CN102926927B - 风力发电机自动调向风叶 - Google Patents

Abstract

风力发电机自动调向风叶，它具有叶片，叶片铰接在支撑构件上，支撑构件构成对叶片的转动支撑，叶片的转动轴线偏离叶片的重心，支撑构件上或支撑构件与叶片之间设有使叶片保持水平状态及垂直状态的限位机构。垂直轴式风力发电机采用一组本发明提供的风叶时，当其中某个或几个风叶的转动方向与风向趋于一致时，通过叶片自身的重力、风力及限位机构，可使叶片保持竖直状态，从而较好的直接接受风力，当另外的风叶的转动方向与风向趋于相反时，通过风力及限位机构，可使叶片保持水平状态，避免风力对风叶形成阻力，从而风轮就能利用风力往一个方向旋转做功，最大限度地利用了风的能量。

Description

风力发电机自动调向风叶

技术领域

本发明涉及风力发电机的风叶，具体地说是一种适合用于垂直轴式风力发电机的风叶。

背景技术

随着能源的日趋匮乏，风能的利用越来越引起人们的重视，利用风力进行发电是利用风能的一种主要手段。目前，风力发电机有水平轴式和垂直轴式两种，对于目前水平轴风力发电机中的风叶，其设计特点是利用风力的一个分力推动风叶、产生扭矩，风叶的面积很大，用于推动发电机的风力却较小，且设计要求也很高，造价很高，效率较低，对鸟类和蝙蝠有危害。而对于目前垂直轴风力发电机中的风叶，其风叶转动方向与风向相反时，风叶受到的逆风风力较大，较大程度的抵消了顺风风叶的推力，因此，效率也较低。所以，现有的各种风力发电机所用的风叶存在的共同不足是：风能的利用率较低，设计体积大，造价高；对风速要求较高，通常额定风速均在每秒10米至15米以上，在风力较小的区域，风力发电机的使用受到限制，在风速高的地方效率也较低，限制了风力发电机的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风力发电机自动调向风叶，该风叶用于竖直轴式风力发电机中，其叶片可自动调向，叶片处在顺风位时竖直、处在逆风位时水平，该风叶能最大限度地减小处于逆风位时的受力，充分利用顺风位的风力产生扭矩，进而使风能的利用率提高，并对可利用风的风速要求降低。

为实现上述目的，本发明采用以下方案：风力发电机自动调向风叶，适用于垂直轴式风力发电机，它具有叶片，它还具有支撑构件，叶片铰接在支撑构件上，支撑构件构成对叶片的转动支撑，叶片的重心偏离叶片的转动轴线，支撑构件上或支撑构件与叶片之间设有使叶片保持水平状态及垂直状态的限位机构，支撑构件为一支撑轴，叶片上具有套管，叶片通过套管装于支撑轴上，限位机构由固定在支撑轴上的固定挡圈和联接在叶片的套管上的转动挡圈组成，固定挡圈朝向转动挡圈的端面上具有两个限位块，转动挡圈朝向固定挡圈上的端面上具有两个挡块，两挡块与两个限位块之间相互配合限制叶片绕支撑轴转动的最大角度为90°。

由上述方案可见，垂直轴式风力发电机中采用一组本发明提供的自动调向风叶时，当其中某个或几个风叶的转动方向与风向趋于一致时，通过叶片自生重力、风力及限位机构，可使叶片保持竖直状态，从而较好的直接接受风力，当另外的风叶的转动方向与风向趋于相反时，通过风力及限位机构，可使叶片保持水平状态，避免风力对风叶形成阻力，从而使风轮能利用风力往一个方向旋转做功，最大限度地利用了风的能量。

本发明结构合理、使用可靠，它作为垂直轴式风力发电机的风叶，具有以下积极效果：1、可以在同一风力条件下减小风力发电机的外形尺寸，简化风力发电机结构，大幅度降低风车造价，降低投资和运行成本；2、可以利用目前风力发电机无法利用的低速风发电，大大提高风力发电机的利用范围。3、可较大程度的减小风轮的尺寸，有利于降低风轮对鸟类和蝙蝠的危害。

附图说明

图1本发明实施例一的结构示意图；

图2图1的A－A剖视图；

图3本发明实施例一的使用状态示意图；

图4本发明实施例二的结构示意图；

图5图4中固定挡圈的结构示意图；

图6图5的右视图；

图7图4中转动挡圈的结构示意图；

图8图7的左视图；

图9图4的B－B剖视图；

图10本发明实施例二的使用状态示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及附图进一步说明本发明。

