一种垂直轴风力发电机 【技术领域】
本发明涉及垂直轴风力发电机。
背景技术
目前采用并网发电的大型垂直轴风力发电机还存在很多问题，而这些难题都是由于自然风存在许多的不稳定性所引起的。在低风速时，大型的垂直风力发电机难以启动，或者根本无法启动，导致发电机白白浪费了资源；在正常风速时，大型的垂直风力发电机虽然能够启动并工作，但是发电机的发电效率不高，往往是没有达到满发的状态；在超大风时，发电机的转速明显加快，甚至超过了发电机本身的额定功率，这时候的发电机处于危险状态，发电机部件有可能会被损坏，而超高的功率输出同时也存在一定的危险。另外，因为自然风会无时无刻的存在小风、低风速或者高风速，导致发电机的发电功率极其不稳定，接入电网时会对电网造成冲击。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是提供一种垂直轴风力发电机，能够在低风速时启动发电机，在正常状态下帮助发电机达到满发功率，在超大风速时能够限制发电机的转速，保证了发电机的在外界不稳定因素下都能工作在正常状态，使其发电功率对电网不会造成冲击。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种垂直轴风力发电机，包括塔柱、储气罐；所述塔柱上设有第一叶片组、叶轮动力机、发电机；所述叶轮动力机包括第二叶片组、风罩；在第一叶片组与塔柱之间设有使第一叶片组围绕塔柱旋转的第一枢接装置，在第二叶片组与塔柱之间设有使第二叶片组围绕塔柱旋转的第二枢接装置，所述第一叶片组与第二叶片组旋转带动发电机转子旋转；所述储气罐与叶轮动力机之间设有进风管，所述叶轮动力机上设有进风口和出风口，进风管与进风口连接。
在晚上电网电量富余时，利用与电网连接的空气压缩机对储气罐进行压缩空气，使一部分的电能转换成为具有内能的高压气体，完成了电能向内能的转换。高压气体被储存在储气罐中，等到白天电网电量紧缺且自然风力较小，第一叶片组不能使发电机达到满发状态时，释放储气罐中的高压气体，这部分的高压气体经管道被输送至叶轮动力机中，通过进风口进入到风罩内，并利用其形成的强大气流推动第二叶片组转动，由于第二叶片组能够带动发电机转子转动，第二叶片组的转动的同时也带动了发电机转子的转动，一定程度上加快了发电机转子的转动速度，即使发电机的发电量增加，完成了内能向风能的转换。这样一来，可令发电机始终处于满发的状态，发电机就可以对电网提供持续稳定的电能，完成了风能向电能的转换。本发明的垂直轴风力发电机经过了电能-内能-风能-电能的转换，能够在电网电量富余时以其他形式储存其一部分的能量，在电网电量紧缺时能够持续稳定的将电能回馈到电网中，实现平衡电网的目的。
另外，在低风速发电机难以启动时，储气罐可向第二叶片组动力机吹气，利用高压气体在风罩内形成的强大气流来推动第二叶片组的转动，从而带动发电机转动，完成发电机在低风速的启动。启动后的发电机由于发电功率比较低，此时也可以利用储气罐中的高压气体使发电机的转速达到额定转速，即使发电机工作在满发状态，从而发电机接入电网时不会对电网造成冲击。
在超大风速时，发电机转子在叶片的带动下速度会越来越高，甚至会超过发电机本身的额定转速，有可能会给发电机本身造成损坏，发电机的发电功率也会超过额定功率，发电机产生的超高电压一定程度上存危险，且接入电网时会对电网产生一个强烈的冲击，严重影响电网的稳定性。此时，空气压缩储能系统可作为刹车装置使用，储气罐中的高压气体通过管道进入风罩内，气管的喷气方向与第二叶片组的旋转方向相反，相当于对第二叶片组施加了一个相反的推力，该推力能够抑制第二叶片组的旋转，可使第二叶片组的速度减缓，从而达到了限制发电机转子速度的目的。可把超额定功率运行地发电机限制到只能工作在额定功率下，即使发电机工作在满发状态，从而发电机接入电网时不会对电网造成冲击。
叶轮动力机吸收高压气体的能量后，高压气体从叶轮动力机上的出气口排出，可在出气口上连接管道，管道的出口伸入到发电机内部，从叶轮动力机排出的高压气体经管道被输送至发电机中，这部分的气体对发电机内部构件进行吹气，一定程度上可以加快发电机的散热。
