技术领域：
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机组。
背景技术：
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风力发电机是将风能转化为电能的装置，主要由叶片、发电机、机械部件和电气部件组成；目前风力发电机建设安装分散，不集中，费时费力，投资成本高，风力发电机用于捕获风的叶片形状又长又窄，运输不方便，而且采风率低，导致风能转化率低，虽然风力发电机中装设有用于随风向调节叶片朝向的调向器，但是在运行过程中，叶片的偏转能力有限，偏转效率低，仍然不能适应多变的风向，对风能不能高效利用，导致发电效率低下；当风级在4级以下时，由于目前的风力发电机风能利用率低，发电量达不到实际用电需求；即使当风级达到4级以上，并且风力发电机建设数量达到一定规模时，也不能满足一个地区或一个国家的用电需求。
技术实现要素：
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本实用新型的目的在于提供一种能够提高发电效率且增加发电量的垂直轴风力发电机组。
本实用新型由如下技术方案实施：一种垂直轴风力发电机组，其包括底座和固定于所述底座上的支撑架；所述支撑架内由下向上依次水平设有至少两层固定网架，每层所述固定网架的顶面和底面分别铺设固定有一块层节板，每相邻两层所述固定网架中心之间竖直转动设有一个风轮机构；两层所述固定网架之间沿所述风轮机构的周向固定有若干个与所述风轮机构的兜风槽一一对应的向外扩口的风洞，各所述风洞的出风口均沿所述风轮机构的周向向同一方向偏移设置，所述风洞的进风口向外延伸设置；所述风轮机构的风轮中心筒的动力输出端置于所述底座和底层的所述固定网架之间，且同轴套设固定有主动齿轮，所述底座和底层的所述固定网架之间水平转动设有与所述主动齿轮啮合传动连接的从动齿轮，所述从动齿轮的直径大于所述主动齿轮的直径；所述从动齿轮的齿轮轴与增速机的动力输入轴传动连接，所述增速机的动力输出轴与发电机的输入轴传动连接。
进一步地，所述风轮机构包括所述风轮中心筒和网架框体，在两层所述固定网架中心之间竖直设有转动的所述风轮中心筒，所述风轮中心筒的外壁围设固定有所述网架框体；所述网架框体的外壁竖直固定有若干个沿周向均布设置的侧翼，每相邻两个所述侧翼的顶端之间和底端之间分别固定有一块聚风板，每相邻两个所述侧翼、与两个所述侧翼对应的上下两块所述聚风板及两个所述侧翼之间的所述网架框体外壁围成一个所述兜风槽，所述兜风槽的内壁固定有兜风布。
进一步地，在每两个相邻的所述侧翼的外边缘之间固定有加强拉杆。
进一步地，最底层的所述固定网架的边缘固定有斜向下延伸的下兜风板，最顶层的所述固定网架的边缘固定有斜向上延伸的上兜风板。
进一步地，包括两层以上向上叠加的所述固定网架和一个以上所述风轮机构时，每个所述风轮机构的所述风轮中心筒同轴设置；每层所述固定网架的中心竖直穿设有与所述风轮中心筒同轴设置的连接轴组件，所述连接轴组件的轴套外壁与所述固定网架固定连接，所述连接轴组件的两端分别置于对应所述固定网架顶面所述层节板的上方和所述固定网架底面所述层节板的下方，且分别与上下对应的两个所述风轮中心筒的端部固定连接。
进一步地，所述连接轴组件包括连接轴和同轴套设于所述连接轴上的所述轴套；所述连接轴相对于所述轴套转动设置，每个所述固定网架的中心穿设固定有一个连接轴组件固定套，所述连接轴组件同轴穿设于所述连接轴组件固定套内，所述轴套的两端置于所述连接轴组件固定套的外部，且所述轴套的两端外壁分别通过角铁与所述连接轴组件固定套对应的两端连接，所述角铁的两侧分别开设有调节孔，所述角铁的两侧通过螺栓穿过所述调节孔分别与所述轴套和所述连接轴组件固定套螺接，所述螺栓的螺帽与所述角铁活动接触。
进一步地，所述风洞包括两块竖直固定于两层所述固定网架之间的限逆风壁，所述限逆风壁的上下两端分别与对应所述固定网架上的所述层节板固定连接；两块所述限逆风壁和相邻的上下两块所述层节板围成四周密闭的所述风洞。
