CN102966491A - 单向开启式叶片垂直轴风力发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风力发电领域，目的是提供一种能提高受风面积、可适应大功率风机的制造、提高灵活性和风能利用率的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，包括发电机组、风车支架及动力传输轴以及固定在所述风车支架及动力传输轴上的多个叶片，所述叶片包括一个呈网格状的架体，在该架体的每个网格上都连接有一个能单向开启的小叶片。与原有的其它垂直轴风力发电系统相比，有效受风面积大为增加，因此，输出功率和风能利用率大幅度提高。且结构简单，成本低，可以做成大型或超大型风力发电系统，并能灵活控制输出功率，又可提高风机的安全性。

Description

单向开启式叶片垂直轴风力发电系统
技术领域
本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种单向开启式叶片垂直轴风力发电系统。
背景技术
风力发电的风机有水平轴和垂直轴之分，相对与传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具有设计方法先进、风能利用率高、启动风速低、无噪音等众多优点，具有更加广阔的市场应用前景。目前，垂直轴风机的叶片主要是Ф型和H型，还有其它一些形状，主要不足是受风面积小，功率不大，风能利用率低。因此，需要运用单向风道的原理、网格分隔的原理、轨道支撑的技术解决风机的构成问题，对叶片形状和结构进行改进，以提高受风面积、可适应大功率风机的制造、提高灵活性和风能利用率。在输出功率控制方面，可控制叶片的开启数量，使输出功率减小，保护风机的安全。在动力输出上，借用汽车自动变速箱的原理，自动调节动力输出，保持恒定扭矩的输出。
发明内容
为了提高和改善现有垂直轴风力发电系统的不足，本发明对叶片形状和结构进行改进，以提高受风面积、可适应大功率风机的制造、提高灵活性和风能利用率。
本发明的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，包括发电机组、风车支架及动力传输轴以及固定在所述风车支架及动力传输轴上的多个叶片，所述叶片包括一个呈网格状的架体，在该架体的每个网格上都连接有一个能单向开启的小叶片。
当叶片逆风旋转时，由于小叶片在一侧无阻挡而向上开启，使叶片阻力最小，当叶片顺风转动时，小叶片由于重力和风力作用落下关闭，叶片阻力最大，风力推动风机转动，小叶片随风自然开启和关闭，不需要导向装置。
本发明的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，在每个小叶片的上方都设置一个控制器，控制器控制所述小叶片呈自由活动或打开状态，当风力过大时，控制器控制部分或全部小叶片呈打开状态，使风机受力减小，控制风机的输出功率，保护风机安全。
本发明的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，在所述叶片的底端设置有支撑滑轮，在所述叶片的下方安装有支撑轨道，所述支撑滑轮与支撑轨道相适配，所述支撑滑轮能沿着支撑轨道的轨迹滑动以减轻风车支架及动力传输轴的承重压力。
本发明的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，在风车支架及动力传输轴的底端连接有自动变速箱，通过所述自动变速箱将风车支架及动力传输轴的动力输出至发电机组，以保持风机扭矩输出的恒定。
本发明的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，所述小叶片通过铰链与架体连接。
本发明的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，叶片的数量在3-6片之间。
与现有技术相比本发明的有益效果为：1、与原有的其它垂直轴风力发电系统相比，有效受风面积大为增加，因此，输出功率和风能利用率大幅度提高。2、叶片由网格小叶片组成，不需要导向装置，结构简单，容易实现，成本低。3、由于叶片结构特征和支撑点设置，可以做成大型或超大型风力发电系统。4、通过控制小叶片的开启数量，既可灵活控制输出功率，又可提高风机的安全性。5、通过输出轴变速箱的设计，保证输出扭矩的恒定。
附图说明
图1是本发明单向开启式叶片垂直轴风力发电系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，一种单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，包括发电机组1、风车支架及动力传输轴2以及固定在风车支架及动力传输轴2上的三片叶片3，叶片3包括一个呈网格状的架体31，在该架体31的每个网格32上都连接有一个能单向开启的小叶片33，小叶片33通过铰链与架体31连接。
当叶片3逆风旋转时，由于小叶片33在一侧无阻挡而向上开启，使叶片3阻力最小，当叶片3顺风转动时，小叶片33由于重力和风力作用落下关闭，叶片3阻力最大，风力推动风机转动，小叶片33随风自然开启和关闭，不需要导向装置。
在每个小叶片33的上方都设置一个控制器34，控制器34控制小叶片33呈自由活动或打开状态，当风力过大时，控制器34控制部分或全部小叶片33呈打开状态，使风机受力减小，控制风机的输出功率，保护风机安全。
为了制造出大功率或超大功率的风机，叶片3长度和重量必然增加，需要在叶片3的底端设置有支撑滑轮4，在叶片3的下方安装有支撑轨道5，支撑滑轮4与支撑轨道5相适配，支撑滑轮4能沿着支撑轨道5的轨迹滑动以减轻风车支架及动力传输轴2的承重压力。
在风车支架及动力传输轴2的底端连接有自动变速箱6，通过自动变速箱6将风车支架及动力传输轴2的动力输出至发电机组1，以保持风机扭矩输出的恒定。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，包括发电机组、风车支架及动力传输轴和固定在所述风车支架及动力传输轴上的多个叶片，其特征在于：所述叶片包括一个呈网格状的架体，在该架体的每个网格上都连接有一个能单向开启的小叶片，当叶片逆风旋转时，小叶片在一侧无阻挡而向上开启，当叶片顺风转动时，小叶片由于重力和风力作用落下关闭。
2.根据权利要求1所述的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，其特征在于：在每个小叶片的上方都设置一个控制器，控制器控制所述小叶片呈自由活动或打开状态，当风力过大时，控制器控制部分或全部小叶片呈打开状态，使风机受力减小。
3.根据权利要求1所述的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，其特征在于：在所述叶片的底端设置有支撑滑轮，并且在所述叶片的下方安装有支撑轨道，所述支撑滑轮与支撑轨道相适配，所述支撑滑轮能沿着支撑轨道的轨迹滑动以减轻风车支架及动力传输轴的承重压力。
4.根据权利要求3所述的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，其特征在于：所述支撑轨道的形状为圆形。
5.根据权利要求1所述的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，其特征在于：在所述风车支架及动力传输轴的底端连接有自动变速箱，通过所述自动变速箱将风车支架及动力传输轴的动力输出至发电机组，以保持风机扭矩输出的恒定。
6.根据权利要求5所述的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，其特征在于：所述小叶片通过铰链与架体连接。
7.根据权利要求6所述的单向开启式叶片垂直轴风力发电系统，其特征在于：叶片的数量在3-6片之间。
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