作为进一步改进，所述管道与进风口连接处设有增压器。使进入风罩内的气体气压更高，对第一叶片组的作用更明显。
作为进一步改进，所述叶轮动力机设置在第一叶片组与发电机之间，且所述发电机为外转子发电机；所述发电机转子下方设有第一轴承，发电机转子与第二叶片组之间设有第二轴承，第二叶片组与第一叶片组之间设有第三轴承，所述第一叶片组上方设有第四轴承；第二轴承与第三轴承构成第二枢接装置，第三轴承与第四轴承构成第一枢接装置；发电机转子下端与第一轴承固定连接，上端与第二轴承固定连接；第二叶片组下端与第二轴承固定连接，上端与第三轴承固定连接；第一叶片组下端与第三轴承固定连接，上端与第四轴承固定连接；第一叶片组、第二叶片组，发电机转子成为一体化结构；所述发电机下方设有支撑平台，所述风罩下端向下延伸设有三根以上的支撑杆，所述支撑杆下端与支撑平台接触。
作为进一步改进，所述叶轮动力机设置在第一叶片组与发电机之间，且所述发电机为内转子发电机；所述发电机转子下方设有第一轴承，发电机转子与第二叶片组之间设有第二轴承，第二叶片组与第一叶片组之间设有第三轴承，所述第一叶片组上方设有第四轴承；第二轴承与第三轴承构成第二枢接装置，第三轴承与第四轴承构成第一枢接装置；发电机转子下端与第一轴承固定连接，上端与第二轴承固定连接；第二叶片组下端与第二轴承固定连接，上端与第三轴承固定连接；第一叶片组下端与第三轴承固定连接，上端与第四轴承固定连接；第一叶片组、第二叶片组，发电机转子成为一体化结构；所述发电机下方设有支撑平台，发电机定子下端与支撑平台接触；所述风罩下端延伸设有三根以上的支撑杆，所述支撑杆下端与支撑平台接触。
作为进一步改进，所述叶轮动力机设置在第一叶片组上方，且所述发电机为外转子发电机；所述发电机转子下方设有第一轴承，发电机转子与第一叶片组之间设有第二轴承，第一叶片组与第二叶片组之间设有第三轴承，所述第二叶片组上方设有第四轴承；第三轴承与第四轴承构成第二枢接装置，第二轴承与第三轴承构成第一枢接装置；发电机转子下端与第一轴承固定连接，上端与第二轴承固定连接；第一叶片组下端与第二轴承固定连接，上端与第三轴承固定连接；第二叶片组下端与第三轴承固定连接，上端与第四轴承固定连接；第一叶片组、第二叶片组，发电机转子成为一体化结构；所述风罩上端与塔柱固定连接。
作为进一步改进，所述叶轮动力机设置在第一叶片组上方，且所述发电机为内转子发电机；所述发电机转子下方设有第一轴承，发电机转子与第一叶片组之间设有第二轴承，第一叶片组与第二叶片组之间设有第三轴承，所述第二叶片组上方设有第四轴承；第三轴承与第四轴承构成第二枢接装置，第二轴承与第三轴承构成第一枢接装置；发电机转子下端与第一轴承固定连接，上端与第二轴承固定连接；第一叶片组下端与第二轴承固定连接，上端与第三轴承固定连接；第二叶片组下端与第三轴承固定连接，上端与第四轴承固定连接；第一叶片组、第二叶片组，发电机转子成为一体化结构；所述发电机下方设有支撑平台，发电机定子下端与支撑平台接触；所述风罩上端与塔柱固定连接。
作为进一步改进，所述叶轮动力机设置在发电机下方，且所述发电机为外转子发电机；所述第二叶片组转子下方设有第一轴承，发电机转子与第二叶片组之间设有第二轴承，发电机转子与第一叶片组之间设有第三轴承，所述第一叶片组上方设有第四轴承；第一轴承与第二轴承构成第二枢接装置，第三轴承与第四轴承构成第一枢接装置；发电机转子下端与第二轴承固定连接，上端与第三轴承固定连接；第一叶片组下端与第三轴承固定连接，上端与第四轴承固定连接；第二叶片组下端与第一轴承固定连接，上端与第二轴承固定连接；第一叶片组、第二叶片组，发电机转子成为一体化结构；所述风罩下端与塔柱固定连接。
