一种垂直轴传动结构的制作方法

1.本发明涉及发电装置技术领域，更具体地说，是涉及一种垂直轴传动结构。


背景技术：

2.风力发电机作为可再生的清洁能源，并且节能环保，应用越来越多，其也是未来能源的最主要的组成部分。
3.现有技术中的垂直轴风力发电机易于引起共振和机械疲劳，包括垂直轴传动结构在转动过程中，由于具有较大的摩擦力，导致垂直轴传动结构转动的效率低，进而影响了发电效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种垂直轴传动结构，以解决现有技术中垂直轴传动结构易于引起风力机共振和疲劳的问题，进而解决传动效率低的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
6.一方面，本发明提供一种垂直轴传动结构，设于风轮结构的中央，所述垂直轴传动结构包括：
7.支撑底座；
8.电机，所述电机设于所述支撑底座上并与所述支撑底座连接；
9.传动机构，所述传动机构设于所述电机的上方并与所述电机的电机转轴连接，且所述传动机构与所述风轮结构连接；
10.磁悬浮轴承，所述磁悬浮轴承设于所述支撑底座与所述风轮结构之间，并与所述支撑底座与所述风轮结构均连接。
11.根据上述所述的垂直轴传动结构，所述磁悬浮轴承包括：
12.定子，所述定子上设有永磁体，所述定子与所述支撑底座连接；
13.转子，所述转子上设有永磁体，所述转子设于所述定子的上方并与所述风轮结构连接，且所述定子和所述转子之间相斥并具有第一间隙，所述转子在所述风轮结构的作用下可相对所述定子转动。
14.根据上述所述的垂直轴传动结构，所述磁悬浮轴承还包括辅助承重轴承，所述辅助承重轴承设于所述定子的内侧壁；
15.所述磁悬浮轴承还包括承接部，所述承接部设于所述转子的内侧壁；
16.所述辅助承重轴承与所述承接部具有第二间隙，且所述第二间隙小于所述第一间隙。
17.根据上述所述的垂直轴传动结构，所述磁悬浮轴承的外围套设有挡板。
18.根据上述所述的垂直轴传动结构，所述风轮结构包括风轮组件，所述风轮组件包括横支架，所述横支架上的中部设有通孔；
19.所述传动机构包括行星齿轮组，所述行星齿轮组设于所述通孔内并与通孔壁连
接，所述电机转轴与所述行星齿轮组连接。
20.根据上述所述的垂直轴传动结构，所述行星齿轮组包括齿圈、太阳齿轮、小行星齿轮，所述齿圈内设有所述太阳齿轮，所述太阳齿轮的外围至少设有一个所述小行星齿轮，所述小行星齿轮与所述太阳齿轮、所述齿圈分别啮合，所述电机转轴端部与所述太阳轮轴连接。
21.根据上述所述的垂直轴传动结构，所述小行星齿轮通过行星轴与所述支撑底座连接。
22.根据上述所述的垂直轴传动结构，所述垂直轴传动结构还包括制动机构，所述制动机构用于控制所述电机停止转动。
23.根据上述所述的垂直轴传动结构，所述制动机构为电动制动机构，且包括：
24.制动电机；
25.制动带，所述制动带围设于所述电机转轴的外部，且所述制动带与所述制动电机连接。
26.根据上述所述的垂直轴传动结构，所述制动机构为手动制动机构，且包括至少两个刹车组件，每一所述刹车组件包括：
27.刹车夹钳，用于抱住电机转轴；
28.v型杠杆件，所述v型杠杆件的一端与所述刹车夹钳连接，所述v型杠杆件的另一端用于连接制动手柄；
29.弹性部件，所述弹性部件与所述v型杠杆件连接。
30.本发明提供的垂直轴传动结构的有益效果至少在于：
31.(1)本发明提供的垂直轴传动结构，通过磁悬浮轴承的设置，使得风轮结构在外部微推力(微风力或者微水力)的作用下也可以有效的转动，从而实现电机在外部微推力情况下也能旋转发电，进而提高了发电效率，并实现了低能耗、低成本。
32.(2)本发明提供的垂直轴传动结构，通过设置横臂支架、磁悬浮轴承、行星齿轮，增强了与风轮结构的连接传动，改善了垂直轴风力机的机械疲劳的问题，进而使得风轮结构在转动过程中更加的平稳。
33.(3)本发明提供的垂直轴传动结构，通过采用磁悬浮轴承，实现了无磨损、无接触，进而避免了应用了垂直轴风力发电机产生共振现象，进而提高了发电装置的稳定性、可靠性。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明实施例提供的垂直轴传动结构的结构示意图；
36.图2为应用本发明实施例垂直轴传动结构的发电装置的结构示意图一；
37.图3为本发明实施例提供的制动机构的结构示意图。
38.其中，图中各附图标记：
39.40.具体实施方式
41.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
