CN101608601A - 垂直轴风力发电装置及其风叶角度自动调节机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及垂直轴风力发电装置及其风叶角度自动调节机构，垂直轴风力发电装置包括多个风叶、风叶支撑盘、输入轴、风叶支撑盘与输入轴之间的传动机构，其特征是，还包括风叶的角度自动调节机构，该角度自动调节机构包括：多个旋转架，每一旋转架的外侧与对应的风叶的背面枢接且内侧固定在风叶支撑盘上；曲轴，与输入轴可相对转动地连接且与该输入轴共轴心设置；偏心轴，相对于曲轴的轴心偏心地固定设置于曲轴上；偏心连接盘，可转动地设置在偏心轴上；风舵，固定地设置在偏心轴上；以及多个风叶拉杆，每一风叶拉杆的外端与对应的风叶可转动地连接且内端与偏心连接盘可转动地连接。

Description

垂直轴风力发电装置及其风叶角度自动调节机构
技术领域
本发明涉及一种垂直轴风力发电装置及其风叶角度自动调节机构。
背景技术
公开号为CN1858438的中国专利申请公开了一种垂直轴风力发电装置，它在风叶回转中心设有轴，风叶在支架上围绕该轴来回转动形成风轮，风叶在支架上来回转动时的角度范围由自动控制系统控制叶片转角而确定，叶片在不同的位置获得相应最佳的叶片转角。
但无论采取何种改变叶片转角的方法，会存在下述缺陷。
缺陷是转角叶片在迎顺风面，转角叶片不能和风向成为90度，无法叶片使最佳迎风，在迎逆风面，转角叶片不能和风向成为0度，因而无法充分利用风能。
公开号为CN101260865的中国专利申请提出了自调角度迎风叶片，利用叶片旋转轴与主轴直接用齿轮相啮合或链条传动。叶片转到最佳迎风位置。
但存在缺陷的是：因主轴和叶片的传动是通过齿轮相啮合或链条直接传动，这样会使叶片在转动时负荷太重，无法充分利用风能，也不利于产品的商业化开发。
公开号为CN200996359的中国专利申请对叶片的角度调节装置采用的是液压装置，如液压泵、液压油缸、液压控制阀及液压蓄能器等配件，来控制叶片横向和纵向的伸缩，使叶片转到最佳迎风面，充分利用风能。
但存在缺陷的是：采用的是液压装置，如液压泵、液压油缸、液压控制阀及液压蓄能器等配件，来控制叶片伸缩转向，增加系统控制装置，其装置本身耗电就大大降低发电效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种风叶自动调节迎风面的垂直轴风力发电装置及其风叶角度自动调节机械传动机构。
为实现所述目的，本发明的垂直轴风力发电装置的风叶的角度自动调节机构，其特点是，包括：旋转架，外侧用于与风叶的背面枢接，内侧用于固定在垂直轴风力发电装置的风叶支撑盘上，该风叶支撑盘相对垂直轴风力发电装置的输入轴可转动；曲轴，用于与垂直轴风力发电装置的输入轴可相对转动地连接且与该输入轴共轴心设置；偏心轴，相对于曲轴的轴心偏心地固定设置于曲轴上；偏心连接盘，可转动地设置在偏心轴上；风舵，固定地设置在偏心轴上；以及风叶拉杆，外端用于与风叶可转动地连接，内端与偏心连接盘可转动地连接。
所述的垂直轴风力发电装置的风叶的角度自动调节机构，其进一步的特点是，曲轴的一端具有用于套装于该输入轴的套装部以及位于另一端的固定连接偏心轴的连接部。
所述的垂直轴风力发电装置的风叶的角度自动调节机构，其进一步的特点是，偏心连接盘套在偏心轴上，风舵设置在偏心连接盘的上方，风叶拉杆位于旋转架的上方。
本发明的垂直轴风力发电装置，包括多个风叶、风叶支撑盘、输入轴、风叶支撑盘与输入轴之间的传动机构，其特点是，还包括风叶的角度自动调节机构，该角度自动调节机构包括：多个旋转架，每一旋转架的外侧与对应的风叶的背面枢接且内侧固定在风叶支撑盘上；曲轴，与输入轴可相对转动地连接且与该输入轴共轴心设置；偏心轴，相对于曲轴的轴心偏心地固定设置于曲轴上；偏心连接盘，可转动地设置在偏心轴上；风舵，固定地设置在偏心轴上；以及多个风叶拉杆，每一风叶拉杆的外端与对应的风叶可转动地连接且内端与偏心连接盘可转动地连接。