作为进一步改进，所述叶轮动力机设置在放电机下方，且所述发电机为内转子发电机；所述第二叶片组转子下方设有第一轴承，发电机转子与第二叶片组之间设有第二轴承，发电机转子与第一叶片组之间设有第三轴承，所述第一叶片组上方设有第四轴承；第一轴承与第二轴承构成第二枢接装置，第三轴承与第四轴承构成第一枢接装置；发电机转子下端与第二轴承固定连接，上端与第三轴承固定连接；第一叶片组下端与第三轴承固定连接，上端与第四轴承固定连接；第二叶片组下端与第一轴承固定连接，上端与第二轴承固定连接；第一叶片组、第二叶片组，发电机转子成为一体化结构；所述叶轮动力机下方设有支撑平台，发电机定子下端和风罩下端与支撑平台接触。
作为进一步改进，所述发电机定子上设有贯穿定子上下的风道；所述出风口处连接有排风管，所述排风管伸入发电机内，并与各个风道相接。从风罩内排出的高压气体通过排风管进入到发电机内部，对发电机内部构件进行吹气，加快了发电机的散热。
作为进一步改进，塔柱上设有控制器，第一叶片组上设有速度传感器，进风管上设有电磁阀，所述速度传感器、电磁阀均与控制器连接。速度传感器测量出第一叶片组的旋转速度，并将信号回馈到控制器中，控制器将该信号与预设信号进行比较，控制电磁阀的流量。
本发明的另一技术方案是：一种垂直轴风力发电机的工作方法，包括塔柱、储气罐；所述塔柱上设有第一叶片组、叶轮动力机、发电机；所述叶轮动力机包括第二叶片组、风罩；在第一叶片组与塔柱之间设有使第一叶片组围绕塔柱旋转的第一枢接装置，在第二叶片组与塔柱之间设有使第二叶片组围绕塔柱旋转的第二枢接装置，所述第一叶片组与第二叶片组旋转带动发电机转子旋转；所述储气罐与叶轮动力机之间设有进风管，所述叶轮动力机上设有进风口和出风口，进风管与进风口连接；在风力不足发电机不能达到满发的情况下，释放储气罐中的高压气体，高压气体沿着进风管被输送至叶轮动力机的进风口，该部分的高压气体在风罩内形成强大的气流，并在第二叶片组上形成推力，加快了发电机转子的转动速度，使处于弱风下的发电机达到满发状态。
作为改进，在低风速发电机难以启动时，释放储气罐中的高压气体，高压气体沿着进风管被输送至叶轮动力机的进风口，该部分的高压气体在风罩内形成强大的气流，推动第二叶片组的转动，通过第一叶片组和第二叶片组的共同作用实现发电机的启动。
作为改进，在超大风并使发电机转速超过而定转速的情况下，释放储气罐中的高压气体，高压气体沿着进风管被输送至叶轮动力机的进风口，该部分的高压气体在风罩内形成强大的气流，该部分气流反向作用在第二叶片组上，对与发电机转子连接的第二叶片组形成一个阻力，限制了发电机转子速度的最大值，使发电机处于安全的发电状态。
作为改进，所述出风口通过排风管伸入到发电机内部，从风罩内排出的高压气体通过排风管进入到发电机内部，对发电机内部构件进行吹气，加快了发电机的散热。
作为改进，塔柱上设有控制器，第一叶片组上设有速度传感器，进风管上设有电磁阀，所述速度传感器、电磁阀均与控制器连接；速度传感器测量出第一叶片组的旋转速度，并将信号回馈到控制器中，控制器将该信号与预设信号进行比较，控制电磁阀的流量。
本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：
1)能够在低风速第一叶片组能以启动发电机时，第二叶片组可作为辅助启动，在第一叶片组和第二叶片组的共同带动下，发电机可以做到轻松启动；
2)发电机在正常运行状态下，通过利用高压气体推动第二叶片组，从而拖动发电机转子增速，使发电机达到满发功率状态；
3)在超大风速时，通过利用高压气体反向推动第二叶片组，从而抑制发电机转子速度的增加，使发电机转子恢复到额定转速状态，使其发电功率对电网不会造成冲击；
4)从叶轮动力机排出的高压气体通过管道直接进入到发电机内部，对发电机内部构件进行吹气，加快了发电机的散热。
说明书附图
图1为实施例1剖视图；
图2为实施例2剖视图；
图3为实施例3剖视图；
图4为实施例4剖视图；
图5为实施例5剖视图；
图6为实施例6剖视图；
图7为实施例7剖视图；
图8为实施例8剖视图；
图9为实施例9剖视图；
图10为实施例10剖视图；
图11为实施例11剖视图；
图12为实施例12剖视图；
图13为本发明电气连接图。
【具体实施方式】
