[發明專利]可伸展式垂直軸風力發電機

有效

• 申請號: 201210081433.5
• 申請日: 2012-03-26
• 公開（公告）號: CN102619692A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 孔凡凱;朱永偉;鄭大勇;張鑫;李文龍;李熠
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D7/06;F03D3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種發電領域的風力發電裝置。

背景技術

垂直軸風車很早被應用到人類的生活中，它是中國最早期利用風能的一種形式。但是，垂直軸風力發電機的出現比水平軸風力發電機的出現要晚一些。由于人們普遍認為垂直軸的風能利用率低于水平軸風力發電機，因而導致垂直軸風力發電機長期得不到人們的重視。隨著科學技術的不斷發展和人類認識水平的不斷提高，越來越多的組織機構和個人開始研究垂直軸風力發電機，并取得了很大的發展。現有的垂直軸風力發電機的葉片翼型是對稱的，葉片的軸線和回轉中心的軸線平行，這些葉片一般被固定在繞主軸旋轉的圓周上，葉片和主軸是通過輪輻連接。當風吹過這些具有一定翼型的葉片時，就產生了繞垂直軸轉動的力矩，使整個風輪轉動。現有垂直軸風力發電機葉片的掃掠面積是不可調節的，很難適應于較寬的風速范圍。

發明內容

本發明的目的在于提供通過增加葉片的展開和收攏機構實現自由伸展的可伸展式垂直軸風力發電機。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明可伸展式垂直軸風力發電機，其特征是：包括發電機、控制電機、螺母、主軸、以及安裝在主軸上的制動裝置、傳動絲杠、葉片，傳動絲杠連接控制電機，螺母安裝在傳動絲杠上，葉片通過輪輻安裝在主軸上且通過支撐筋板連接螺母，螺母在傳動絲杠上上下移動時，葉片通過輪輻和支撐筋板展開和收攏。

本發明還可以包括：

1、所述的傳動絲杠有兩個，兩個傳動絲杠圍繞主軸對稱布置，用齒形帶將兩個傳動絲杠端部的齒輪連接起來，其中一個傳動絲杠連接控制電機。

2、：所述的傳動絲杠有四個，四個傳動絲杠圍繞主軸對稱布置，用齒形帶將四個傳動絲杠端部的齒輪連接起來，其中一個傳動絲杠連接控制電機。

3、還包括兩個軸承，第一軸承固定在主軸上傳動絲杠與主軸的連接處，第二軸承固定在螺母上并隨螺母一起做上下直線運動。

4、所述的葉片至少為三個。

本發明的優勢在于：本發明克服了現有風機葉片掃略面積不可調的問題，通過調整葉片的掃略面積，使所述的垂直軸風力發電機適應的風速范圍加寬，增加垂直軸風力發電機的發電量。

附圖說明

圖1為本發明的葉片展開的示意圖；

圖2為本發明的葉片展開的俯視圖；

圖3為本發明的葉片收縮的示意圖；

圖4為本發明的A-A向的剖視圖。

具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：

結合圖1～4，可伸展式垂直軸風力發電機是由發電機10、制動裝置9、主軸6、葉片1和輪輻2等主要部件組成，其特點在于具有一定對稱翼型的葉片1與主軸6平行且繞其均勻分布，輪輻2、主軸6和葉片1采用鉸鏈連接。

葉片1在展開過程中，制動裝置9將主軸6抱死，風輪、主軸6和發電機10停止旋轉。

控制電機8帶動傳動絲杠5正向轉動，螺母4向上做直線運動。支撐筋板3帶動葉片1向外展開。葉片1、輪輻2和支撐筋3板圍繞主軸6均勻分布，當葉片1伸展到指定位置時，控制電機8停止轉動。制動裝置9打開，風輪帶動主軸6轉動，風力發電機10在額定風速中工作。

當環境風速低于額定風速的極限值時，使控制電機8帶動傳動絲杠5繼續正向轉動，螺母4繼續向上做直線運動。通過增大所述的可伸展式垂直軸風力發電機葉片1的掃掠面積，來實現葉輪對風能的最大捕獲。

當環境風速高于額定風速的極限值時，使控制電機8帶動傳動絲杠5反向轉動，螺母4向下做直線運動。通過減小所述的可伸展式垂直軸風力發電機葉片1的掃掠面積，將功率穩定在額定功率附近。在整個風力發電機的工作過程中，控制電機8可以控制旋轉螺母4停留在主軸6上的任意位置。

在I、II兩個位置增加兩個軸承，軸承I內圈固定在主軸6上，軸承II的內圈固定在螺母4上，與螺母4一起做上下的直線運動，具體位置見圖1。這兩個軸承將主傳動機構和控制機構分離。即當葉片1轉動時，控制電機8可以控制葉片1的伸展和收攏，而不需要停止葉片1轉動。控制機構有兩套傳到絲杠5和螺母4，用齒形帶12連接兩個傳動絲杠5端部的齒輪11，控制機構可以通過這種方式保證兩個傳動絲杠5同向、同速、同步轉動，見圖4。

在實施中，發電機設置在可伸展式垂直軸風力發電機的主軸6下面。通過聯軸器使其與主軸6相連接。為了達到最佳的空氣動力學效果，小功率的可伸展式垂直軸風力發電機可以相應的把輪輻2、支撐筋板3、葉片1等相關部件尺寸縮小一些，但是對于大功率的可伸展式垂直軸風力發電機，可以把相應的輪輻2、支撐筋板3和葉片1等相關的部件尺寸加大，同時葉片1的數量也需要增多。