一种垂直轴风力机

本发明属于风力发电领域。具体涉及一种垂直轴风力机。

目前常见的风力机多数为水平轴风力机，尽管其技术已相当成熟，但仍存在不足之处； 垂直轴风力机能弥补水平轴风力机的某些不足，但阻力型垂直轴风力机风能利用率较低，有 的升力型垂直轴风力机又难以自启动。

本发明为一种垂直轴风力机。在称之为主旋转轴的垂直轴上水平安装有上支撑件和下支 撑件与其刚性连接，上支撑件以主旋转轴为中心径向均布，其数量为两个或两个以上，且截 面设计为流线型；下支撑件为圆盘形，在其下部装有和驱动机同轴的驱动轮以及与驱动轮啮 合转动的传动轮，在其下方还有装在固定机座上的与传动轮啮合但固定不动的中心固定轮， 且传动轮位于中心固定轮和驱动轮中间，三者在同一水平面内啮合；中心固定轮、传动轮和 驱动轮及其下面的外罩构成传动装置；在上支撑件和下支撑件之间，均布在主旋转轴周围安 装两个或两个以上阻力型垂直轴风力机，称之为驱动机。在下支撑件周边径向安装两个或两 个以上的下支撑件附件，均布在主旋转轴的周围，且下支撑件附件的截面也设计为流线型。 在一定风力作用下，驱动机既可绕自身轴线旋转做自转，又能驱动传动装置和上支撑件、下 支撑件及下支撑件附件一起绕主旋转轴轴线旋转做公转，实现驱动主旋转轴的转动，使风力 机开始启动。随着风力机的启动，公转速度会使吹向驱动机的相对风速加大，其自转的扭矩 和速度便会随之加大，而自转的扭矩和速度的加大又会使驱动机公转的扭矩和速度加大…… 从而整个风力机转速将会逐渐加大，直至达到工作转速而开始工作。当风力机工作时，上支 撑件及下支撑件附件会产生升力，以缓解风力机的铅垂载荷。本发明的垂直轴风力机，利用 其驱动机既能自转又能公转的原理既解决了难以自启动的问题，又使风能利用率得到了提高。

本发明提供的一种垂直轴风力机，其特征在于：其包括主旋转轴、上支撑件、驱动机、 下支撑件、下支撑件附件、传动装置和固定机座。主旋转轴与上支撑件和下支撑件刚性连接， 上支撑件截面设计为流线型；下支撑件为圆盘形；在下支撑件周边安装两个或两个以上的下 支撑件附件，均布在主旋转轴的周围，且下支撑件附件的截面也设计为流线型；驱动机安装 在上支撑件与下支撑件之间，均布在主旋转轴周围，驱动机旋转轴下部穿过下支撑件。传动 装置包括中心固定轮、传动轮、驱动轮和外罩。中心固定轮安装在固定机座上固定不动；传 动轮安装在下支撑件上；驱动轮安装在驱动机的旋转轴下端；传动轮位于中心固定轮和驱动 轮中间，三者在同一水平面内啮合；驱动轮和驱动机一起转动，带动传动轮转动，并且和传 动轮一起绕中心固定轮转动，使驱动机在自转的同时又做公转，与上支撑件、下支撑件及下 支撑件附件和主旋转轴一起绕主旋转轴轴线旋转。外罩安装在中心固定轮下面，以防止杂物 进入传动装置。

本发明的传动装置可根据产品实际需要选择齿轮传动或皮带轮传动、齿形链传动等其它 传动方式，即中心固定轮与驱动轮之间的传动可以不受传动方式限制，仍能使驱动轮自转的 同时做与其自转旋向相反的公转，以驱动主旋转轴的转动。

本发明垂直轴风力机中的驱动机的阻力型风力机的形式和数量可根据实际需要确定。

本发明垂直轴风力机中所有零件的材料及尺寸均根据产品的技术要求确定。

图1为该风力机组成示意图；

图中，主旋转轴1，上支撑件2，驱动机3，下支撑件4，下支撑件附件5，传动装置6， 固定机座7。

图2为该风力机工作原理示意图；

图中，中心固定轮601，传动轮602，驱动轮603，外罩604。

如图1所示，本发明的垂直轴风力机包括主旋转轴1、上支撑件2、驱动机3、下支撑件 4、下支撑件附件5、传动装置6和固定机座7。主旋转轴1与上支撑件2和下支撑件4刚性 连接，上支撑件2截面设计为流线型，下支撑件4为圆盘形；在下支撑件4周边安装两个或 两个以上的下支撑件附件5，均布在主旋转轴1的周围，且下支撑件附件5的截面也设计为 流线型；驱动机3安装在上支撑件2与下支撑件4之间，均布在主旋转轴1周围，驱动机3 旋转轴下部穿过下支撑件4。如图2所示，传动装置6包括中心固定轮601、传动轮602、驱 动轮603和外罩604。中心固定轮601安装在固定机座7上固定不动；传动轮602安装在下 支撑件4上；驱动轮603安装在驱动机3的旋转轴下端；传动轮602位于中心固定轮601和 驱动轮603中间，三者在同一水平面内啮合；驱动轮603和驱动机3一起转动，带动传动轮 602转动，并且和传动轮602一起绕中心固定轮601转动，使驱动机3在自转的同时又做公 转，与上支撑件2、下支撑件4及下支撑件附件5和主旋转轴1一起绕主旋转轴1轴线旋转。 外罩604安装在中心固定轮601下面，以防止杂物进入传动装置6。

现以齿轮传动的方式说明本发明的工作原理：

如图1中所示，在一定风力作用下，驱动机3会绕自身轴线做逆时针旋转，因此在图2 中，驱动轮603在驱动机3带动下也做逆时针旋转，与驱动轮603啮合的传动轮602会绕自 身轴线做顺时针旋转，由于与传动轮602啮合的中心固定轮601固定不动，所以驱动轮603 和传动轮602在自转的同时会绕中心固定轮601做顺时针旋转即公转。由于驱动轮603安装 在驱动机3轴端，驱动机3安装在上支撑件2与下支撑件4之间，上支撑件2和下支撑件4 又与主旋转轴1刚性连接，所以驱动机3的公转实现了驱动主旋转轴1的转动，风机开始启 动。随着风机的启动，公转速度会使吹向驱动机3的相对风速加大，其自转的扭矩和速度便 会随之加大，而自转的扭矩和速度的加大又会使风力机公转的扭矩和速度加大……从而整个 风力机转速将会逐渐加大，直至达到工作转速而开始工作。

本发明的传动装置6可根据产品实际需要选择齿轮传动或皮带轮传动、齿形链传动等其 它传动方式，即中心固定轮601与驱动轮603之间的传动可以不受传动方式限制，仍能使驱 动轮603自转的同时做与其自转旋向相反的公转，以驱动主旋转轴1的转动。

本发明垂直轴风力机中的驱动机3的阻力型风力机的形式和数量可根据实际需要确定。

本发明垂直轴风力机中所有零件的材料及尺寸均根据产品的技术要求确定。