实施例一

参见图1、图2，本实施例中，支撑构件为一框架1，叶片5铰接在框架1上，框架1构成对叶片5的转动支撑。叶片5与框架1铰接的铰接结构为：在框架1的两侧上分别固定有一轴套2，叶片5的两侧分别固定有销轴3，销轴3装于轴套2中。限位机构为一水平限位杆7及一垂直限位杆4，水平限位杆7设于框架1的一侧，垂直限位杆4可设于框架1的上部或下部。本实施例中，垂直限位杆4设于框架的下部。以叶片5的转动轴线为界，使叶片5处在其转动轴线两侧的部分不对称，即可使叶片5的转动轴线偏离其重心。

另外，由图2可见，垂直限位杆4、水平限位杆7的限位面上分别设有橡胶垫9、橡胶垫8，以缓冲降低叶片5与它们触及时的碰撞并降低噪音。

参见图1，为实现风叶与风叶杆的联接，在框架1的一侧连接有支撑板6，支撑板6上开有若干通孔6a，通过支撑板6及其上的通孔6a，可使本风叶方便地与风叶杆联接。

参见图3，本实施例提供的风叶在使用时，其支撑板6与风叶杆10联接，风叶杆10与垂直的旋转轴11联接。

由图1、图2、图3可见，当风叶的转动方向与风向趋于一致时，通过叶片5自身重力、风力及垂直限位杆4，可使叶片5保持竖直状态，进而直接接受风力；当风叶的转动方向与风向趋于相反时，通过风力及水平限位杆7，可使叶片5保持水平状态，避免风力对风叶形成阻力。

实施例二

参见图4，本实施例中，支撑构件为一支撑轴12，叶片16上具有套管16a，套管16a与叶片16为一体，叶片16通过套管16a装于支撑轴12上，支撑轴12构成对叶片16的转动支撑，支撑轴12的轴线既为叶片16的转动轴线。限位机构由固定在支撑轴12上的固定挡圈13和联接在叶片16的套管16a上的转动挡圈14组成。套管16a与转动挡圈14间联接的方式为：套管16a上连接有一法兰盘15，法兰盘15与转动挡圈14联接。同样，以支撑轴12的轴线为界，使叶片16处在其轴线两侧的部分大小不一，即可使叶片16的转动轴线偏离其重心。另外，在使用时，支撑轴12的左端与风叶杆联接。

参见图5、图6，固定挡圈13朝向转动挡圈的端面上具有两个限位块13a。

参见图7、图8，转动挡圈14朝向固定挡圈上的端面上具有两个挡块14a。

参见图6、图9，为缓冲两限位块13a与挡块14a配合时的碰撞，两限位块13a与挡块14a配合的侧面上分别设有橡胶垫17。

参见图10，本实施例提供的风叶在使用时，支撑轴12与风叶杆18联接，风叶杆18与垂直的旋转轴19联接。

结合图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10可见，两挡块14a与两个限位块13a之间相互配合，限制叶片16绕支撑轴12转动的最大角度为90°。当风叶的转动方向与风向趋于一致时，通过叶片16自身的重力、风力及挡块14a与限位块13a的配合，可使叶片16保持竖直状态，进而直接接受风力；当风叶的转动方向与风向趋于相反时，通过风力及及挡块14a与限位块13a的配合，可使叶片16保持水平状态，避免风力对风叶形成阻力。

由以上实施例一、二可见，本发明提供的自动调向风叶的特点是：叶片仅在90°的范围内绕自身的转动轴线自由转动，风叶处于顺风时，叶片在自身重力的作用下向竖直方向偏转，且通过风的作用及限位机构的配合，保持呈竖直状态，当风叶处于逆风时，由于叶片偏重的半边面积较大，偏重的一半受风力会被吹至远离风的来向，且通过限位机构可使叶片处于水平状态。可见，在有风时，风叶绕发电机主轴一周的过程中，叶片可在竖直状态和水平状态之间的自动转换，且叶片完成绕自身的转动轴线由竖直转至水平、再由水平转至竖直的一个周期性动作，进而实现由叶片充分利用风力推动发电机旋转轴做功。

Claims (1)

1.风力发电机自动调向风叶，适用于垂直轴式风力发电机，它具有叶片，它还具有支撑构件，叶片铰接在支撑构件上，支撑构件构成对叶片的转动支撑，叶片的重心偏离叶片的转动轴线，支撑构件上或支撑构件与叶片之间设有使叶片保持水平状态及垂直状态的限位机构，其特征在于：支撑构件为一支撑轴，叶片上具有套管，套管与叶片为一体，叶片通过套管装于支撑轴上，支撑轴构成对叶片的转动支撑，限位机构由固定在支撑轴上的固定挡圈和联接在叶片的套管上的转动挡圈组成，套管上连接有一法兰盘，法兰盘与转动挡圈联接，以支撑轴的轴线为界，叶片处在其轴线两侧的部分大小不一。