下面结合说明附图对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述塔柱2上设有控制器(未标示)；所述第一叶片组1上设有速度传感器(未标示)；速度传感器与控制器连接。所述叶轮动力机5包括第二叶片组52、用于包围第二叶片组的风罩51。所述叶轮动力机5设置在第一叶片组1与发电机4之间，且所述发电机4为外转子发电机。所述发电机转子41下方设有第一轴承7，发电机转子41与第二叶片组52之间设有第二轴承8，第二叶片组52与第一叶片组1之间设有第三轴承9，所述第一叶片组1上方设有第四轴承10。第一轴承7、第二轴承8、第三轴承9和第四轴承10均固定套在塔柱2上，且第二轴承8与第三轴承9构成第二枢接装置，第三轴9承与第四轴承10构成第一枢接装置。发电机转子41下端与第一轴承7固定连接，上端与第二轴承8固定连接；第二叶片组52下端与第二轴承8固定连接，上端与第三轴承9固定连接；第一叶片组1下端与第三轴承9固定连接，上端与第四轴承10固定连接。第二叶片组52通过与第二枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，第一叶片组1通过与第一枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，且第一叶片组1、第二叶片组52，发电机转子41相互连接成为一体化结构，三者具有相同速度。所述发电机4下方设有支撑平台6，所述风罩51下端向下延伸设有三根以上的支撑杆18，所述支撑杆18下端与支撑平台6接触。所述储气罐3与叶轮动力机5之间设有进风管14，所述叶轮动力机5上设有进风口12和出风口13，从储气罐3出来的进风管14伸入中空的塔柱2中并向上延伸至叶轮动力机5处与开设在塔柱2上的进风口12连接。所述进风口12处设有增压器16和电磁阀11，电磁阀11与控制连接。所述开设在塔柱上的出风口13处同样连接有排风管15，排风管15向下延伸至发电机处并穿过塔柱伸入发电机4内部，最后与发电机定子42上的风道17相通。
实施例2
如图2所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述塔柱2上设有控制器(未标示)；所述第一叶片组1上设有速度传感器(未标示)；速度传感器与控制连接。所述叶轮动力机5包括第二叶片组52、用于包围第二叶片组52的风罩51。所述叶轮动力机5设置在第一叶片组1与发电机4之间，且所述发电机4为内转子发电机。所述发电机转子41下方设有第一轴承7，发电机转子41与第二叶片组52之间设有第二轴承8，第二叶片组52与第一叶片组1之间设有第三轴承9，所述第一叶片组1上方设有第四轴承10。第一轴承7、第二轴承8、第三轴承9和第四轴承10均固定套在塔柱2上，且第二轴承8与第三轴承9构成第二枢接装置，第三轴承9与第四轴承10构成第一枢接装置。发电机转子41下端与第一轴承7固定连接，上端与第二轴承8固定连接；第二叶片组52下端与第二轴承8固定连接，上端与第三轴承9固定连接；第一叶片组1下端与第三轴承9固定连接，上端与第四轴承10固定连接。第二叶片组52通过与第二枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，第一叶片组1通过与第一枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，且第一叶片组1、第二叶片组52，发电机转子41相互连接成为一体化结构，三者具有相同速度。所述发电机4下方设有支撑平台6，发电机定子42下端与支撑平台6接触；所述风罩51下端延伸设有三根以上的支撑杆18，所述支撑杆18下端与支撑平台6接触。所述储气罐3与叶轮动力机5之间设有进风管14，所述叶轮动力机5上设有进风口12和出风口13，从储气罐3出来的进风管14伸入中空的塔柱2中并向上延伸至叶轮动力机处，最后与开设在塔柱上的进风口12连接。所述进风口12处设有增压器16和电磁阀11，电磁阀11与控制连接。所述开设在塔柱上的出风口13处同样连接有排风管15，排风管15向下延伸并穿过塔柱和支撑平台伸入发电机4内部，最后与发电机定子42上的风道17相通。
