CN101718254A - 垂直式翻转叶轮及一种垂直式风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明垂直式翻转叶轮及一种垂直式风力发电机涉及一种转轴与风力方向垂直的风力发电机。其目的是为了提供一种结构简单、成本低、风能利用率高、适用范围广的风力发电机。本发明包括垂直支撑装置，所述垂直支撑装置上装有套筒转子，所述套筒转子可绕垂直支撑装置转动，套筒转子外侧固定装有转子框架，所述转子框架上装有若干相互平行的叶片轴，所述叶片轴上装有翻转叶片，所述翻转叶片可相对转子框架转动，当转子框架随套筒转子转动至逆风区时，翻转叶片沿风向转动至与转子框架所处平面夹角为α的位置，使转子框架两侧相贯通；当转子框架随套筒转子转动至顺风区时，翻转叶片沿风向转动至与转子框架所处平面相平行的位置，使转子框架形成闭合叶面。

Description

垂直式翻转叶轮及一种垂直式风力发电机
技术领域
本发明涉及一种风力驱动装置，特别是涉及一种转轴与风力方向垂直的风力发电机。
背景技术
风力资源是最理想的绿色能源，取之不尽用之不竭，尤其是利用风能发电。风力发电的工作原理最主要是利用风力推动风动转子，再由该风动转子带动一个发电机的转子转动，从而将机械能转化为电能。目前最常见的风力发电机大都是水平轴式，在垂面上设置三组叶片作为风动转子，这种形式的风力发电机的受风面积较小，风能利用率低，并且只能在迎风时才能工作，因此只能应用于风力较大，风向较稳定的地区。还有少部分风力发电机是采用垂直轴式，但这些风力发电机都需要加装导向板，导向板占用较大的空间，增加了运行成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、风能利用率高、适用范围广的垂直式翻转叶轮及一种垂直式风力发电机。
本发明垂直式翻转叶轮，包括垂直支撑装置，所述垂直支撑装置上装有套筒转子，所述套筒转子可绕垂直支撑装置转动，套筒转子外侧固定装有转子框架，所述转子框架上装有若干相互平行的叶片轴，所述叶片轴上装有翻转叶片，所述翻转叶片可相对转子框架转动，当转子框架随套筒转子转动至逆风区时，翻转叶片沿风向转动至与转子框架所处平面夹角为α的位置，使转子框架两侧相贯通；当转子框架随套筒转子转动至顺风区时，翻转叶片沿风向转动至与转子框架所处平面相平行的位置，使转子框架形成闭合叶面。
本发明垂直式翻转叶轮，其中所述转子框架上装有角度定位装置，所述角度定位装置使翻转叶片的转动角度在上述夹角α以内。
本发明垂直式翻转叶轮，其中所述垂直支撑装置包括主轴，所述主轴下端垂直固定在基座上，主轴上、下两端装有滚动轴承，所述套筒转子通过滚动轴承安装在主轴上，套筒转子的下端面与基座之间装有推力轴承，主轴上端装有止推垫片。
本发明垂直式翻转叶轮，其中所述叶片轴与主轴相平行或垂直。
本发明垂直式翻转叶轮，其中所述角度定位装置为定位销，所述定位销固定在转子框架上，与叶片轴上的定位滑槽相配合。
本发明垂直式翻转叶轮，其中所述角度定位装置为软带，所述软带两端分别固定连接在翻转叶片和转子框架上。
本发明垂直式翻转叶轮，其中所述夹角α为70度至80度。
本发明垂直式翻转叶轮，其中所述套筒转子上的转子框架至少为3组。
本发明垂直式风力发电机，风力叶片采用上述垂直式翻转叶轮，所述套筒转子的下端还固定装有输出齿轮，所述输出齿轮与发电机相连接。
本发明垂直式风力发电机，其中所述输出齿轮与发电机之间还装有增速机。
本发明垂直式翻转叶轮及一种垂直式风力发电机与现有技术不同之处在于本发明垂直式翻转叶轮上安装有翻转叶片，当转子框架逆风转动时，翻转叶片自动打开，使风从翻转叶片之间流过，减少阻力，当转子框架顺风转动时，翻转叶片自动关闭，形成闭合的受风叶面，带动套筒转子旋转，无论风向如何变化，本发明垂直式翻转叶轮都可以沿相同的方向转动，其受风面积相对水平轴式风力发电机高出很多，并且可以在垂直方向是设置多组翻转叶轮，提高了风能利用率的同时还节省了空间。
本发明垂直式翻转叶轮及一种垂直式风力发电机中所设置的角度定位装置是为了保证翻转叶片达到一定的翻转角度，该翻转角度既可以使翻转叶片在打开状态时具有较小的风阻，也使翻转叶片在风力的作用下能够自动闭合。
下面结合附图对本发明的垂直式翻转叶轮及一种垂直式风力发电机作进一步说明。