本实用新型的优点：风轮机构的兜风槽上固定的兜风布围成半封闭区域，有利于提高捕风量；通过出风口沿风轮机构的周向向同一方向偏移的风洞，能够保证从任何方向吹来的风均会推动每个兜风槽的同一侧，使风轮机构始终朝同一方向转动，提高风能利用率，保证发电效率；风洞从进风口到出风口为缩口结构，能够提高风力的等级，有利于提高风轮机构的转速；风轮机构的动力输出端通过一组减速齿轮组与增速器传动连接，通过减速齿轮组增倍提高传递扭矩，通过增速器提高传递转速，有利于提高发电机的发电功率，进而提高发电量。
附图说明：
图1为实施例1的结构示意图。
图2为图1的内部结构示意图。
图3为实施例1底座、支撑架和固定网架的结构示意图。
图4为实施例1风洞结构示意图。
图5为实施例1风轮机构结构示意图。
图6为实施例1风洞和风轮机构的结构示意图。
图7为实施例2的结构示意图。
图8为图7的内部结构示意图。
图9为实施例2底座、支撑架和固定网架的结构示意图。
图10为图8的a局部放大图。
附图中各部件的标记如下：底座1、支撑架2、固定网架3、风轮机构4、风轮中心筒4.1、网架框体4.2、侧翼4.3、聚风板4.4、兜风槽4.5、风洞5、进风口5.1、出风口5.2、限逆风壁5.3、下兜风板6、上兜风板7、连接轴组件8、连接轴8.1、轴套8.2、连接轴组件固定套9、角铁10、调节孔11、加强拉杆12、主动齿轮13、从动齿轮14、增速机15、发电机16、离心离合器17、连接套18、刹车装置19、层节板20。
具体实施方式：
实施例1：如图1至图6所示，一种垂直轴风力发电机组，其包括底座1和固定于底座1上的支撑架2；支撑架2内由下向上依次水平设有两层固定网架3，每层固定网架3的顶面和底面分别铺设固定有一块层节板20，两层固定网架3中心之间竖直转动设有一个风轮机构4；风轮机构4包括风轮中心筒4.1和网架框体4.2，在两层固定网架3中心之间竖直设有转动的风轮中心筒4.1，风轮中心筒4.1的动力输出端置于底座1和底层的固定网架3之间，且同轴套设固定有主动齿轮13，底座1和底层的固定网架3之间水平转动设有与主动齿轮13啮合传动连接的从动齿轮14，从动齿轮14的齿轮轴与增速机15的动力输入轴传动连接，增速机15的动力输出轴与发电机16的输入轴传动连接，从动齿轮14的直径大于主动齿轮13的直径，通过主动齿轮13向从动齿轮14啮合传递动力的同时，增倍提高传递扭矩，有利于提高发电机16的发电功率，进而提高发电量；通过增速机15可以提高发电机16输入轴的转速，有利于提高发电量；增速机15的动力输出轴与发电机16的输入轴之间装设有离心离合器17，当风轮机构4在风力作用下转动，同时使增速机15转动到一定转速时，离心离合器17自动吸合，将动力传递到发电机16，发电机16开始启动进行发电；风轮中心筒4.1的外壁围设固定有网架框体4.2；固定网架3和网架框体4.2均为本实用新型的主要支撑结构，二者均采用网架式结构，在保证整体强度的前提下，降低材料使用成本，减轻重量，便于吊装施工；网架框体4.2的外壁竖直固定有若干个沿周向均布设置的侧翼4.3，每相邻两个侧翼4.3的顶端之间和底端之间分别固定有一块聚风板4.4，每相邻两个侧翼4.3、与两个侧翼4.3对应的上下两块聚风板4.4及两个侧翼4.3之间的网架框体4.2外壁围成一个兜风槽4.5，兜风槽4.5的内壁固定有兜风布，通过兜风槽4.5内固定的兜风布围成一个半封闭的区域，便于遮挡更多的风量，同时通过每层固定网架3上的层节板20可以起到挡风作用，有效避免风从固定网架3的顶部和底部逸出，提高风能利用率，更有利于提高发电量；兜风布为尼龙布或中的任意一种，投资成本低，当兜风布出现损坏时，可实现快速更换，使本实用新型快速恢复正常运行状态，保证发电效率；两层固定网架3之间沿风轮机构4的周向固定有若干个与兜风槽4.5一一对应的向外扩口的风洞5，风洞5包括竖直固定于两层固定网架3之间的限逆风壁5.3；限逆风壁5.3的上下两端分别与对应固定网架3上的层节板20固定连接；两块限逆风壁5.3和相邻的上下两块层节板20围成四周密闭的