实施例3
如图3所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述塔柱2上设有控制器(未标示)；所述第一叶片组1上设有速度传感器(未标示)；速度传感器与控制连接。所述叶轮动力机5包括第二叶片组52、用于包围第二叶片组52的风罩51。所述叶轮动力机5设置在第一叶片组1上方，且所述发电机4为外转子发电机。所述发电机转子41下方设有第一轴承7，发电机转子41与第一叶片组1之间设有第二轴承8，第一叶片组1与第二叶片组52之间设有第三轴承9，所述第二叶片组52上方设有第四轴承10。第一轴承7、第二轴承8、第三轴承9和第四轴承10均固定套在塔柱2上，且第三轴承9与第四轴承10构成第二枢接装置，第二轴承8与第三轴承9构成第一枢接装置。发电机转子41下端与第一轴承7固定连接，上端与第二轴承8固定连接；第一叶片组1下端与第二轴承8固定连接，上端与第三轴承9固定连接；第二叶片组52下端与第三轴承9固定连接，上端与第四轴承10固定连接。第二叶片组52通过与第二枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，第一叶片组1通过与第一枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，且第一叶片组1、第二叶片组52，发电机转子41相互连接成为一体化结构，三者具有相同速度。所述储气罐3与叶轮动力机5之间设有进风管14，所述叶轮动力机5上设有进风口12和出风口13，从储气罐3出来的进风管14伸入中空的塔柱2中并向上延伸至叶轮动力机处，并与开设在塔柱上的进风口12连接。所述进风口12处设有增压器16和电磁阀11，电磁阀11与控制连接。所述开设在塔柱上的出风口13处同样连接有排风管15，排风管15向下延伸至发电机处并穿过塔柱伸入发电机4内部，最后与发电机定子42上的风道17相通。
实施例4
如图4所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述塔柱2上设有控制器(未标示)；所述第一叶片组1上设有速度传感器(未标示)；速度传感器与控制连接。所述叶轮动力机5包括第二叶片组52、用于包围第二叶片组52的风罩51。所述叶轮动力机5设置在第一叶片组1上方，且所述发电机4为内转子发电机。所述发电机转子41下方设有第一轴承7，发电机转子41与第一叶片组1之间设有第二轴承8，第一叶片组1与第二叶片组52之间设有第三轴承9，所述第二叶片组52上方设有第四轴承10。第一轴承7、第二轴承8、第三轴承9和第四轴承10均固定套在塔柱2上，且第三轴承9与第四轴承10构成第二枢接装置，第二轴承8与第三轴承9构成第一枢接装置。发电机转子41下端与第一轴承7固定连接，上端与第二轴承8固定连接；第一叶片组1下端与第二轴承8固定连接，上端与第三轴承9固定连接；第二叶片组52下端与第三轴承9固定连接，上端与第四轴承10固定连接。第二叶片组52通过与第二枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，第一叶片组1通过与第一枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，且第一叶片组1、第二叶片组52，发电机转子41相互连接成为一体化结构，三者具有相同速度。所述发电机4下方设有支撑平台6，发电机定子42下端与支撑平台6接触；所述风罩51上端与塔柱2固定连接。所述储气罐3与叶轮动力机5之间设有进风管14，所述叶轮动力机5上设有进风口12和出风口13，从储气罐3出来的进风管14伸入中空的塔柱2中并向上延伸至叶轮动力机处，并与开设在塔柱上的进风口12连接。所述进风口12处设有增压器16和电磁阀11，电磁阀11与控制连接。所述开设在塔柱上的出风口13处同样连接有排风管15，排风管15向下延伸并穿过塔柱和支撑平台伸入发电机4内部，最后与发电机定子42上的风道17相通。
实施例5
