[實用新型]一種攻角跟隨式兆瓦級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020232447.9
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN201874752U
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊壽生
• 申請（專利權(quán)）人: 楊壽生
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/06;F03D7/06;H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，尤指一種應(yīng)用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的橫帆裝置、帆葉自轉(zhuǎn)裝置和帆葉卷放裝置。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電機又稱風(fēng)車，是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機械能、電能或熱能的能量轉(zhuǎn)換裝置。按風(fēng)輪軸的不同可分為水平軸風(fēng)力機和垂直軸風(fēng)力機。能量驅(qū)動鏈(即風(fēng)輪、主軸、增速箱、發(fā)電機)呈水平方向的，稱之為水平軸風(fēng)力機。能量驅(qū)動鏈成垂直方向的，稱之為垂直軸風(fēng)力機。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機可分為阻力型和升力型兩類。

已有技術(shù)中關(guān)于利用風(fēng)能、太陽能以及其組合的發(fā)電裝置的公開報道較多。但是，一般的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪采用升力型，葉片形狀復(fù)雜，制造成本較高，葉片的軸線和垂直軸平行，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動與風(fēng)向無關(guān)，因此不需要像水平軸風(fēng)力機那樣采用迎風(fēng)裝置。由于葉片與懸臂支架的角度固定不變，因此，葉片產(chǎn)生的驅(qū)動力矩的大小和方向是不斷變化的，同時還會產(chǎn)生較大的阻力矩，所以現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的啟動風(fēng)速較大且風(fēng)能利用率不高，環(huán)境適應(yīng)性不強。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種帆葉迎風(fēng)角可調(diào)節(jié)、帆葉框架可水平放置、帆葉可卷放、能提高發(fā)電機的風(fēng)能利用率和環(huán)境適應(yīng)能力及降低啟動風(fēng)速的攻角跟隨式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的：

它包括電力轉(zhuǎn)換裝置、增速箱、發(fā)電機、電動機、主軸、套筒、懸臂橫梁、帆葉；其特征是：主軸外通過軸承連接套筒，套筒是套裝轉(zhuǎn)動配合于主軸上，發(fā)電機安裝在主軸上；在套筒外沿主軸徑向設(shè)置圓周等距分布的六組懸臂橫梁，懸臂橫梁通過軸承與主軸相連，并能繞主軸旋轉(zhuǎn)，每個懸臂橫梁上設(shè)置有兩個帆葉，懸臂橫梁固定在套筒上，懸臂橫梁一端設(shè)置有橫帆裝置，橫帆裝置設(shè)置有帆葉自轉(zhuǎn)裝置，帆葉自轉(zhuǎn)裝置上設(shè)置有帆葉卷放裝置，主軸頂端設(shè)置有避雷針、風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀；橫帆裝置、帆葉自轉(zhuǎn)裝置、帆葉卷放裝置以蓄電池為電源；電子控制裝置控制橫帆裝置、帆葉自轉(zhuǎn)裝置、帆葉卷放裝置的轉(zhuǎn)動；所述的橫帆裝置的組成包括直流電機、蝸桿減速箱、帆葉軸套筒，直流電機安裝在懸臂橫梁上，直流電機與蝸桿減速箱的輸入軸相連，帆葉軸套筒與蝸桿減速箱的輸出軸相連；所述的帆葉自轉(zhuǎn)裝置組成包括直流電機、蝸桿減速箱、帆葉軸套筒、帆葉框架，直流電機安裝在帆葉軸套筒上，直流電機與蝸桿減速箱的輸入軸相連，帆葉軸套筒與蝸桿減速箱的輸出軸相連，帆葉框架固定在帆葉軸套筒上；所述的帆葉卷放裝置組成包括直流電機、帆葉、蝸桿減速箱、帆葉軸套筒和帆葉卷軸，直流電機安裝在帆葉軸套筒上，直流電機并與蝸桿減速箱的輸入軸相連，帆葉卷軸與蝸桿減速箱的輸出軸相連，帆葉纏繞在帆葉卷軸上；發(fā)電機輸出的交流電經(jīng)整流逆變裝置處理后直接輸入電網(wǎng)；橫帆裝置、帆葉自轉(zhuǎn)裝置和帆葉卷放裝置以蓄電池組為電源；電子控制裝置控制橫帆裝置、帆葉自轉(zhuǎn)裝置和帆葉卷放裝置。

本實用新型還可以包括這樣一些特征：

1、套筒和主軸之間安裝有液體靜壓軸承和推力滾子軸承，套筒齒輪固定在套筒上，發(fā)電機齒輪安裝在發(fā)電機軸上，套筒齒輪和發(fā)電機齒輪嚙合。

2、帆葉軸套筒和帆葉卷軸之間安裝有磁懸浮軸承和滑動軸承。

3、帆葉卷軸設(shè)定在帆葉的中心處。

4、每個懸臂橫梁上安裝有3個直流電機，分別控制橫帆裝置、帆葉自轉(zhuǎn)裝置、帆葉卷放裝置。

5、套筒和懸臂橫梁固定在一起，可通過液體靜壓軸承和推力滾子軸承繞主軸旋轉(zhuǎn)。

本實用新型在工作過程中，可根據(jù)風(fēng)向標(biāo)和風(fēng)速儀反饋回的風(fēng)向風(fēng)速數(shù)值通過電子控制裝置有效地調(diào)節(jié)帆葉的迎風(fēng)角，即帆葉能產(chǎn)生最大的驅(qū)動力矩。

帆葉自轉(zhuǎn)裝置相對于其連接的懸臂橫梁可做水平旋轉(zhuǎn)運動，為使帆葉在旋轉(zhuǎn)過程中消耗能量最低，帆葉框架的轉(zhuǎn)軸設(shè)置在帆葉的中心處，即帆葉和帆葉框架在形狀和質(zhì)量上都對稱，風(fēng)力相對于帆葉框架的轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的力矩最小，電機只克服摩擦力做功，電機能量損耗較小。

橫帆裝置相對于其連接的懸臂橫梁可做垂直方向的旋轉(zhuǎn)運動，在風(fēng)力極大時，為降低風(fēng)力對帆葉的破壞，帆葉框架可以繞著懸臂橫梁垂直旋轉(zhuǎn)，即帆葉框架可以處于水平位置，有效減少風(fēng)的作用力，保護帆葉和帆葉框架。

帆葉卷放裝置安裝在帆葉框架內(nèi)部，帆葉伸展部分附著在帆葉框架上，卷起部分纏繞在卷軸上，卷軸安裝在帆葉框架的轉(zhuǎn)軸內(nèi)部，并使用磁懸浮軸承來減小摩擦阻力，提高電機運行效率。本發(fā)明在風(fēng)力較大時，為了減小帆葉繞主軸的公轉(zhuǎn)速度和風(fēng)作用在帆葉上的作用力，需要縮小帆葉的受力面積，此時電動機啟動，帶動卷軸運動，將帆葉卷起到合適位置，有效地保護了帆葉。

本實用新型采用垂直軸風(fēng)車形式，可自動調(diào)節(jié)帆葉的迎風(fēng)角，使風(fēng)機始終處于產(chǎn)生最大力矩的狀態(tài)，有效降低啟動風(fēng)速。