42.需要说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.请参阅图1，本实施例提供了一种垂直轴传动结构10，设于风轮结构20 的中央，所述垂直轴传动结构10包括：支撑底座110；电机120，所述电机120 设于所述支撑底座110上并与所述支撑底座110连接；传动机构130，所述传动机构130设于所述电机120的上方并与所述电机120的电机转轴121连接，且所述传动机构130与所述风轮结构20连接；磁悬浮轴承140，所述磁悬浮轴承140设于所述电机转轴121的外围，所述磁悬浮轴承140设于所述支撑底座 110与所述风轮结构20之间，并与所述支撑底座110与所述风轮结构20均连接。
44.本实施例提供的垂直轴传动结构10的工作原理如下：
45.本实施例提供的垂直轴传动结构10，由于风轮结构20与传动机构130连接、传动机构130与电机转轴121连接，在外部推力(风力或者水力)的作用下，风轮结构20被外部推力推动而转动，风轮结构20通过传动机构130联动电机转轴121转动，进而使得电机120实现风力发电；同时，由于在支撑底座 110与风轮结构20之间还设置了磁悬浮轴承140，由于磁悬浮轴承140具有无磨损、无润滑、发热少、无功耗等特点，通过磁悬浮轴承140的作用，可以使得风轮结构20在外部微推力(微风力或者微水力)的作用下便可以实现风轮结构20的有效转动，从而实现电机120在外部微推力情况下也能旋转发电，实现了低能耗、低成本。
46.本实施例提供的垂直轴传动结构10的有益效果至少在于：
47.(1)本实施例提供的垂直轴传动结构10，通过磁悬浮轴承140的设置，使得风轮结构20在外部微推力(微风力或者微水力)的作用下也可以有效的转动，从而实现电机120在外部微推力情况下也能旋转发电，进而提高了发电效率，并实现了低能耗、低成本。
48.(2)本实施例提供的垂直轴传动结构10，通过设置磁悬浮轴承140，增加了与风轮结构20的连接位置，进而使得风轮结构20在转动过程中更加的平稳。
49.(3)本实施例提供的垂直轴传动结构10，通过采用磁悬浮轴承140，实现了无磨损、无接触，进而避免了应用了垂直轴传动结构10的发电装置100产生共振现象，进而提高了发电装置100的稳定性、可靠性。
50.在一较佳实施例中，请继续参阅图1，所述磁悬浮轴承140包括：定子141，所述定子141呈环形，所述定子141上设有永磁体，所述定子141与所述支撑底座110连接；转子142，所述转子142呈环形，所述转子142上设有永磁体，所述转子142设于所述定子141的上方并与所述风轮结构20连接，且所述定子 141和所述转子142之间相斥并具有第一间隙143，所述转子142在所述风轮结构20的作用下可相对所述定子141转动。
51.在外部微推力(微风力或者微水力)作用下，风轮结构20受力，由于转子 142与定子141在磁场的作用下相斥并具有第一间隙143，因此风轮结构20便可以轻松带动转子142相对定子141转动，并使得转子142与定子141始终保持具有第一间隙143，并且转子142与定子141无接触、无摩擦，进而实现更加高效的通过传动机构130联动电机转轴121转动，实现发电。本实施例提供的磁悬浮轴承140结构简单、运行平稳。
52.可选的是，第一间隙143的尺寸范围值为8mm～12mm。可选的是，第一间隙143的尺寸为10mm。应该理解的是，第一间隙143的尺寸并限于为上述情形，还可以是其他情形，此处不做限制。
53.在一较佳实施例中，请继续参阅图1，所述磁悬浮轴承140还包括辅助承重轴承144，所述辅助承重轴承144设于所述定子141的内侧壁；所述磁悬浮轴承140还包括承接部145，所述承接部145设于所述转子142的内侧壁；所述辅助承重轴承144与所述承接部145具有第二间隙146，且所述第二间隙146 小于所述第一间隙143。
54.磁悬浮轴承140在正常情况下(未失磁的情况下)，转子142相对定子141 转动，并且转子142与定子141之间始终保持具有第一间隙143。当转子142 与定子141在失磁的情况下，转子142朝向定子141运动，直至设于转子142 内侧的承接部145、与设于定子141内侧壁的辅助承重轴承144连接，并且由于在未失磁的情况下，辅助承重轴承144与承接部145之间具有的第二间隙146 小于第一间隙143，因此，当承接部145与辅助承重轴承144连接时，其转子 142和定子141之间还具有间隙，方便实现承接部145与辅助承重轴承144配合，使得风
轮结构20在风力或者水力的作用下还可以带动转子142相对定子 141转动。可见，通过设置承接部145和辅助承重轴承144，从整体上提高了垂直轴传动结构10的稳定性，且结构简单，同时承接部145还用于对转子142 的转动轨迹进行限位。
55.可选的是，第二间隙146的尺寸范围值为4mm～6mm。可选的是，第二间隙146的尺寸为5mm。应该理解的是，第二间隙146的尺寸并限于为上述情形，还可以是其他情形，此处不做限制。
56.在一较佳实施例中，请继续参阅图1，所述磁悬浮轴承140的外围套设有挡板147，用于遮挡灰尘，放置灰尘进入磁悬浮轴承140。