所述的垂直轴风力发电装置，其进一步的特点是，曲轴的一端具有套装于该输入轴的套装部以及位于另一端的固定连接偏心轴的连接部。
所述的垂直轴风力发电装置，其进一步的特点是，偏心连接盘套在偏心轴上，风舵设置在偏心连接盘的上方，风叶拉杆位于旋转架的上方。
所述的垂直轴风力发电装置，其进一步的特点是，风叶在竖直方向布置或者相对竖直方向倾斜设置。
所述的垂直轴风力发电装置，其进一步的特点是，所述传动机构包括风叶齿轮、第一过桥齿轮、第二过桥齿轮以及输入轴齿轮，风叶支撑盘与风叶齿轮固定连接，风叶齿轮通过轴承同心套装在输入轴上，风叶齿轮与第一过桥齿轮啮合，第一过桥齿轮与第二过桥齿轮同一轴心并且固定连接，第二过桥齿轮与输入轴齿轮啮合，输入轴齿轮同轴固定在输入轴上。
所述的垂直轴风力发电装置，其进一步的特点是，风叶背面设置有上、下固定支架，旋转架的外侧与风叶背面的上、下固定支架铰连接，风叶可以上、下固定支架与旋转架的铰连接处的连线为轴心旋转，风叶的背面上端安装有稍高于上固定支架的外支架，风叶拉杆的外端与外支架铰连接。
本发明的有益效果是：当风确定风舵方向时，偏心轴以风舵的垂直方向设为0度，即风叶在偏心轴的偏心方向为度，此时风叶迎风面垂直迎风，使风叶迎风面受风力最大；当偏心轴与风舵的方向不变，风叶围绕输入轴旋转到度位置，此时风叶的迎风面(自转向90度)受风力最小，实现了自动调整风叶角度的功能，并且风叶自动调节迎风面，最大可能地充分利用风能资源，既使很微小的风也能推动风叶启动；弥补了风力发电机要在风速较大时才能达到所设计的额定功率；大大提高风力发电机设备利用率，减少风力发电机设备的闲置。
附图说明
图1为本发明的风叶自动调节迎风面的垂直轴风力发电装置的立体示意图
图2为风叶于垂直风向并仰面向上角度为0.01-85度的立体示意图
图3为风叶拉杆拉动风叶的转向位置示意图，其中(a)为初始位置的示意图，(b)为转过90度的位置示意图，(c)为转过180度的位置示意图，(d)为转过270度的位置示意图。
图4为偏心曲轴的立体示意图。
图5为齿轮与输入轴的结构示意图。
图6为图5中A处的局部放大示意图。
具体实施方式
如图1、图5和图6所示，本发明的风叶自动调节迎风面的垂直轴风力发电装置包括多个风叶1、旋转架4、风叶支撑盘5、垂直发电机输入轴11、风叶支撑盘5与输入轴11之间的传动机构。
如图5所示，风叶1背面设置有上、下固定支架2a、2b，旋转架4的外侧与风叶1背面的上、下固定支架2a、2b枢接或铰连接或者说可绕一轴线转动地连接，风叶1可以上、下固定支架2a、2b与旋转架4的铰连接处的连线为轴心旋转，旋转架4的内侧固定在支撑盘5上。风叶1的背面上端安装有稍高于上固定支架2的外支架3，风叶拉杆6的外端与外支架3铰连接。
如图6所示，风叶拉杆6的内端与偏心连接盘13铰连接，偏心连接盘13可转动地套装在曲轴12的偏心轴16上。同时参照图4，曲轴12通过轴承设置在输入轴11上端，偏心轴16的上端固定设有风舵15，风舵15的旋转中心与曲轴12同一轴心(在本实施例中，即输入轴11的轴心)，风舵15的迎风方向与偏心轴16的偏心方向(即曲轴12的轴向)垂直。
可以理解到，风叶的角度自动调节机构主要包括旋转架4、风叶拉杆6、曲轴12、偏心轴16、偏心连接盘13以及风舵15。
继续参照图6，风叶支撑盘5与输入轴11之间的传动机构包括风叶齿轮7、第一过桥齿轮8、第二过桥齿轮9以及输入轴齿轮10。支撑盘5与风叶齿轮7固定连接，风叶齿轮7通过轴承14同心套装在输入轴11上，风叶齿轮7与第一过桥齿轮8啮合，第一过桥齿轮8与第二过桥齿轮9同一轴心并且固定连接，第二过桥齿轮9与输入轴齿轮10啮合，输入轴齿轮10同轴固定在输入轴11上。
上述齿轮传动机构的传动比2∶1或3∶1，传动比可根据当地风场环境的要求而定，传动比2∶1或3∶1能提高风力发电机转速。传动比1∶2或1∶3使微风能启动风力发电机。上述齿轮传动机构，也可以由皮带传动和链轮传动替代。
本发明的风叶自动调节迎风面垂直轴风力发电装置，也可以不用传动机构，由风叶支撑盘5直接同轴固定在输入轴11上，同步转动。