如图5所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述塔柱2上设有控制器(未标示)；所述第一叶片组1上设有速度传感器(未标示)；速度传感器与控制器连接。所述叶轮动力机5包括第二叶片组52、用于包围第二叶片组52的风罩51。所述叶轮动力机5设置在发电机4下方，且所述发电机4为外转子发电机。所述第二叶片组52转子41下方设有第一轴承7，发电机转子41与第二叶片组52之间设有第二轴承8，发电机转子41与第一叶片组1之间设有第三轴承9，所述第一叶片组1上方设有第四轴承10。第一轴承7、第二轴承8、第三轴承9和第四轴承10均固定套在塔柱2上，且第一轴承7与第二轴承8构成第二枢接装置，第三轴承9与第四轴承10构成第一枢接装置。发电机转子41下端与第二轴承8固定连接，上端与第三轴承9固定连接；第一叶片组1下端与第三轴承9固定连接，上端与第四轴承10固定连接；第二叶片组52下端与第一轴承7固定连接，上端与第二轴承8固定连接。第二叶片组52通过与第二枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，第一叶片组1通过与第一枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，且第一叶片组1、第二叶片组52，发电机转子41相互连接成为一体化结构，三者具有相同速度。所述风罩51下端与塔柱2固定连接。所述储气罐3与叶轮动力机5之间设有进风管14，所述叶轮动力机5上设有进风口12和出风口13，从储气罐3出来的进风管14伸入中空的塔柱2中并向上延伸至叶轮动力机处，并与开设在塔柱上的进风口12连接。所述进风口12处设有增压器16和电磁阀11，电磁阀11与控制连接。所述开设在塔柱上的出风口13处同样连接有排风管15，排风管15向上延伸至发电机处并穿过塔柱伸入发电机4内部，最后与发电机定子42上的风道17相通。
实施例6
如图6所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述塔柱2上设有控制器(未标示)；所述第一叶片组1上设有速度传感器(未标示)；速度传感器与控制器连接。所述叶轮动力机5包括第二叶片组52、用于包围第二叶片组52的风罩51。所述叶轮动力机5设置在放电机下方，且所述发电机4为内转子发电机。所述第二叶片组52转子41下方设有第一轴承7，发电机转子41与第二叶片组52之间设有第二轴承8，发电机转子41与第一叶片组1之间设有第三轴承9，所述第一叶片组1上方设有第四轴承10。第一轴承7、第二轴承8、第三轴承9和第四轴承10均固定套在塔柱2上，且第一轴承7与第二轴承8构成第二枢接装置，第三轴承9与第四轴承10构成第一枢接装置。发电机转子41下端与第二轴承8固定连接，上端与第三轴承9固定连接；第一叶片组1下端与第三轴承9固定连接，上端与第四轴承10固定连接；第二叶片组52下端与第一轴承7固定连接，上端与第二轴承8固定连接。第二叶片组52通过与第二枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，第一叶片组1通过与第一枢接装置的连接可以绕塔柱2旋转，且第一叶片组1、第二叶片组52，发电机转子41相互连接成为一体化结构，三者具有相同速度。所述叶轮动力机5下方设有支撑平台6，发电机定子42下端和风罩51下端与支撑平台6接触。所述储气罐3与叶轮动力机5之间设有进风管14，所述叶轮动力机5上设有进风口12和出风口13，从储气罐3出来的进风管14伸入中空的塔柱2中并向上延伸至叶轮动力机处，并与开设在塔柱上的进风口12连接。所述进风口12处设有增压器16和电磁阀11，电磁阀11与控制连接。所述开设在塔柱上的出风口13处同样连接有排风管15，排风管15穿过塔柱和支撑平台并伸入发电机4内部，最后与发电机定子42上的风道17相通。
实施例7
