车器。
具体实施方式
26.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
27.如图1所示，一种垂直轴风力发电系统，包括：发电机组、传动主轴1及风动机构，
28.传动主轴1竖直传动连接在发电机组的输入端；
29.风动机构包括多个风动组件2，每个风动组件2均包括多个风动单元21，多个风动组件2均沿传动主轴1的径向延伸且分布在传动主轴1的外周侧，同一风动组件2的多个风动单元21均沿传动主轴1的径向分布且两两相邻的风动单元21相互可拆卸连接，最靠近传动主轴1的风动单元21可拆卸连接在传动主轴1的外周侧。
30.如图3所示，在一些具体实施例中，每个风动单元21均包括固定框211、风动板212、第一转轴213、第一联动块214和第一复位弹簧215，多个风动单元21的多个固定框211均沿传动主轴1的径向方向分布且两两相邻的固定框211相互可拆卸连接，最靠近传动主轴1的固定框211可拆卸连接在传动主轴1的外周侧；风动板212布置在固定框211内且其两侧面分别为做功面和不做功面；第一转轴213位于风动板212做功面的一侧且平行传动主轴1的轴线方向转动连接在固定框211上，第一转轴213与风动板212固定；第一联动块214固定在第
一转轴213上；第一复位弹簧215的一端固定在固定框211上且其另一端固定在第一联动块214上。
31.如图3所示，在一些具体实施例中，第一联动块214和第一复位弹簧215均为两个，两个第一联动块214分别固定在第一转轴213的顶端和底端；两个第一复位弹簧215的一端分别固定在固定框211的顶端和底端且其另一端分别固定在两个第一联动块214上。
32.如图2所示，在一些具体实施例中，风动板212为弧形板且其做功面为凹面侧，弧形板的弧形中心线垂直传动主轴1布置。
33.如图3所示，在一些具体实施例中，弧形板分别在靠近传动主轴1的一端和远离传动主轴1的一端限定出一半圆形的开口；每个风动单元21还包括第二转轴216、挡风板217、第二联动块218和第二复位弹簧219，第二转轴216位于第一转轴213远离传动主轴1的一侧且平行第一转轴213的轴线方向转动连接在弧形板上；挡风板217布置在弧形板远离传动主轴1的一端开口处且固定在第二转轴216上；第二联动块218固定在挡风板217靠近第二转轴216的板面上；第二复位弹簧219的一端固定在第一转轴213上，另一端固定在第二联动块218上。
34.如图1所示，在一些具体实施例中，还包括多个刹车机构3，多个刹车机构3均布置在同一水平面的多个风动单元21的下方且可同时锁紧或者释放同一水平面的多个风动单元21。
35.如图1所示，在一些具体实施例中，每个刹车机构3均包括刹车盘31和多个刹车器32，刹车盘31水平布置在同一水平面的多个风动单元21的下方；多个刹车器32间隔固定在刹车盘31的边缘且可同时锁紧或者释放同一水平面的多个风动单元21。
36.以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种垂直轴风力发电系统，其特征在于，包括：发电机组、传动主轴(1)及风动机构，所述传动主轴(1)竖直传动连接在所述发电机组的输入端；所述风动机构包括多个风动组件(2)，每个所述风动组件(2)均包括多个风动单元(21)，多个所述风动组件(2)均沿所述传动主轴(1)的径向延伸且分布在所述传动主轴(1)的外周侧，同一所述风动组件(2)的多个所述风动单元(21)均沿所述传动主轴(1)的径向分布且两两相邻的所述风动单元(21)相互可拆卸连接，最靠近所述传动主轴(1)的所述风动单元(21)可拆卸连接在所述传动主轴(1)的外周侧。2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于，每个所述风动单元(21)均包括固定框(211)、风动板(212)、第一转轴(213)、第一联动块(214)和第一复位弹簧(215)，多个所述风动单元(21)的多个所述固定框(211)均沿所述传动主轴(1)的径向方向分布且两两相邻的所述固定框(211)相互可拆卸连接，最靠近所述传动主轴(1)的所述固定框(211)可拆卸连接在所述传动主轴(1)的外周侧；所述风动板(212)布置在所述固定框(211)内且其两侧面分别为做功面和不做功面；所述第一转轴(213)位于所述风动板(212)做功面的一侧且平行所述传动主轴(1)的轴线方向转动连接在所述固定框(211)上，所述第一转轴(213)与所述风动板(212)固定；所述第一联动块(214)固定在所述第一转轴(213)上；所述第一复位弹簧(215)的一端固定在所述固定框(211)上且其另一端固定在所述第一联动块(214)上。3.根据权利要求2所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于，所述第一联动块(214)和所述第一复位弹簧(215)均为两个，两个所述第一联动块(214)分别固定在所述第一转轴(213)的顶端和底端；两个所述第一复位弹簧(215)的一端分别固定在所述固定框(211)的顶端和底端且其另一端分别固定在两个所述第一联动块(214)上。4.根据权利要求2所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于，所述风动板(212)为弧形板且其做功面为凹面侧，所述弧形板的弧形中心线垂直所述传动主轴(1)布置。5.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于，所述弧形板分别在靠近所述传动主轴(1)的一端和远离所述传动主轴(1)的一端限定出一半圆形的开口；每个所述风动单元(21)还包括第二转轴(216)、挡风板(217)、第二联动块(218)和第二复位弹簧(219)，所述第二转轴(216)位于所述第一转轴(213)远离所述传动主轴(1)的一侧且平行所述第一转轴(213)的轴线方向转动连接在所述弧形板上；所述挡风板(217)布置在所述弧形板远离所述传动主轴(1)的一端开口处且固定在所述第二转轴(216)上；所述第二联动块(218)固定在所述挡风板(217)靠近所述第二转轴(216)的板面上；所述第二复位弹簧(219)的一端固定在所述第一转轴(213)上，另一端固定在所述第二联动块(218)上。6.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于，还包括多个刹车机构(3)，多个所述刹车机构(3)均布置在同一水平面的多个所述风动单元(21)的下方且可同时锁紧或者释放同一水平面的多个所述风动单元(21)。7.根据权利要求6所述的一种垂直轴风力发电系统，其特征在于，每个所述刹车机构(3)均包括刹车盘(31)和多个刹车器(32)，所述刹车盘(31)水平布置在同一水平面的多个所述风动单元(21)的下方；多个所述刹车器(32)间隔固定在所述刹车盘(31)的边缘且可同时锁紧或者释放同一水平面的多个所述风动单元(21)。

技术总结
本实用新型涉及一种垂直轴风力发电系统，属于风力发电设备技术领域，包括：发电机组、传动主轴及风动机构，传动主轴竖直传动连接在发电机组的输入端；风动机构沿传动主轴的周向方向划分为多个风动组件，又将风动组件沿传动主轴的径向方向划分为多个风动单元，由于多个风动单元沿传动主轴的方向相互可拆卸连接且最靠近传动主轴的风动单元固定在传动主轴的外周壁上，可以缩小单个风动单元的体积，降低风动单元的制作难度、运输难度和组装难度，从而突破传统风叶的结构束缚，降低立轴风力发电系统的制作成本、运输成本和组装成本，扩大推广应用范围。应用范围。应用范围。


技术研发人员：王光鑫 罗顺 王冠 李暄和
受保护的技术使用者：王光鑫
技术研发日：2023.02.13
技术公布日：2023/7/4