CN101225793B - 一种风车及以其组成的风力发电装置 - Google Patents

Abstract

一种风车，包括由水平转轴(1)和叶片(3)组成的风轮，叶片可摆动地支承在垂直固定于水平转轴的叶片轴(2)上，叶片轴偏于叶片一侧，水平转轴或叶片轴上设有叶片摆动限位机构，其为：叶片轴穿在叶片轴孔中，叶片轴上有径向凸出(5)，对应处的叶片轴孔处开有径向槽(6)、或是：固定在水平转轴或叶片轴上并伸出至叶片两侧的限位块(4)；叶片与叶片轴为滑动配合，两者之间有拉伸弹簧(10)连接。叶片能自动地根据前或后风吹摆动倾角，使得不论风是从正面还是背面吹到风车叶片，风车受到同向扭矩。以上述风车组成的风力发电装置：若干上述风车分布安装在一竖墙(7)上所开的对应数量的水平风孔(8)中。竖墙起到集中风力的作用，增大了经过风洞的风力，提高了风车的发电能力。

Description

一种风车及以其组成的风力发电装置

技术领域

本发明涉及一种风车及以其组成的风力发电装置。

背景技术

风车也叫风力机，是一种不需燃料、以风作为能源的动力机械。风力机主要由风能接收装置、控制机构、传动、支承等组成，以风轮为风能接受装置的常规风力机，可分为水平轴结构和垂直轴结构两类。风轮主要由转轴和叶片组构成，现有的水平转轴风轮的叶片大都是直接固定在水平转轴上，各叶片并不在同一平面内，而是稍微倾斜于垂直面，有一个固定的倾角，如此风车迎风才能转动，倾斜方向决定了当风从风车前面吹来时风车的转动方向。这种固定倾角叶片不足之处就在于当风从后方吹来的时候风轮受到的扭矩和风车迎风转动的方向相反，如：当我们从风车前面看风车，右手边的水平叶片其倾角若是叶片上边向后倾斜，则风从前向后吹时风车顺时针转动；倾角反之则转向也倒过来，但同样倾角若风从后向前吹时，风车是逆时针转的，只有当倾角也倒过来时风车才是顺时针转动。另外，由于风力时大时小使得风车的转速不均匀，发电机会受到一定的影响。

还有，现有的风力发电都是在旷野上竖有多个单一的风车，然后将各风车所发之电汇总上网。单个风车的迎风面积只决定于风车叶的大小，由于结构问题风车叶难以做的很大，迎风面积受到限制，且风车所能接受到的风力大小就是当时风力的大小。

发明内容

本发明的第一个目的，就是提供一种无论风从前面或后面吹来风轮受到同向扭矩的风车。

为实现上述发明目的，本发明的风车，包括由水平转轴和叶片组成的风轮，其特征是：所述的叶片可摆动地支承在垂直固定于水平转轴的叶片轴上，叶片轴的轴线平行于风车叶片的长度方向并偏于叶片一侧叶缘，水平转轴或叶片轴上设有叶片摆动限位机构。

所述的限位机构为：叶片轴穿在叶片轴孔中，叶片轴上至少有一径向凸出，对应于该径向凸出处的叶片轴孔处开有径向槽。

所述的限位机构为：固定在水平转轴或叶片轴上并伸出至叶片两侧的限位块。本发明的风车叶片由于是可摆动地支承在垂直固定于水平转轴的叶片轴上并偏于叶片一侧叶缘，能自动地根据风吹的方向摆动叶片的倾角，使得不论风是从正面还是背面吹到风车叶片，风车受到同向扭矩都朝一个方向转。

进一步地改进后，本发明的风车在风力不均时，可以在一定程度上自动调整其转动惯量，使其转速不致相差太大。

所述的叶片与叶片轴为滑动配合，叶片与叶片轴之间有拉伸弹簧连接。

所述的叶片与叶片轴为滑动配合，叶片轴孔中间有一加大的空腔，叶片轴在空腔处制有凸环，凸环向心侧与空腔之间的叶片轴上套装有压缩弹簧。

本发明的第二个目的，就是提供一种以上述风车组成、可增大吹动单个风车的风力的发电装置。

为实现上述发明目的，本发电装置为：若干上述风车分布安装在一竖墙上所开的对应数量的水平风孔中。

在上述基础上，本发明还可做进一步的改进：

所述的风孔孔径小于风车叶片回转直径，在对应于风车叶片处的风孔内壁开有可容纳风车叶片的环形凹槽；

所述的竖墙上装有对应于各风孔的导风机构：在风孔的两端口外竖向铰接有导风板，导风板上横向固定伸出有摇臂，两摇臂的自由端与一穿过竖墙槽孔的推杆两端铰接。

所述的竖墙上装有伸出至导风板或摇臂两侧的导风板摆动限位块。

所述的推杆上固定有导风板摆动限位块。

所述的导风板的竖向铰轴通过支架支撑。

本发明的发电装置，由于风车分布安装在一竖墙上，竖墙起到集中风力的作用，增大了经过风洞的风力，提高了风车的发电能力；导风板可使从斜向吹向竖墙的风在一定程度上导进风孔中。