如图7所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述叶轮动力机5位于第一叶片组与发电机4之间，所述发电机4为外转子发电机。与实施例1不同的是：所述第二叶片组52两端的轴承即第二轴承8与第三轴承9之间设有轴套53，所述轴套53与第二轴承8和第三轴承9连接形成转轴，该转轴可绕塔柱旋转，所述第二叶片组52套在所述轴套53上。所述的进风管14沿着支撑杆18向上延伸，并与风罩上的进风口12连接。所述的风罩上还设有出风口13，所述出风口13连接有排风管15，该排风管15伸入到塔柱内部，并通过塔柱伸入到发电机4内部。
实施例8
如图8所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述叶轮动力机5位于第一叶片组与发电机4之间，所述发电机4为内转子发电机。与实施例2不同的是：所述第二叶片组52两端的轴承即第二轴承8与第三轴承9之间设有轴套53，所述轴套53与第二轴承8和第三轴承9连接形成转轴，该转轴可绕塔柱旋转，所述第二叶片组52套在所述轴套53上。所述的进风管14沿着发电机外定子向上延伸，并与风罩上的进风口12连接。所述的风罩上还设有出风口13，所述出风口13连接有排风管15，该排风管15沿着发电机外转子向下延伸，并通过支撑平台伸入到发电机4内部。
实施例9
如图9所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述叶轮动力机5位于第一叶片组上方，所述发电机4为外转子发电机。与实施例3不同的是：所述第二叶片组52两端的轴承即第二轴承8与第三轴承9之间设有轴套53，所述轴套53与第二轴承8和第三轴承9连接形成转轴，该转轴可绕塔柱旋转，所述第二叶片组52套在所述轴套53上。所述的进风管14在塔柱内并向上延伸至叶轮动力机5出，并与风罩上的进风口12处连接。所述的风罩上还设有出风口13，所述出风口13连接有排风管15，该排风管15伸入塔柱内并向下延伸，最后通过塔柱伸入到发电机4内部。
实施例10
如图10所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述叶轮动力机5位于第一叶片组上方，所述发电机4为内转子发电机。与实施例4不同的是：所述第二叶片组52两端的轴承即第二轴承8与第三轴承9之间设有轴套53，所述轴套53与第二轴承8和第三轴承9形成连接转轴，该转轴可绕塔柱旋转，所述第二叶片组52套在所述轴套53上。所述的进风管14在塔柱内并向上延伸至叶轮动力机5出，并与风罩上的进风口12连接。所述的风罩上还设有出风口13，所述出风口13连接有排风管15，该排风管15伸入塔柱内并向下延伸，最后通过塔柱和支撑平台伸入到发电机4内部。
实施例11
如图11所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述叶轮动力机5位于发电机4下方，所述发电机4为外转子发电机。与实施例5不同的是：所述第二叶片组52两端的轴承即第二轴承8与第三轴承9之间设有轴套53，所述轴套53与第二轴承8和第三轴承9连接形成转轴，该转轴可绕塔柱旋转，所述第二叶片组52套在所述轴套53上。所述的进风管14沿着叶轮动力机5外壁延伸，并与风罩上的进风口12连接。所述的风罩上还设有出风口13，所述出风口13连接有排风管15，该排风管15沿着叶轮动力机5外壁延伸，并通过塔柱伸入到发电机4内部。
实施例12
如图12所示，一种垂直轴风力发电机，包括中空的塔柱2、放置于地面的储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述叶轮动力机5位于发电机4下方，所述发电机4为内转子发电机。与实施例6不同的是：所述第二叶片组52两端的轴承即第二轴承8与第三轴承9之间设有轴套53，所述轴套53与第二轴承8和第三轴承9连接形成转轴，该转轴可绕塔柱旋转，所述第二叶片组52套在所述轴套53上。所述的进风管14沿着支撑平台延伸，并穿过发电机外转子与风罩上的进风口12连接。所述的风罩上还设有出风口13，所述出风口13连接有排风管15，该排风管15穿过发电机外转子伸入到发电机4内部。