本发明的风叶自动调节迎风面的垂直轴风力发电装置的运转方式如下：
同时参照图5、6以及图3，风叶1背面的上、下固定支架2a、2b与旋转架4的外侧连接，使风叶1能在旋转架4上自由转动。风叶1背面上端的外支架3通过风叶拉杆6与偏心连接盘13围绕偏心轴16旋转。如图1所示，当风叶1处于与偏心同方向位置时，外支架3离输入轴11的轴心最远，并且使风叶1迎风面与风向b垂直，风叶1沿方向C旋转(公转)，在图1中为了增强结构强度，各个旋转架4由支撑杆17连接在一起。当风叶1处于偏心反方向位置时，外支架3离输入轴11的轴心最近，并且使风叶1迎风面转向90度迎风。如图3中(a)-(c)所示，当风确定风舵15方向时，偏心轴16以风舵15的垂直方向设为0度，即风叶1在偏心轴16的偏心方向为0度，此时风叶1迎风面垂直迎风，使风叶1迎风面受风力最大。当偏心轴16与风舵15的方向不变，风叶1围绕输入轴11旋转到180度位置，此时风叶1的迎风面(自转向90度)受风力最小。
如图2所示，风叶1不仅可以竖直设置还可以于垂直风向并仰面向上角度β为0.01-85度。

Claims (9)

1.一种垂直轴风力发电装置的风叶的角度自动调节机构，其特征在于，包括：
旋转架，外侧用于与风叶的背面枢接，内侧用于固定在垂直轴风力发电装置的风叶支撑盘上，该风叶支撑盘相对垂直轴风力发电装置的输入轴可转动；
曲轴，用于与垂直轴风力发电装置的输入轴可相对转动地连接且与该输入轴共轴心设置；
偏心轴，相对于曲轴的轴心偏心地固定设置于曲轴上；
偏心连接盘，可转动地设置在偏心轴上；
风舵，固定地设置在偏心轴上；以及
风叶拉杆，外端用于与风叶可转动地连接，内端与偏心连接盘可转动地连接。
2.如权利要求1所述的垂直轴风力发电装置的风叶的角度自动调节机构，其特征在于，曲轴的一端具有用于套装于该输入轴的套装部以及位于另一端的固定连接偏心轴的连接部。
3.如权利要求1所述的垂直轴风力发电装置的风叶的角度自动调节机构，其特征在于，偏心连接盘套在偏心轴上，风舵设置在偏心连接盘的上方，风叶拉杆位于旋转架的上方。
4.一种垂直轴风力发电装置，包括多个风叶、风叶支撑盘、输入轴、风叶支撑盘与输入轴之间的传动机构，其特征在于，还包括风叶的角度自动调节机构，该角度自动调节机构包括：
多个旋转架，每一旋转架的外侧与对应的风叶的背面枢接且内侧固定在风叶支撑盘上；
曲轴，与输入轴可相对转动地连接且与该输入轴共轴心设置；
偏心轴，相对于曲轴的轴心偏心地固定设置于曲轴上；
偏心连接盘，可转动地设置在偏心轴上；
风舵，固定地设置在偏心轴上；以及
多个风叶拉杆，每一风叶拉杆的外端与对应的风叶可转动地连接且内端与偏心连接盘可转动地连接。
5.如权利要求4所述的垂直轴风力发电装置，其特征在于，曲轴的一端具有套装于该输入轴的套装部以及位于另一端的固定连接偏心轴的连接部。
6.如权利要求4所述的垂直轴风力发电装置，其特征在于，偏心连接盘套在偏心轴上，风舵设置在偏心连接盘的上方，风叶拉杆位于旋转架的上方。
7.如权利要求4所述的垂直轴风力发电装置，其特征在于，风叶在竖直方向布置或者相对竖直方向倾斜设置。
8.如权利要求4所述的垂直轴风力发电装置，其特征在于，所述传动机构包括风叶齿轮、第一过桥齿轮、第二过桥齿轮以及输入轴齿轮，风叶支撑盘与风叶齿轮固定连接，风叶齿轮通过轴承同心套装在输入轴上，风叶齿轮与第一过桥齿轮啮合，第一过桥齿轮与第二过桥齿轮同一轴心并且固定连接，第二过桥齿轮与输入轴齿轮啮合，输入轴齿轮同轴固定在输入轴上。
9.如权利要求4所述的垂直轴风力发电装置，其特征在于，风叶背面设置有上、下固定支架，旋转架的外侧与风叶背面的上、下固定支架铰连接，风叶可以上、下固定支架与旋转架的铰连接处的连线为轴心旋转，风叶的背面上端安装有稍高于上固定支架的外支架，风叶拉杆的外端与外支架铰连接。
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