57.在一较佳实施例中，请继续参阅图1和图2，所述垂直轴传动结构设置所述风轮结构20与塔筒30的之间进行连接，所述传动机构130包括行星齿轮组 131，所述行星齿轮组131设于所述通孔内并与通孔壁连接，所述电机转轴121 与所述行星齿轮组131连接。
58.由于传动机构130包括行星齿轮组131，其行星齿轮组131通过与风轮结构20的横支架211内的齿圈配合进行连接传动，并且行星齿轮组131同时还与电机转轴121连接，从而使得组件210在外部推力(风力或者水力)作用下，横支架211联动行星齿轮组131转动，行星齿轮组131联动电机转轴121转动，从而实现驱动电机120工作发电，且结构简单，并且采用行星齿轮组131可以提高电机120的传动比，进而提高电机120的发电效率。
59.在一较佳实施例中，请继续参阅图1，所述行星齿轮组131包括齿圈1311、太阳齿轮1312、小行星齿轮组1313，所述齿圈1311内设有所述太阳齿轮1312，所述太阳齿轮1312的外围至少设有一个所述小行星齿轮组1313，所述小行星齿轮组1313与所述太阳齿轮1312、所述齿圈1311分别啮合，所述电机转轴121 端部的齿轮部与所述太阳齿轮1312啮合。
60.在一较佳实施例中，请继续参阅图1，所述小行星齿轮组1313通过行星轴 13131与所述支撑底座110连接。从而使得整个行星齿轮组131更加稳定的连接在横支架211的通孔内。
61.可选的是，所述太阳齿轮1312的外围设有三个所述小行星齿轮组1313，且三个小行星齿轮组1313均匀的环设于所述太阳齿轮1312的外围。应当理解的是，太阳齿轮1312的外围的小行星齿轮组1313的数量并不限于为上述的三个，还可以是其他数值，例如四个等，此处不做限制。
62.在一较佳实施例中，请继续参阅图1，所述垂直轴传动结构10还包括制动机构150，所述制动机构150用于控制所述电机120停止转动。
63.在一较佳实施例中，请继续参阅图1，所述制动机构150可以是采用电动制动机构，包括：制动电机151；制动带152，所述制动带152围设于所述电机转轴121的外部，且所述制动带152与所述制动电机151连接。当需要控制电机120停止转动时，通过控制制动电机151调节制动带152，使得制动带152 抱紧所述电机转轴121，实现制止电机120继续转动，进而实现控制电机120 停止转动，其制动机构150结构简单，使用方便。
64.在另一较佳实施例中，请参阅图3，所述制动机构150采用手动制动机构，包括至少两个刹车组件，每一所述刹车组件包括：刹车夹钳153，用于抱住电机转轴121；v型杠杆件154，所述v型杠杆件154的一端与所述刹车夹钳153 连接，所述v型杠杆件154的另一端用于连接制动手柄31；弹性部件155，所述弹性部件155与所述v型杠杆件154连接。可选的是，请参阅图2，制动手柄131设置于塔筒30上，通过塔筒30上设置的维护窗口33方便操作人员手
动操作制动手柄，所述制动手柄31通过钢丝32与v型杠杆件154连接。当需要控制电机120停止转动时，操作人员操作制动手柄131，制动手柄131连接的 v型杠杆件154的一端被拉动，进而使得v型杠杆件154与刹车夹钳153连接的一端也被拉动，从而带动刹车夹钳153运动并抱住电机转轴121，此时弹性部件155产生了弹性形变，当再次操作制动手柄31时，弹性部件155恢复弹性形变，并带动v型杠杆件154、刹车夹钳153恢复至原位。
65.可选的是，刹车夹钳153用于抱住电机转轴121的部位呈内凹弧形，其内凹弧形处设有刹车垫156，其可以使得刹车夹钳153紧紧的抱住电机转轴121 实现控制电机转轴121停止转动。
66.可选的是，如图1所示，所述支撑底座110包括：支撑底板111，所述支撑底板111与所述塔筒30连接，所述电机120设于所述支撑底板111上并与所述支撑底板111连接；支撑部112，所述支撑部112设于支撑底板111上并与所述支撑底板111连接，所述磁悬浮轴承140设于所述支撑部112上并与所述支撑部112连接；支撑架113，所述支撑架113设于所述支撑底板111上并与所述支撑底板111连接，所述传动机构130通过行星轴13131与支撑架113连接。可选的是，所述电机120设于所述支撑架113与所述支撑底板111形成的腔位内，所述电机转轴121穿出所述支撑架113与所述传动机构130连接。
67.在一较佳实施例中，请参阅图2，所述发电装置100还包括塔筒30和底座 40，所述塔筒30设于所述底座40上方并与所述底座40连接，所述垂直轴传动结构10设于所述塔筒30的顶端并与所述塔筒30连接，所述风轮结构20设于所述垂直轴传动结构10的上方并与所述垂直轴传动结构10连接。
68.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。