一种垂直轴风力发电机的制作方法

本发明涉及风力发电，具体为一种垂直轴风力发电机。

背景技术：

1、垂直轴风力发电机是一种风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向的风力发电机设备，能够在风向改变的时候无需对风，而自行顺应着风向旋转；风力发电机多种多样，归纳起来可分为两类：水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机，是一种为了解决应急电源和边远地区供电而开发出来的发电产品。

2、然而传统的垂直轴风力发电机在使用时，仍然存在一定的局限性，易受强气流干扰和限制，无法在强对流的恶劣天气中灵活使用，对于特定环境下的适应能力较差；并且存电效率低，风能转化效果不佳，扇叶的稳定性不佳。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以实现：一种垂直轴风力发电机，包括发电主体，所述发电主体的顶部安装有主轴，该垂直轴风力发电机，还包括：

2、外壳机构，该外壳机构包裹安装在发电主体和主轴的外侧，通过将主轴包裹安装在外壳机构内侧的方式，规避主轴直接暴露在空气中而被雨雪侵袭的折损问题，同时也减少了主轴故障频出的风险；外壳机构的整体直径由下到上呈逐渐缩小状，使得外壳机构顶部在自身为曲面杆状结构设计的基础上，能够有效削弱风力对外壳机构的干扰与影响，避免外壳机构被强风侵袭时而增大叶片机构晃动的偏移角度，辅助降低叶片机构遭受强风侵袭的严重程度，同时也经由外壳机构顶部的转接头作为叶片机构在主轴上传动连接的接触结构，保障叶片机构与主轴正常传动的同时，降低主轴受外界风速引导的干扰；外壳机构用于将发电主体和主轴封装在其内部，所述外壳机构的顶端转动安装有转接头；

3、叶片机构，该叶片机构通过转接头转动安装在外壳机构上，叶片机构通过转接头与主轴固定连接，所述叶片机构能够随风速变化而调整角度；

4、储能蓄电池，该储能蓄电池安装在发电主体底部，发电主体通过主轴和转接头配合与叶片机构相连，利用风力驱动产生电能，所述储能蓄电池用于对发电主体产生的电能进行存储；

5、其中，外壳机构包括顶筒管，所述顶筒管转动安装在转接头底部，主轴通过转接头转动安装在顶筒管内侧中部，所述顶筒管的表面呈环状贴合安装有两组光伏组件，该光伏组件用于将太阳能转化为电能，所述主轴底部安装有转接组件，所述转接组件用于对主轴进行拨正。

6、优选的，所述外壳机构还包括底筒壳，所述底筒壳螺纹安装在顶筒管底部，所述底筒壳靠近底部的内壁上沿圆周固定连接有定位板，所述定位板的底端固定安装有隔盘，所述隔盘安装在发电主体与储能蓄电池之间，将发电主体与储能蓄电池隔开，保护储能蓄电池，所述储能蓄电池固定安装在底筒壳内侧底部，所述发电主体通过转接组件与主轴转动安装。

7、优选的，所述外壳机构还包括加固环，所述加固环上沿圆周交错布设有棱筋，该棱筋呈中空设置，相邻两组棱筋呈上下错位状固定连接在加固环上，所述加固环通过棱筋固定安装在底筒壳内壁上，所述加固环整体环绕包围在转接组件的四周，所述顶筒管的内壁上固定安装有两组逆变器，且逆变器与光伏组件对位安装，光伏组件通过逆变器与储能蓄电池相连接。

8、优选的，所述外壳机构还包括回弹组件，回弹组件安装在底筒壳内侧且靠近顶筒管的一端，所述回弹组件用于对底筒壳局部的回拉拨正，所述回弹组件包括模块体，所述模块体沿圆周均布在底筒壳内壁上，所述模块体在模块体内壁上形成上下两组环状结构，且每组环状结构的中部均固定连接有钢圈，且钢圈具备柔韧性，两组环状结构之间固定连接有环形叠簧，环形叠簧不与底筒壳内壁接触。