风洞5；各风洞5的出风口5.2均沿风轮机构4的周向向同一方向偏移设置，风洞5的进风口5.1向外延伸设置；每个风洞5的出风口5.2相对于对应的进风口5.1均沿风轮机构4的周向向同一方向偏移，保证风洞5的出风口5.2指向对应兜风槽4.5的同一侧翼4.3，由此，无论是什么风向，从每个风洞5的进风口5.1进入的风均会沿风轮机构4的周向向同一方向推动兜风布，通过限逆风壁5.3保证风沿风洞5始终固定吹向兜风槽4.5的一侧，进而保证从任何方向吹来的风均会推动风轮机构4始终朝固定方向转动，提高风能利用率，保证发电效率；而且风洞5从进风口5.1到出风口5.2为缩口结构，能够提高风力的等级，有利于提高风轮机构4的转速，进一步提高风能转化率；在每两个相邻的侧翼4.3的外边缘之间固定有加强拉杆12，通过加强拉杆12提高侧翼4.3的抗风强度，延长使用寿命。
最底层的固定网架3的边缘固定有斜向下延伸的下兜风板6，最顶层的固定网架3的边缘固定有斜向上延伸的上兜风板7；通过上兜风板7和下兜风板6更有利于将风聚集到该风力发电机组用聚风装置内，进一步提高风能利用率；本实施例的风力发电机组为中小型规模。
实施例2：如图7至图10所示，一种垂直轴风力发电机组，其包括底座1和固定于底座1上的支撑架2；其整体结构与实施例1基本相同，不同之处在于，支撑架2内由下向上依次水平设有四层固定网架3，风轮机构4为三个，每个风轮机构4的风轮中心筒4.1同轴设置；每层固定网架3的中心竖直穿设有与风轮中心筒4.1同轴设置的连接轴组件8，连接轴组件8的轴套8.2外壁与固定网架3固定连接，连接轴组件8的两端分别置于对应固定网架3顶面层节板20的上方和固定网架3底面层节板20的下方，且分别与上下对应的两个风轮中心筒4.1的端部固定连接；通过增加风轮机构4的数量，可以满足对供电需求更大的区域进行发电；增加风轮机构4数量的同时，也增加了固定网架3，由于固定网架3和风轮机构4的网架框体4.2均采用网架式结构，在保证整体强度的前提下，降低材料使用成本，网架式结构重量轻，便于吊装施工，而且对支撑架2施加的压力小，延长支撑架2的使用寿命。
增速机15设有两个动力输出轴，且分别并联传动连接若干个发电机16，当其中一台发电机16出现故障时，不影响其他发电机16正常发电；本实施例的风力发电机组能够通过扩大风轮机构4的尺寸，即加长风轮中心筒4.1、增加侧翼4.3和聚风板4.4的高度和宽度，加大兜风槽4.5的兜风面积，对应加大网架框体4.2和风洞5，以此建设达到大型的规模，当风级达到4级以上，建设数量达到一定规模，该风力发电机组装机容量可达到千兆瓦级，能够满足一个地区，甚至一个国家的用电需求，通过该风力发电机组可以直接向电网输送高压电，同时，该风力发电机组可以将部分输出的交流电，经充电器整流，再充电至蓄电瓶，实现电能储存的目的，可以作为备用。
连接轴组件8包括连接轴8.1和同轴套设于连接轴8.1上的轴套8.2；连接轴8.1相对于轴套8.2转动设置；连接轴8.1的两端分别设有外花键，连接轴8.1通过分别同轴套设于连接轴8.1两端的连接套18将相邻的两个风轮中心筒4.1进行连接，连接套18的一端内壁设有与连接轴8.1的外花键配合的内花键，连接套18的另一端通过螺栓与对应风轮中心筒4.1固定连接；每个固定网架3的中心穿设固定有一个连接轴组件固定套9，连接轴组件8同轴穿设于连接轴组件固定套9内，轴套8.2的两端置于连接轴组件固定套9的外部，且轴套8.2的两端外壁分别通过角铁10与连接轴组件固定套9对应的两端连接，角铁10的两侧分别开设有调节孔11，角铁10的两侧通过螺栓穿过调节孔11分别与轴套8.2和连接轴组件8固定套螺接，螺栓的螺帽与角铁10活动接触；最顶层固定网架3上方的连接轴8.1上和风轮中心筒4.1的动力输出端分别设有一个刹车装置19，刹车装置19为气胀式刹车或电动式刹车中的任意一种，当对该一种垂直轴风力发电机组进行检修时，通过控制刹车装置19使风轮中心筒4.1停止运转，便于检修；为了满足发电量，当安装多个风轮机构4时，保证每个风轮机构4的风轮中心筒4.1在同一轴线上至关重要，而本实用新型通过角铁10可以调整每个连接轴组件8的水平位置，进而能够有效保证每根风轮中心筒4.1处于竖直状态和保证各个风轮中心筒4.1的同轴度，进一步提高本实用新型的工作效率，达到提高发电量的目的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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。
