[發明專利]差動式擺葉垂直軸風力機

有效

• 申請號: 201410330029.6
• 申請日: 2014-07-12
• 公開（公告）號: CN104196676B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 王振海
• 申請（專利權）人: 王振海
• 主分類號: F03D3/02
• 分類號: F03D3/02;F03D3/06;F03D80/00;F03D9/00
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務所37223
• 代理人: 張雯

技術領域

差動式擺葉垂直軸風力機，屬于垂直軸風力機設備領域。

背景技術

近年來，在我國風能發電產業已進入世界裝機容量的最前列，但應用的機型比較單一，對風場條件要求比較嚴格，因此隨著風能產業的不斷發展，可利用的風場面積越來越少，甚至出現無地可用的窘境。

目前，我國主要的都是應用螺旋漿式水平軸風力機，這種風力機的優點是可在高風區，即高海拔、高山區等惡劣環境的高風能區工作。但為了降低風力發電成本，風力發電機組技術正朝著提高單機容量、減輕單位千瓦重量、提高轉換效率的方向發展，單機容量可從千瓦級上升為兆瓦級，最大容量為5MW，其葉輪直徑為124m，塔架高120m，這樣就勢必造成現有結構的風機出現重量越來越重，塔架越來越高，葉輪直徑越來越大等問題。

因此，上述類型的風機對風能產業作出了巨大貢獻，同時也存在不少的問題，其中主要的問題有：

（1）對風電場風力資源有嚴格要求，伴隨著風能產業的急速發展，適合風機的場地將越來越少；（2）這種類型的風力機對于小型風機無商業競爭優勢，大型風機造價昂貴，需要有雄厚的資金、設備、技術和人力資源儲備，不利于推廣，使中小企業難以涉足；（3）大型風機零件尺寸大，制造難度大，零件加工精度高，安裝調試需專用大型吊裝設備，增加了工作難度，不利于風電產業發展；（4）一次性投資大，風險大，回收投資周期長。

綜上所述，研制一種能夠充分利用低、中速風能區，發展適合我國情的風能的風力機勢在必行。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種的易于加工、制作，能夠充分利用低、中速風能區的差動式擺葉垂直軸風力機。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：該差動式擺葉垂直軸風力機，包括塔架、發電機和阻力葉片轉動機構，所述的阻力葉片轉動機構安裝在塔架上方，阻力葉片轉動機構與發電機連接，將風能轉化為動能傳遞給發電機，其特征在于：所述阻力葉片轉動機構包括旋轉驅動器、交錯安裝在旋轉驅動器上的多道轉軸以及固定安裝在轉軸兩端的風葉板；所述風葉板的重心偏離其轉動軸線，同一轉軸兩端的風葉板之間的安裝夾角為90°，在重力作用下，轉軸兩端的風葉板均與水平面呈45°夾角靜置；阻力葉片轉動機構與發電機之間設有增速機構。

在塔架上方設置旋轉驅動器，通過旋轉驅動器可同時安裝多組轉軸，并將多組轉軸異面垂直設置，多組轉軸可分別在旋轉驅動器內自由轉動，并且同一轉軸兩端同時安裝風葉板，風葉板受到迎風阻力可同時帶動與之固定連接的轉軸一起旋轉，阻力達到一定數值時可帶動旋轉器旋轉，由此可見，該差動式擺葉垂直軸風力機屬于阻力型風機，因此，同一轉軸上兩端的風葉板一端為迎風面時，另一端為順風面，受到的風的阻力即轉化為扭矩傳遞給發電機，可適用于中、低風速的風能區，擴大了風場使用范圍，具有廣泛適應性，為實現風力機聯組、聯片并網發電提供了廣闊發展空間。

所述的旋轉驅動器包括驅動盤和旋轉架，所述驅動盤中部設有與增速機構輸出軸連接的固定孔，驅動盤上方固定安裝旋轉架；所述旋轉架上設置有多個轉軸安裝孔，轉軸通過軸承可轉動的安裝在轉軸安裝孔內。

所述旋轉架豎直方向上設有兩個以上的轉軸安裝孔，所述的轉軸安裝孔為通孔，多條轉軸分別穿過轉軸安裝孔上下平行設置，相鄰轉軸之間的夾角相同。

最簡單的，所述旋轉架上設置有兩個轉軸安裝孔，兩個轉軸安裝孔內水平安裝有異面垂直的上轉軸和下轉軸。旋轉架上可設置多組異面垂直的轉軸安裝孔，從而便于安裝多條異面垂直的轉軸，進而增加風葉板的數量，增加轉動扭矩，充分利用風能，提高發電效率。

優選的，所述旋轉架上自上而下等間距的設置有三個轉軸安裝孔，三個轉軸安裝孔內水平安裝有三條轉軸，相鄰轉軸之間的夾角為60°。

優選的，所述的旋轉架上自上而下等間距的設置有四個轉軸安裝孔，四個轉軸安裝孔內水平安裝有四條轉軸，相鄰轉軸之間的夾角為45°。

所述的風葉板通過平鍵與轉軸端部固定。同一轉軸兩端的風葉板受到迎風阻力時可發生旋轉，可同時帶動與之固定連接的轉軸一起旋轉，并在達到一定數值時帶動旋轉器旋轉。

所述的風葉板為骨架式或折板式風葉板。

所述的同一轉軸兩端的風葉板之間的夾角為90度，風葉板的數量是轉軸數量的兩倍。同一轉軸兩側的風葉板之間也設有一定的夾角，可使得該差動式擺葉垂直軸風力機不受風力方向的影響，可適用于任何方向的風能。