如图13所示，综上所述的所有垂直轴风力发电机，可以在晚上电网19电量富余时，利用与电网19连接的空气压缩机20对储气罐3进行压缩空气，使一部分的电能转换成为具有内能的高压气体，完成了电能向内能的转换。高压气体被储存在储气罐3中，等到白天电网19电量紧缺且自然风力较小，第一叶片组1不能使发电机4达到满发状态时，释放储气罐3中的高压气体，这部分的高压气体经进风管14被输送至叶轮动力机5中，通过进风口12进入到风罩51内，并利用其形成的强大气流推动第二叶片组52转动，由于第二叶片组52能够带动发电机转子41转动，第二叶片组52的转动的同时也带动了发电机转子41的转动，一定程度上加快了发电机转子41的转动速度，即使发电机4的发电量增加，完成了内能向风能的转换。这样一来，可令发电机4始终处于满发的状态，发电机4就可以对电网19提供持续稳定的电能，完成了风能向电能的转换。本发明的垂直轴风力发电机经过了电能-内能-风能-电能的转换，能够在电网19电量富余时以其他形式储存其一部分的能量，在电网19电量紧缺时能够持续稳定的将电能回馈到电网19中，实现平衡电网19的目的。
实施例13
如图1至13所示，一种垂直轴风力发电机的工作方法，包括塔柱2、储气罐3。所述塔柱2上设有第一叶片组1、叶轮动力机5、发电机4。所述叶轮动力机5包括第二叶片组52、风罩51。在第一叶片组1与塔柱2之间设有使第一叶片组围绕塔柱2旋转的第一枢接装置，在第二叶片组52与塔柱2之间设有使第二叶片组围绕塔柱2旋转的第二枢接装置，所述第一叶片组1与第二叶片组52旋转带动发电机转子41旋转，第一叶片组1、第二叶片组52、发电机转子41三者具有相同的转速。所述储气罐3与叶轮动力机5之间设有进风管14，所述叶轮动力机5上设有进风口12和出风口13，进风管14与进风口12连接。
发电机的启动方式：低风速发电机4难以启动时，储气罐3将高压气体释放，高压气体沿着进风管14被输送至叶轮动力机5的进风口12，该部分的高压气体经过再增压后在风罩51内形成强大的气流，推动第二叶片组52的转动，通过第一叶片组1和第二叶片组52的共同作用实现发电机4的启动。
发电机的发电方式：发电机4在正常发电但没有达到满发的情况下，速度传感器测量出第一叶片组1的旋转速度，并将信号回馈到控制器中，控制器将该信号与预设信号进行比较，控制电磁阀11的流量，储气罐3中的高压气体通过电磁阀11进入增压器16中，经过增压器16的再次增压，高压气体从进风口12进入到风罩51中，该部分的高压气体在风罩51内形成强大的气流，并在第二叶片组52上形成推力，加快了第二叶片组52以及发电机转子41的转动速度，随着第一叶片组1的速度慢慢上升，电磁阀11的流量逐渐减小，高压气体对第二叶片组52的作用减弱，使发电机转子41能够平稳的到达额定转速。在外部高压气体的辅助下，发电机能够时刻的保持在满发状态，使发电机4接入电网19时更稳定。
发电机的刹车方式：超大风使发电机4转速超过而定转速的情况下，速度传感器测量出第一叶片组1的旋转速度，并将信号回馈到控制器中，控制器将该信号与预设信号进行比较，控制电磁阀11的流量和进风口12的喷风方向。储气罐3中的高压气体通过电磁阀11进入增压器16中，经过增压器16的再次增压，高压气体从进风口12进入到风罩51中，该部分的高压气体在风罩51内形成强大的气流，该部分气流反向作用在第二叶片组52上，对第二叶片组52施加一个反向的推力，限制了发电机转子41速度的最大值，使发电机4的发电状态保持在满发状态。
发电机的散热方式：从风罩51内排出的高压气体通过排风管15进入到发电机4内部，高压气体沿着发电机定子42上的风道17和转子41与定子42之间的气息游走，从中带走发电机转子41和定子42上的一部分热量，加快了发电机4的散热。
本发明的一种垂直轴风力发电机及其工作方法，能够在低风速时启动发电机，在正常状态下帮助发电机达到满发功率，在超大风速时能够限制发电机的转速，保证了发电机的在外界不稳定因素下都能工作在正常状态，使其发电功率对电网不会造成冲击。