1.一种垂直轴风力发电机组，其特征在于，其包括底座和固定于所述底座上的支撑架；所述支撑架内由下向上依次水平设有至少两层固定网架，每层所述固定网架的顶面和底面分别铺设固定有一块层节板，每相邻两层所述固定网架中心之间竖直转动设有一个风轮机构；两层所述固定网架之间沿所述风轮机构的周向固定有若干个与所述风轮机构的兜风槽一一对应的向外扩口的风洞，各所述风洞的出风口均沿所述风轮机构的周向向同一方向偏移设置，所述风洞的进风口向外延伸设置；所述风轮机构的风轮中心筒的动力输出端置于所述底座和底层的所述固定网架之间，且同轴套设固定有主动齿轮，所述底座和底层的所述固定网架之间水平转动设有与所述主动齿轮啮合传动连接的从动齿轮，所述从动齿轮的直径大于所述主动齿轮的直径；所述从动齿轮的齿轮轴与增速机的动力输入轴传动连接，所述增速机的动力输出轴与发电机的输入轴传动连接。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述风轮机构包括所述风轮中心筒和网架框体，在两层所述固定网架中心之间竖直设有转动的所述风轮中心筒，所述风轮中心筒的外壁围设固定有所述网架框体；所述网架框体的外壁竖直固定有若干个沿周向均布设置的侧翼，每相邻两个所述侧翼的顶端之间和底端之间分别固定有一块聚风板，每相邻两个所述侧翼、与两个所述侧翼对应的上下两块所述聚风板及两个所述侧翼之间的所述网架框体外壁围成一个所述兜风槽，所述兜风槽的内壁固定有兜风布。
3.根据权利要求2所述的一种垂直轴风力发电机组，其特征在于，在每两个相邻的所述侧翼的外边缘之间固定有加强拉杆。
4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机组，其特征在于，最底层的所述固定网架的边缘固定有斜向下延伸的下兜风板，最顶层的所述固定网架的边缘固定有斜向上延伸的上兜风板。
5.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机组，其特征在于，包括两层以上向上叠加的所述固定网架和一个以上所述风轮机构时，每个所述风轮机构的所述风轮中心筒同轴设置；每层所述固定网架的中心竖直穿设有与所述风轮中心筒同轴设置的连接轴组件，所述连接轴组件的轴套外壁与所述固定网架固定连接，所述连接轴组件的两端分别置于对应所述固定网架顶面所述层节板的上方和所述固定网架底面所述层节板的下方，且分别与上下对应的两个所述风轮中心筒的端部固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述连接轴组件包括连接轴和同轴套设于所述连接轴上的所述轴套；所述连接轴相对于所述轴套转动设置，每个所述固定网架的中心穿设固定有一个连接轴组件固定套，所述连接轴组件同轴穿设于所述连接轴组件固定套内，所述轴套的两端置于所述连接轴组件固定套的外部，且所述轴套的两端外壁分别通过角铁与所述连接轴组件固定套对应的两端连接，所述角铁的两侧分别开设有调节孔，所述角铁的两侧通过螺栓穿过所述调节孔分别与所述轴套和所述连接轴组件固定套螺接，所述螺栓的螺帽与所述角铁活动接触。
7.根据权利要求1至6任一所述的一种垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述风洞包括两块竖直固定于两层所述固定网架之间的限逆风壁，所述限逆风壁的上下两端分别与对应所述固定网架上的所述层节板固定连接；两块所述限逆风壁和相邻的上下两块所述层节板围成四周密闭的所述风洞。
技术总结