[發明專利]一種帶動葉片的小型垂直軸風力發電機及其發電方法

有效

• 申請號: 201710294687.8
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN107013412B
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 竇華書;金同舟;張煒;楊徽;魏義坤;陳小平;胡建新
• 申請（專利權）人: 國網安徽省電力有限公司寧國市供電公司
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D9/25;F03D7/06
• 代理公司: 深圳市蘭鋒盛世知識產權代理有限公司 44504
• 代理人: 羅炳鋒

本發明公開了一種帶動葉片的小型垂直軸風力發電機及其發電方法。葉片的阻力大大降低了風力發電機的效率。本發明同側的兩根輪輻與一根葉片安裝軸的兩端分別固定，葉片安裝軸與葉片構成轉動副；葉片安裝軸軸線將葉片分隔成弦長不等的兩部分；兩根葉片安裝軸的內側均固定檔桿；檔桿包括第一橫桿、豎桿、第二橫桿和擋環；擋環固定在第二橫桿底端；第二橫桿與輪輻的夾角均為5～10°，且兩根檔桿的擋環朝向相反；上輪轂支承在發電機的轉子上，并通過離合器與發電機的轉子連接。本發明通過葉片安裝軸將葉片分成非等分進而迫使葉片發生偏轉，擋桿控制葉片偏轉角度來達到最佳迎風面積，提高了發電機的效率。

技術領域

本發明涉及一種風力發電機，尤其是一種帶動葉片的小型垂直軸風力發電機及其發電方法。

背景技術

風力發電機主要有水平軸和垂直軸兩種。水平軸風力機適合布置在風向和風速都比較穩定的野外風場，不適合安裝在風速和風向變化相對頻繁的城市中，而垂直軸風力機，尤其是H型垂直軸風力機則能很好地適應城市風況的特點。垂直軸風力發電機是離網型風力發電設備，主要應運于城市路燈、LED顯示牌以及偏遠山區的無電用戶等小型用電場所。傳統的H型發電機主要從葉型、穩定性方面來提高發電效率。通常都是將發電機安裝在立柱的頂部，水平旋轉的葉輪安裝在在發電機轉子軸上，葉輪在發電機的上方和發電機的轉子軸連成一體，在風的作用下葉輪帶動發電機轉子轉動發出電能。但正常情況下葉片的阻力大大降低了風力發電機的效率。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種結構簡單、靈活性好、安全可靠、震動小、起動風速低、發電效率高的帶動葉片的小型垂直軸風力發電機及其發電方法。

為了達到上述的發明目的，本發明的技術方案采用如下方式實現：

本發明一種帶動葉片的小型垂直軸風力發電機，包括發電機、葉片、葉輪輪轂、擋桿和葉片安裝軸；所述的葉輪輪轂包括上輪轂、輪輻、下輪轂和連接桿；所述的連接桿將上輪轂和下輪轂連接成一體，上輪轂和下輪轂上均對稱固定有兩根輪輻，上輪轂和下輪轂同側的兩根輪輻與一根葉片安裝軸的兩端分別固定，每根葉片安裝軸與一片葉片構成轉動副；所述的葉片安裝軸軸線將葉片分隔成弦長不相等的兩部分；兩根葉片安裝軸的內側均固定檔桿；所述的檔桿包括第一橫桿、豎桿、第二橫桿和擋環；第一橫桿與葉片安裝軸固定，豎桿連接第一橫桿和第二橫桿，擋環固定在第二橫桿底端；擋環的內凹面與葉片弦長較大部分的外凸面接觸，或擋環的外凸面與葉片弦長較小部分的外凸面接觸；第二橫桿與輪輻的夾角均為5～10°，且兩根檔桿的擋環朝向相反；所述的下輪轂與推力軸承的頂端固定，推力軸承的底端固定在立柱上；上輪轂通過滾珠軸承支承在發電機的轉子上；離合器的一端固定在上輪轂上，另一端與發電機的轉子固定；發電機的底座與立柱頂端通過上法蘭連接。

所述的葉片安裝軸軸線將葉片分隔成弦長比為1：2的兩部分。

所述擋環的內凹面和外凹面上均設有彈性件。

所述的立柱底端設有下法蘭。

所述的立柱和下輪轂之間設置剎車裝置。

該帶動葉片的小型垂直軸風力發電機的發電方法如下：

當風力作用于葉片時，由于葉片安裝軸不在葉片的中心位置，葉片弦長較大部分所受的力較大會發生偏轉，此時其中一片葉片的弦長較大部分被擋桿頂住，擋桿阻止迎風面的減少，同時另一片葉片由于風力作用下阻力面達到在垂直于風向的平面上的有效面積最小時的平衡位置，減少了阻力，使得位置不對稱的兩片葉片帶動葉輪輪轂轉動，當葉輪輪轂轉速達到預設值時離合器結合，從而帶動發電機的轉子轉動發電。