CN102808724A - 一种自动变换迎风面积的风机叶片装置 - Google Patents

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Abstract

一种自动变换迎风面积的风机叶片装置是涉及对风力发电机风机叶片结构的改进。本发明提供了一种结构简单、风能利用率高、遇强风时无需限速刹车的自动变换迎风面积的风机叶片装置。本发明包括具有线圈的旋转壳体和风机叶片，其结构要点所述的风机叶片根部两侧分别设置有固定转轴和活动轴；风机叶片的固定转轴设置于旋转壳体上，风机叶片的活动轴设置于旋转壳体上的弧形滑道内；旋转壳体的端部设置有挡板，挡板和风机叶片的活动轴之间设置有推力弹簧。

Description

一种自动变换迎风面积的风机叶片装置
技术领域
本发明是涉及对风力发电机风机叶片结构的改进。
背景技术
风能的利用具有广阔的发展前景，它不但是一种清洁、可再生的绿色能源，而且成本相对较低。因此，风力发电在全球迅猛发展。德国的风电设备应属最优秀的，德国已宣布很快废除核发电，因为核能发电对人类的危害太大了。因此，风力发电、新能源的迅猛崛起是主导。但目前，风力发电机的实际风能利用率很低，水平轴式风力发电机实际风能利用率较高，但最高仅为45%，而提高风能利用率的方法也只是加大风机叶片直径。但是，当风力到达设计最高风速时，为避免损坏，需要限速刹车；而且风机叶片的角度也受到限制，风机叶片的数量也只是三片。
据中国风电网介绍：中国自主研制的首片大功率风机叶片刚刚在河北保定市下线，风机叶片长38米，机舱重量大于50吨，可是要稳定支撑这样重量的机座就得超过50吨了。这样的风电设备运输安装在没有路面的荒漠、山区非常困难。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供了一种结构简单、风能利用率高、遇强风时无需限速刹车的自动变换迎风面积的风机叶片装置。
为达到本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括具有线圈的旋转壳体和风机叶片，其结构要点所述的风机叶片根部两侧分别设置有固定转轴和活动轴；风机叶片的固定转轴设置于旋转壳体上，风机叶片的活动轴设置于旋转壳体上的弧形滑道内；旋转壳体的端部设置有挡板，挡板和风机叶片的活动轴之间设置有推力弹簧。
本发明的有益效果：1、提高风能利用率：由于本发明的结构特点，本发明的风机叶片能自动改变迎风面积，使其与风速成一定的函数值。从而达到最大限度的提高风能利用率的功能。
2、安全、不易损坏：本发明的风机叶片在受到强风时，风机叶片的活动轴在风力作用下沿着弧形滑道移动，压缩推力弹簧，最后风机叶片迎风面变为片状，避免被强风吹坏；另外，小风速时，风机叶片的活动轴在推力弹簧的作用下将风机叶片迎风面积增至最大，提高风能利用率。
3、结构简单：本发明构件少，结构简单；并且重量轻，易于运输和安装。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
附图中1直滑槽、2为挡板、3为微调电机、4为推力弹簧、5为轴承、6为风机叶片、7为活动轴、8为弧形滑道、9为固定转轴、10为风力传感器、11为旋转壳体、12为线圈。
具体实施方式
本发明包括具有线圈12的旋转壳体11和风机叶片6，所述的风机叶片6根部两侧分别设置有固定转轴9和活动轴7；风机叶片6的固定转轴9设置于旋转壳体11上，风机叶片6的活动轴7设置于旋转壳体11上的弧形滑道8内；旋转壳体11的端部设置有挡板2，挡板2和风机叶片6的活动轴7之间设置有推力弹簧4。
所述的旋转壳体11端部的挡板2同微调电机3相连；旋转壳体11的端部设置有直滑槽1，所述的挡板2活动地设置于直滑槽1上；通过微调电机3可对挡板2的位置进行微调，调节推力弹簧4对风机叶片6活动轴7的压力；从而改变风机叶片6的迎风面积与风力之间的关系，并成为特定函数值。
所述的旋转壳体11上设置有同微调电机3相连的风力传感器10；风力传感器10检测风力的大小，并控制微调电机3调节挡板2的位置；使风机叶片6在推力弹簧4的作用下达到某一设定函数值；确保风能的最大利用率。
所述的推力弹簧4设置为二重或二重以上，且其螺旋方向相反设置；由于推力弹簧4在受压缩过程中会形成一个扭转力，设置二重或二重以上推力弹簧4，且螺旋方向相反设置后，扭转力会相互抵消，弹力柔软，使本发明的风机叶片6稳定性得到提高，不易损坏。
所述的推力弹簧4的端部通过轴承5同风机叶片6的活动轴7相连。便于风机叶片6的旋转。
本发明所述的旋转壳体11上可设置三片以上的风机叶片6；由于本发明的风机叶片6，在大风速时将风机叶片6的迎风面自动变成刀刃状，大大减少迎风阻力，并且仍然在转动发电；而在小风速时，风机叶片6的迎风面积自动增加，再将风机叶片6变成五片、七片，这样大大提高风能利用率的同时，也大大降低了材料的消耗。把风机叶片6被动的接受风能变为主动迎合风能。
下面结合附图说明本发明的动作过程：当无风或风力较小时，推力弹簧4推动轴承5，轴承5推动风机叶片6的活动轴7移动至弧形滑道8的端部，风机叶片6绕固定转轴9转动，迎风面增至最大，可有效利用微风，提高风能的利用率。
当风力很大时，风机叶片6受到风力，并绕固定转轴9转动，使风机叶片6受力减小，从而避免了风机叶片6因风力过大而损坏。这样，风机叶片6数量就可增至五片、七片。
本发明通过风力传感器10时刻自动监测风力的大小，并控制微调电机3对推力弹簧4进行微调；从而使本发明的风机叶片6在风力小时，充分增大风机叶片6受风面积，提高风能利用率；在风力大时，可减小风机叶片6受风面积，防止风机叶片6损坏，使风速与风机叶片6迎风面积成一设定的函数值，从而实现稳定的功率输出。