附图说明
图1为本发明垂直式翻转叶轮及一种垂直式风力发电机第一种实施方式的俯视图；
图2为图1的A-A方向剖视图；
图3为图2的B-B方向剖视图；
图4为图3的C处局部放大图；
图5为本发明垂直式翻转叶轮及一种垂直式风力发电机第二种实施方式的俯视图；
图6为图5的D-D方向剖视图。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明垂直式翻转叶轮的第一种实施方式包括垂直支撑装置，垂直支撑装置包括主轴1，主轴1下端垂直固定在基座2上，主轴1上、下两端装有滚动轴承3，套筒转子4通过滚动轴承3安装在主轴1上，套筒转子4可绕主轴1转动，套筒转子4的下端面与基座2之间装有推力轴承5，主轴1上端通过紧固螺栓6装有止推垫片7。套筒转子4外侧固定装有三组转子框架8，转子框架8上装有五条与主轴1相垂直的的叶片轴9，叶片轴9上装有翻转叶片10，叶片轴9和翻转叶片10可相对转子框架8转动。结合图4，转子框架8上装有角度定位装置，角度定位装置为定位销11，定位销11固定在转子框架8上，与叶片轴9上的定位滑槽12相配合，使翻转叶片10的转动角度α为70度。
当转子框架8随套筒转子4转动至逆风区时，翻转叶片10沿风向转动至与转子框架8所处平面夹角为70度的位置，使转子框架8两侧相贯通；当转子框架8随套筒转子4转动至顺风区时，翻转叶片10沿风向转动至与转子框架8所处平面相平行的位置，使转子框架8形成闭合叶面。
本发明垂直式风力发电机的第一种实施方式是采用本发明垂直式翻转叶轮的第一种实施方式作为风力叶片，在套筒转子4的下端装有输出齿轮13，输出齿轮13通过增速机(图中未示出)与发电机14相连接。
如图5、图6所示，本发明垂直式翻转叶轮及垂直式风力发电机的第二种实施方式与第一种实施方式的区别在于叶片轴9’与主轴1’平行安装在转子框架8’上，其工作原理与第一种实施方式相同。
关于角度定位装置，说明书附图中只给出了定位销一种，而实际可实现角度定位的装置有多种，例如连接在翻转叶片和转子框架之间的软带等。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种垂直式翻转叶轮，其特征在于：包括垂直支撑装置，所述垂直支撑装置上装有套筒转子，所述套筒转子可绕垂直支撑装置转动，套筒转子外侧固定装有转子框架，所述转子框架上装有若干相互平行的叶片轴，所述叶片轴上装有翻转叶片，所述翻转叶片可相对转子框架转动，
当转子框架随套筒转子转动至逆风区时，翻转叶片沿风向转动至与转子框架所处平面夹角为α的位置，使转子框架两侧相贯通；当转子框架随套筒转子转动至顺风区时，翻转叶片沿风向转动至与转子框架所处平面相平行的位置，使转子框架形成闭合叶面。
2.根据权利要求1所述的垂直式翻转叶轮，其特征在于：所述转子框架上装有角度定位装置，所述角度定位装置使翻转叶片的转动角度在上述夹角α以内。
3.根据权利要求1或2所述的垂直式翻转叶轮，其特征在于：所述垂直支撑装置包括主轴，所述主轴下端垂直固定在基座上，主轴上、下两端装有滚动轴承，所述套筒转子通过滚动轴承安装在主轴上，套筒转子的下端面与基座之间装有推力轴承，主轴上端装有止推垫片。
4.根据权利要求1或2所述的垂直式翻转叶轮，其特征在于：所述叶片轴与主轴相平行或垂直。
5.根据权利要求2所述的垂直式翻转叶轮，其特征在于：所述角度定位装置为定位销，所述定位销固定在转子框架上，与叶片轴上的定位滑槽相配合。
6.根据权利要求2所述的垂直式翻转叶轮，其特征在于：所述角度定位装置为软带，所述软带两端分别固定连接在翻转叶片和转子框架上。
7.根据权利要求1或2所述的垂直式翻转叶轮，其特征在于：所述夹角α为70度至80度。
8.根据权利要求1或2所述的垂直式翻转叶轮，其特征在于：所述套筒转子上的转子框架至少为3组。
9.一种垂直式风力发电机，其特征在于：风力叶片采用如权利要求1或2的垂直式翻转叶轮，所述套筒转子的下端还固定装有输出齿轮，所述输出齿轮与发电机相连接。
10.根据权利要求9所述的垂直式风力发电机，其特征在于：所述输出齿轮与发电机之间还装有增速机。
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