9、优选的，所述转接组件包括球头筒，所述球头筒为中空设置，所述球头筒固定安装在发电主体顶部，所述球头筒的顶部一体设置有球壳套，球壳套内侧滑动套装有交叉环件，交叉环件不与球壳套内壁直接接触，所述交叉环件的中部固定安装有轮盘轴承，所述主轴底部穿过轮盘轴承连接有轴接头，发电主体的顶部固定安装有联轴器，轴接头固定连接在联轴器上；

10、其中，球壳套的顶端开设有扩口端，扩口端用于为主轴底部在球壳套内提供安全偏斜空间。

11、优选的，所述转接组件还包括腰环，所述腰环固定套装在轴接头上，所述轴接头边侧不与球头筒内壁贴合接触，用于辅助交叉环件阻挡主轴带动轴接头过度偏离发电主体所在的中轴线，所述球头筒顶部设置有扣罩，所述扣罩螺纹安装在主轴上，所述扣罩的内侧沿圆周均布有橡胶撑，橡胶撑远离扣罩的一端固定连接有撑环，撑环套装在主轴上，通过橡胶撑作为支撑在撑环与扣罩之间的软连接支撑结构，保障扣罩整体呈雨伞状撑在球头筒上方的同时，能够有效将异物遮挡引导至球头筒的四周，规避异物向球头筒内的掉落隐患，确保球头筒内部对主轴的正常支撑保护好回正作用；其中，扣罩遮挡在球壳套顶部的扩口端，由扩口端作为主轴能够在球壳套顶端口处做远离中轴线的允许的偏斜变形范围。

12、优选的，所述外壳机构还包括：

13、热电组件，该热电组件安装在顶筒管内壁中部位置，所述热电组件用于将摩擦热能转化为电能，所述热电组件包括固定安装在顶筒管内壁中部的发电模块，所述发电模块的外表面沿圆周均布有热电堆，用于呈环状采集与转化热能至发电模块，借助发电模块在热电效应下产生电能，进行发电；发电模块的边侧环绕安装有导热环，整体呈现环状，为钢珠在导热环内做水平圆周滑动提供路径；所述导热环固定套装在顶筒管外侧，所述热电堆贯穿顶筒管与导热环相连接，方便及时将热能传递至发电模块上。

14、优选的，所述叶片机构包括中环架，所述中环架转动安装在顶筒管外侧中部，所述中环架的上下端对称安装有套环架，其数量为两组，两组所述套环架与中环架之间呈螺旋状固定安装有风叶，所述中环架上方的套环架通过转接头与主轴固定套接，中环架下方的套环架转动安装在顶筒管上。

15、优选的，所述中环架的外表面上沿圆周固定连接有三角板，三角板整体呈扁平状，减少风阻，且三角板数量为三组，所述三角板呈等边三角形布设在中环架上，利用三角形的稳定性，为风叶提供平稳支撑，保障风叶在旋转期间的顺畅运行；所述中环架的内壁上沿圆周均布有钢珠，所述中环架通过钢珠和导热环配合与顶筒管转动安装。

16、优选的，所述套环架的外表面上沿圆周固定连接有圆杆件，圆杆件整体呈曲面状设计，其数量为三组，且三组圆杆件呈等边三角形布设在套环架上，经由套环架和圆杆件表面均采用的曲面结构设计，减少两者旋转时的风阻的同时，还有效结合了穿缝的设置，来进一步降低套环架转动时的风阻，使得套环架能够在外壳机构上顺畅转动，降低了风阻对风能向电能转化的干扰；所述圆杆件与套环架连接处中间部位留设有水平穿缝，通过设置的水平穿缝方便气流通过，减小风阻，减轻套环架在旋转期间的阻力。

17、本发明提供了一种垂直轴风力发电机，具备以下有益效果：

18、一、该垂直轴风力发电机，削弱了叶片机构对于斜向风力的遮挡效果，使得叶片机构在外壳机构上旋转的更加稳定，将叶片旋转时的离心力分散在外壳机构上，并且通过单一的套环架借助转接头对主轴的传动方式，来削弱叶片旋转时的离心力对主轴干扰，使得本装置更加经久耐用，能够在同等风速下，有效提高发电机叶片机构的升阻比，增大风力机输出转矩，提高风力发电的效果。

