[發(fā)明專利]一種支撐桿帶變槳距角葉片的垂直軸風力發(fā)電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110225756.2
• 申請日: 2011-08-08
• 公開（公告）號: CN102305182A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 蔡新;潘盼;朱杰;郭興文;江泉;顧榮蓉;張建新;李益;戴雙喜;明宇;嚴偉;楊杰
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區(qū)
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/06;F03D7/06
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域，具體涉及一種利用垂直軸風力發(fā)電機水平支撐桿上可變槳距角的槳葉在運行過程中產生升力減緩轉動部分重力造成的摩擦力和零件磨損的垂直軸風力發(fā)電機。?

背景技術：

風力發(fā)電是新能源中開發(fā)較早、應用廣、技術較成熟的可再生能源。風力發(fā)電機主要有水平軸風力發(fā)電機和垂直軸風力發(fā)電機。相對于水平軸風力發(fā)電機而言，垂直軸風力發(fā)電機葉輪的旋轉軸垂直于地表面和來流風向，它具有幾個突出的優(yōu)點：一是風輪機塔架結構簡單；二是發(fā)電機傳動機構和控制機構等裝置在地面或低空；三是葉片容易制造、成本低；四是葉輪運行不受風向的影響。?

目前垂直軸風力發(fā)電機按風機翼型的組成形式主要分為四種：Savonius型、Darrieus型、H-rotor型和渦輪型。無論哪種類型的垂直軸風力發(fā)電機，風機在運轉過程中整個轉子的重量全部作用在轉子的軸承上，大大增加了轉子運行中的摩擦阻力，降低了風力發(fā)電機的性能；而且過大的負載又加劇了軸承磨損，在風力發(fā)電機20年的使用壽命中，軸承頻繁的更換大大增加風力發(fā)電機維護成本并且延長風力發(fā)電機的停車時間，降低了能量輸出。?

對現有技術文獻檢索發(fā)現，為解決這一問題有人提出將磁懸浮技術引入垂直軸風力發(fā)電機設計中，如林修鵬公開的發(fā)明專利《磁浮減?重力摩擦力垂直軸風力發(fā)電機》(申請?zhí)枺?00810016203)，王譽燕的《磁懸浮垂直軸風車》(申請?zhí)枺?00810026780)，林文奇的《一種垂直軸磁懸浮風力發(fā)電機》(申請?zhí)枺?01010273382)等，基本上都是利用同性磁極相斥的原理，將轉子“浮”起來，使風力發(fā)電機轉動部分與靜止部分無機械接觸，從而減少軸承的摩擦力與零件的磨損。但是磁懸浮裝置制造成本昂貴，機構復雜又必然造成維護成本提高。申振華公開的實用新型專利《垂直軸風力機的支撐桿》(申請?zhí)枺?00920287376.X)，是將支撐桿的橫剖面做成翼型形狀，選擇升阻比盡可能高的翼型，調整合適的安裝角。使支撐桿在轉動時產生升力進而減少轉子軸承的荷載，然而該專利未考慮到水平旋翼在來流風速中，逆風運行的槳葉絕對速度增加，順風運行的槳葉絕對速度減小，安裝角固定的水平槳葉會在主軸兩側產生的升力不均勻，不做相應的補償，升力比值可以達到5∶1。這個周期性的升力變化不僅使風力發(fā)電機機身向一側傾斜，而且每根槳葉周期性變化的升力和阻力對槳葉與主軸連接處產生強烈的扭矩，大大加速了這些部位的疲勞損傷。?

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種風力發(fā)電機，在工作過程中可以使風力發(fā)電機轉動部分產生平穩(wěn)升力，減緩由于轉動部位自身重力造成的摩擦力和零部件的磨損。?

為實現上述發(fā)明目的采用如下技術方案：?

一種支撐桿帶變槳距角葉片的垂直軸風力發(fā)電機，包括垂直設置的主軸，葉片與主軸平行設置，支撐桿分別與葉片、主軸剛性連接，?水平設置的槳葉套在支撐桿上，其特征在于：槳葉與槳葉轉動控制機構相連。?

前述的一種支撐桿帶變槳距角葉片的垂直軸風力發(fā)電機，其特征在于：在每根葉片與主軸的上下兩端分別設置有支撐桿和槳葉，分別為上槳葉和下槳葉，下槳葉的下方設置有底盤，所述槳葉轉動控制機構包括安裝在下槳葉葉根后緣處的滾輪，滾輪通過一傳動桿與下槳葉相連，垂直設置的細桿分別穿過上槳葉和下槳葉的后緣，在底盤上表面設置有滾輪軌道，滾輪在滾輪軌道上運動，所述滾輪軌道上各點不在同一水平平面上。?

前述的一種支撐桿帶變槳距角葉片的垂直軸風力發(fā)電機，其特征在于：所述滾輪軌道包括設置于底盤的在同一圓周上的圓弧形凹槽和圓弧形凸臺。?

前述的一種支撐桿帶變槳距角葉片的垂直軸風力發(fā)電機，其特征在于：所述圓弧形凹槽和圓弧形凸臺以圓心為對稱點對稱設置。?

前述的一種支撐桿帶變槳距角葉片的垂直軸風力發(fā)電機，其特征在于：所述圓弧形凹槽62和圓弧形凸臺設置一組。?

前述的一種支撐桿帶變槳距角葉片的垂直軸風力發(fā)電機，其特征在于：圓弧形凹槽和圓弧形凸臺上表面和底盤盤面的距離變化相對于攻角變化保持一致，圓弧形凹槽寬度大于圓弧形凸臺寬度。?

前述的一種支撐桿帶變槳距角葉片的垂直軸風力發(fā)電機，其特征在于：在細桿的上槳葉下方處設有彈簧，并在支撐桿(3)上設置有槳葉轉動裝置限位(11)。?

前述的一種支撐桿帶變槳距角葉片的垂直軸風力發(fā)電機，其特征在于：還包括上風向標和下風向標，并分別與通過水平連接桿與主軸頂端的軸承、底盤固定連接，上風向標和下風向標之間通過豎向連接桿固定連接。?