[發(fā)明專利]直葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010138846.7
• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN113357078B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐幼麟;詹勝
• 申請（專利權(quán)）人: 香港理工大學(xué)
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D9/25;F03D7/06;F03D13/10;F03D80/00
• 代理公司: 北京世峰知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11713
• 代理人: 卓霖;許向彤

本發(fā)明提供一種直葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，所述風(fēng)力發(fā)電機的葉片的俯仰角能夠被調(diào)節(jié)，所述風(fēng)力發(fā)電機包括對所述發(fā)電機的葉片的俯仰角進行調(diào)節(jié)的俯仰角控制單元，所述俯仰角控制單元包括與所述葉片形成活動連接的連接機構(gòu)；以及安裝在所述葉片底端的導(dǎo)向機構(gòu)，所述導(dǎo)向機構(gòu)包括設(shè)置在所述葉片下方的控制環(huán)和控制軌道，所述控制環(huán)和控制軌道配合使得當所述葉片旋轉(zhuǎn)時所述葉片的俯仰角能夠被改變，其中，所述控制軌道為具有變化的極徑的環(huán)形軌道；以及對風(fēng)向控制單元和葉片承重單元。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機，尤其是一種直葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。

背景技術(shù)

近些年來，水平軸風(fēng)力機(HAWT)由于其技術(shù)成熟在世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用并獲得了商業(yè)上的成功。但是，由于對高能量生產(chǎn)的需求增加，呈現(xiàn)了進一步增加HAWT的尺寸和重量的趨勢，這導(dǎo)致了很多挑戰(zhàn)性的問題.例如，懸臂葉片根部的高彎矩，塔柱基底處的高傾覆力矩，難以忍受的噪聲以及昂貴的維護成本。同時，垂直軸風(fēng)力機(VAWT)由于具有對風(fēng)向不敏感、易于安裝、低維護費用以及低空氣動力噪音這些優(yōu)點，近年來越來越引起了人們的注意。但是，固定俯仰的直葉片垂直軸風(fēng)力機(SBVAWT)由于其旋轉(zhuǎn)模式使葉片風(fēng)攻角經(jīng)歷持續(xù)變化，這導(dǎo)致了低能量產(chǎn)生和低自啟能力。而且，葉片的懸臂支撐也限制了目前的SBVAWT的尺寸。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，為解決上述這些問題的全部或至少一者，提出了本發(fā)明，本發(fā)明第一方面的技術(shù)方案提供了一種直葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，所述風(fēng)力發(fā)電機的葉片的俯仰角能夠被調(diào)節(jié)，所述風(fēng)力發(fā)電機包括對所述發(fā)電機的葉片的俯仰角進行調(diào)節(jié)的俯仰角控制單元，

所述俯仰角控制單元包括：與所述葉片形成活動連接的連接機構(gòu)；以及安裝在所述葉片底端的導(dǎo)向機構(gòu)，所述導(dǎo)向機構(gòu)包括設(shè)置在所述葉片下方的控制環(huán)和控制軌道，所述控制環(huán)和控制軌道配合使得當所述葉片旋轉(zhuǎn)時所述葉片的俯仰角能夠被改變，其中，所述控制軌道為具有變化極徑的環(huán)形軌道。

優(yōu)選地，所述連接機構(gòu)包括：與所述葉片的上端形成活動連接的第一連接件；以及與所述葉片的下端形成活動連接的第二連接件，其中，所述第一連接件與所述葉片的上端的活動連接并且所述第二連接件與所述葉片的下端的活動連接使得所述葉片能夠旋轉(zhuǎn)并允許所述葉片的俯仰角被調(diào)節(jié)。

優(yōu)選地，所述第一連接件和所述第二連接件分別包括軸承和連接板。

優(yōu)選地，所述控制環(huán)的形狀為盤狀，并且，所述控制軌道固定在所述控制環(huán)上，并且具有矩形截面。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)向機構(gòu)還包括控制桿，所述控制桿的一端安裝在所述葉片底端尾部，另一端安裝在所述控制軌道上，當所述控制桿沿所述控制軌道運行時，使得所述葉片的尾部繞葉片與連接件(支撐臂)之間的活動連接點左右擺動，以改變所述俯仰角。

優(yōu)選地，控制桿的所述另一端安裝有導(dǎo)輪，所述導(dǎo)輪夾在所述控制軌道的兩側(cè)，以在所述控制軌道上運行。

優(yōu)選地，風(fēng)力發(fā)電機還包括對所述葉片進行支撐的葉片支撐單元，所述葉片支撐單元包括主支撐機構(gòu)，所述主支撐機構(gòu)設(shè)置在風(fēng)力發(fā)電機的主軸外部，并且被固定到建造在地面上的基座上。

優(yōu)選地，所述主軸通過多個滾動軸承設(shè)置在主支撐結(jié)構(gòu)上，并且被所述多個滾動軸承支撐。

優(yōu)選地，所述葉片支撐單元還包括葉片支撐機構(gòu)，所述葉片支撐機構(gòu)的一端固定到所述風(fēng)力發(fā)電機的主軸上，另一端經(jīng)由所述連接機構(gòu)與所述葉片形成所述活動連接。

優(yōu)選地，葉片支撐單元還包括滾動件和滾動件配合件，所述滾動件設(shè)置在所述葉片的底端，滾動件配合件設(shè)置在地面之上，所述滾動件在滾動件配合件上滾動以實現(xiàn)所述葉片的旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，所述俯仰角控制單元還包括定向構(gòu)件，所述定向構(gòu)件的一端與所述滾動件的安裝座連接，所述定向構(gòu)件的另一端與所述葉片支撐單元所包括的葉片支撐結(jié)構(gòu)連接。