19、二、该垂直轴风力发电机，通过主轴连同外壳机构适应如此强劲的风力，并在风力恢复能够正常运转的范围时，能够在主轴自身的回弹，以及回弹组件的回正作用下，及时将主轴和外壳机构回拉归位至垂直状态，保障发电机能够快速投入到风力发电工作中，确保发电机能够适应并应对突发的强气流天气，提高发电机的使用寿命和自我保护能力。

20、三、该垂直轴风力发电机，能够借助中环架内壁上的钢珠在导热环内侧的高速滑动所产生的热能，经由热电堆对该热能进行吸收，并结合发电模块的转换，来利用热电效应，将热能转化为电能输出至储能蓄电池中存储起来，实现对这种高速运转状态下的热能的有效转化与利用，在不影响发电机风力发电功能正常使用的前提下，额外增设了一种电能的存储收集方式，使得发电机不仅能够适用于各种地形和风速环境，还具备较高的能量转换效率，拓宽发电机的应用范围。

21、四、该垂直轴风力发电机，通过回弹组件的设置，具体结合模块体在顶筒管内壁上的圆周等间距布设，不过度增加顶筒管自身重量的同时，为顶筒管的内侧进行了弹性加固，还能够利用钢圈将沿圆周布设的各个模块体相互关联，以及结合环形叠簧扩展回弹组件的纵向弹性保护面积的基础上，使得顶筒管无论遭遇那个方位的强大风力侵袭时，都能够在钢圈的横向韧性联动牵拉下，以及在环形叠簧的纵向弹性回弹张拉作用的结合作用下，共同实现外壳机构的整体弹性回正功能。

22、五、该垂直轴风力发电机，提高了外壳机构中部位置的抗风压变形性能，能够提升外壳机构的整体抗强风的侵袭性能，能够提高外壳机构的整体柔韧性，能够提高外壳机构的整体被牵拉偏斜的韧性，提高了发电机整体对恶劣气流天气的适应能力，有效降低外壳机构的折损率。

23、六、该垂直轴风力发电机，通过固定安装在底筒壳内壁上的加固环和棱筋，能够对底筒壳直径由下至上逐渐缩小的过渡部分的结构强度进行加强，并通过在外壳机构内侧的局部增设这种简单的上下错落式的棱筋结构，增强直径缩小部位的结构强度的同时，还能够通过加固环来将沿圆周均布的各个棱筋之间相互关联起来，能够提高顶筒管中部偏下位置的抗风压变形性能。

24、七、该垂直轴风力发电机，能够有效借助加固环对力的横向传递作用，带动该棱筋两侧的其他棱筋一同发生偏斜变形，共同辅助该方位的棱筋抵御强风侵袭的作用效果，提高外壳机构的整体柔韧性的同时，也是能够辅助外壳机构快速回正到垂直轴向旋转状态，确保发电机能够快速适应如此强风侵袭的天气，并快速投入到风力发电的运作状态中。

25、八、该垂直轴风力发电机，能够及时从这种整体被强风侵袭，而发生局部倾斜变形的状态中脱离出，能够帮助叶片机构及时摆脱非正常运转状态，降低这种非正常运转状态对叶片机构的折损率，规避叶片机构与外壳机构非正常运转而发生的刺耳噪音，使得发电机能快速恢复至平稳的静音运行状态；能够保障发电机在使用期间，能够不受风向和风力的限制，可应用在不同风速的环境中使用。

26、九、该垂直轴风力发电机，通过安装在顶筒管上的光伏组件，此时的光伏组件具体为结构呈环状的光伏发电板，能够通过光伏发电板直接对太阳能的转化，来充分利用顶筒管上的有限空间，经由逆变器将其转化的电能传输并存储至储能蓄电池内，实现光伏组件对发电机风力发电期间所照射到的太阳能的能量转化，实现对太阳能这种清洁资源的辅助转化与利用，提高发电机的综合存电效率。