附图说明

图1是本发明的风车实施例1主视示意图；

图2是沿图1的A-A线剖视示意图；

图3是沿图1的B-B线剖视示意图；

图4是风车叶片叶片轴孔开有径向槽处剖视示意图；

图5是实施例2叶片限位机构剖视示意图；

图6是实施例3叶片限位机构剖视示意图；

图7是实施例4叶片限位机构剖视示意图；

图8是实施例5叶片限位机构剖视示意图；

图9是图5的局部放大示意图；

图10是实施例1在转速慢时叶片根部局部剖视示意图；

图11是图10在转速快时叶片根部局部剖视示意图；

图12是图11的局部放大示意图；

图13是实施例2在转速慢时叶片根部局部剖视示意图；

图14是图13在转速快时叶片根部局部剖视示意图；

图15是图14的局部放大示意图；

图16是本发明的发电装置具体实施例1主视图；

图17是图16的剖视示意图；

图18是图17的局部放大示意图；

图19是安装了导风机构的发电装置实施例2的局部放大示意图；

图20是发电装置实施例2导风机构的主视示意图；

图21是发电装置实施例2导风机构的俯视示意图；

图22是图21的导风机构导风板受风摆动状态示意图。

图中：1-水平转轴，2-叶片轴，3-叶片，4-限位块，5-叶片轴径向凸出，6-叶片轴孔径向槽，7-竖墙，8-水平风孔，9-环形凹槽，10-拉伸弹簧，11-叶片轴孔空腔，12-叶片轴凸环，13-压缩弹簧，14-导风板，15-摇臂，16-竖墙槽孔，17-推杆，18-竖向铰轴，19-限位块，20-支架。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明的风车实施例1，包括由水平转轴1和叶片3构成的风轮，叶片可摆动地支承在一垂直固定于水平转轴1上的叶片轴2上，叶片轴的轴线平行于风车叶片的长度方向并偏于叶片一侧叶缘，水平转轴或叶片轴上设有叶片摆动限位机构，本例的摆动限位机构为：叶片轴穿在叶片轴孔中，叶片轴上至少有一径向凸出，对应于该径向凸出处的叶片轴孔处开有径向槽，参见图2，其是沿图1的A-A线剖视的示意图，本例的径向凸出为两端凸出，对应于该径向凸出处的叶片轴孔开有径向槽6，如此叶片就能在径向槽的限制范围内绕叶片轴摆动一定的角度。

本发明风车实施例2与实施例1不同之处如图5和图9所示，限位机构为：叶片轴穿在叶片轴孔中，叶片轴上至少有一径向凸出，该径向凸出为只向一端凸出，对应于该径向凸出处的叶片轴孔处开有径向槽。

本发明风车实施例3、4、5与实施例1不同之处分别如图6、7、8所示，限位机构为：固定在水平转轴或叶片轴上并伸出至叶片两侧的限位块4，同样能限制叶片一定范围内绕叶片轴摆动。

为使风车在风力不均时，可以在一定程度上自动调整其转动惯量，使其转速不致相差太大，本发明的风车实施例1的叶片与叶片轴为滑动配合，叶片根部与叶片轴根部之间有拉伸弹簧10连接，参见图10、11、12。图10是风车在风力小转速慢时叶片根部和叶片轴根部的局部剖视示意图，由于风车转速慢，与叶片轴为滑动配合的叶片的离心力较小，叶片根部贴近叶片轴根部，风车的转动惯量小；当风力大时风车转速快，叶片的离心力较大，叶片可服拉力弹簧的拉力沿叶片轴向外滑动，叶片根部离开叶片轴根部一段距离，见图11，图12是图11的局部放大示意图，风车的转动惯量增大，转速不会急剧增加，当风力下降时，叶片的离心力变小，在拉力弹簧的作用下向叶片轴根部靠拢，转动惯量变小，转速不会急剧下降。

图13、14、15所示的是本发明的风车实施例2的使风车转速均匀的结构：叶片与叶片轴为滑动配合，叶片轴孔中间有一加大的空腔11，叶片轴在空腔处制有凸环12，凸环向心侧与空腔之间的叶片轴上套装有压缩弹簧13，原理与上例相同。

参见图16、17和18，本发明的以上述风车组成、可增大吹动单个风车的风力的发电装置实施例1为：若干上述风车分布安装在一竖墙7上所开的对应数量的水平风孔8中，风孔孔径小于风车叶片回转直径，在对应于风车叶片处的风孔内壁开有可容纳风车叶片的环形凹槽9。如此竖墙起到集中风力的作用，增大了经过风洞的风力，提高了风车的发电能力。

图19至图22所示的发电装置实施例2，与例1不同之处在于竖墙上装有对应于各风孔的导风机构：在风孔的两端口外竖向铰接有导风板14，导风板的竖向铰轴通过支架20支撑，导风板上横向固定伸出有摇臂15，两摇臂的自由端与一穿过竖墙槽孔16的推杆17两端铰接；从竖墙上装有伸出至导风板或摇臂两侧的导风板摆动限位块19；或是在推杆上固定有导风板摆动限位块。

Claims (1)

1.一种风车组成的风力发电装置，其特征在于：所述的风车包括由水平转轴(1)和叶片(3)组成的风轮，所述的叶片可摆动地支承在垂直固定于水平转轴的叶片轴(2)上，叶片轴的轴线平行于风车叶片的长度方向并偏于一侧叶缘，水平转轴或叶片轴上设有叶片摆动限位机构；若干所述风车分布安装在一竖墙(7)上所开的对应数量的水平风孔(8)中，所述的风孔孔径小于风车叶片回转直径，在对应于风车叶片处的风孔内壁开有可容纳风车叶片的环形凹槽(9)；所述的竖墙上装有对应于各风孔的导风机构：在风孔的两端口外竖向铰接有导风板(14)，导风板的竖向铰轴通过支架(20)支撑，导风板上横向固定伸出有摇臂(15)，两摇臂的自由端与一穿过竖墙槽孔(16)的推杆(17)两端铰接；从竖墙上装有伸出至导风板或摇臂两侧的导风板摆动限位块(19)或在推杆上固定有导风板摆动限位块(19)。

Images