Claims (6)

1.一种自动变换迎风面积的风机叶片装置，包括具有线圈（12）的旋转壳体（11）和风机叶片（6），其特征在于：所述的风机叶片（6）根部两侧分别设置有固定转轴（9）和活动轴（7）；风机叶片（6）的固定转轴（9）设置于旋转壳体（11）上，风机叶片（6）的活动轴（7）设置于旋转壳体（11）上的弧形滑道（8）内；旋转壳体（11）的端部设置有挡板（2），挡板（2）和风机叶片（6）的活动轴（7）之间设置有推力弹簧（4）。
2.根据权利要求1所述的一种自动变换迎风面积的风机叶片装置，其特征在于：所述的旋转壳体（11）端部的挡板（2）同微调电机（3）相连；旋转壳体（11）的端部设置有直滑槽（1），所述的挡板（2）活动地设置于直滑槽（1）上。
3.根据权利要求2所述的一种自动变换迎风面积的风机叶片装置，其特征在于：所述的旋转壳体（11）上设置有同微调电机（3）相连的风力传感器（10）。
4.根据权利要求1所述的一种自动变换迎风面积的风机叶片装置，其特征在于：所述的推力弹簧（4）设置为二重或二重以上，且其螺旋方向相反设置。
5.根据权利要求1所述的一种自动变换迎风面积的风机叶片装置，其特征在于：所述的推力弹簧（4）的端部通过轴承（5）同风机叶片（6）的活动轴（7）相连。
6.根据权利要求1所述的一种自动变换迎风面积的风机叶片装置，其特征在于：所述的旋转壳体（11）上可设置三片以上的风机叶片（6）。
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