CN104775995A - 垂直轴风力发电系统及其风叶智能迎风装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及垂直轴风力发电系统及其风叶智能迎风装置。在本发明所述的智能迎风装置中通过传动装置使风叶根据风向和/或风速运动到期望位置，例如，迎风面与风向垂直，背风面与风向平行。该传动装置可以由电机、液压马达经蜗轮减速器驱动或直接由液压油缸驱动。本发明的垂直轴风力发电系统包括上述的智能迎风装置以及控制系统，通过控制系统控制电机、液压马达或液压油缸。

Description

垂直轴风力发电系统及其风叶智能迎风装置

技术领域

本发明涉及风力发电系统，尤其涉及垂直轴风力发电系统及其风叶智能迎风装置。

背景技术

风能作为一种可再生能源，因其环保、清洁、利用成本较低及可持续发展等诸多优点而愈发受到世界各国的重视。

公开号为CN1858438的中国专利申请公开了一种垂直轴风力发电系统，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风叶转角而确定,风叶在不同的位置获得相应最佳的风叶转角。

但无论采取何种改变风叶转角的方法，会存在下述缺陷：转角风叶在迎顺风面，转角风叶不能和风向成为90度，无法风叶使最佳迎风，在迎逆风面，转角风叶不能和风向成为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风叶，利用风叶旋转轴与主轴直接用齿轮相啮合或链条传动。风叶转到最佳迎风位置。但其存在缺陷的是：因主轴和风叶的传动是通过齿轮相啮合或链条直接传动，这样会使风叶在转动时负荷太重，无法充分利用风能，也不利于产品的商业化开发。

因此，存在对既便于制造应用又能够充分利用风能的风力发电系统及风叶智能迎风装置的迫切需要。

发明内容

针对上述以及其它现有技术中的问题，本发明旨在提供了一种智能迎风装置，该智能迎风装置的风叶在迎顺风面时能和风向成大约90度，并且该智能迎风装置的风叶在迎逆风面时能和风向成大约0度，从而可以充分利用风能。

本发明提供了一种风叶智能迎风装置，包括：多个风叶；支撑盘；旋转架，该旋转架的外端与风叶的背面连接从而使风叶在该旋转架上自由转动，该旋转架的内端连接该支撑盘；传动装置，该传动装置根据风向和/或风速推拉风叶到期望位置，其中该传动装置可以由电机、液压马达经蜗轮减速器驱动或直接由液压油缸驱动。

根据本发明的一方面，传动装置还包括由该蜗轮减速器驱动的偏心转盘，其中该偏心转盘的中心套装在该蜗轮减速器的中心轴上，而上述电机或液压马达套装在该蜗轮减速器的输入轴上。并且，该传动装置还包括活动拉杆和风叶拉杆，其中该活动拉杆的内端与该偏心转盘铰连接，而该活动拉杆的外端与风叶拉杆的内端铰连接，风叶拉杆连接风叶。为了使风叶迎风面受风力最大，由该蜗轮减速器驱动的偏心转盘带动该活动拉杆运动，使得风叶拉杆与该活动拉杆的连接点离该支撑盘的轴心最远，从而通过风叶拉杆推拉风叶到与风向垂直位置；为了使风叶迎风面受风力最小，由该蜗轮减速器驱动的偏心转盘带动该活动拉杆运动，使得风叶拉杆与该活动拉杆的连接点离该支撑盘的轴心最近，从而通过风叶拉杆推拉风叶到与风向平行位置。

根据本发明的另一方面，该传动装置包括由蜗轮减速器驱动的伸缩螺杆，该伸缩螺杆在该蜗轮减速器的中心轴上伸缩，而上述电机或液压马达套装在该蜗轮减速器的输入轴上。该传动装置还包括活动拉杆和风叶拉杆，其中该活动拉杆的内端与该伸缩螺杆铰连接，而该活动拉杆的外端与风叶拉杆的内端铰连接，风叶拉杆连接风叶。为了使风叶迎风面受风力最大，由该蜗轮减速器驱动的伸缩螺杆带动该活动拉杆运动，使得风叶拉杆与该活动拉杆的连接点离该支撑盘的轴心最远，从而通过风叶拉杆推拉风叶到与风向垂直位置；为了使风叶迎风面受风力最小，由该蜗轮减速器驱动的伸缩螺杆带动该活动拉杆运动，使得风叶拉杆与活动拉杆的连接点离该支撑盘的轴心最近，从而通过风叶拉杆推拉风叶到与风向平行位置。

根据本发明的另一方面，该传动装置包括活动拉杆和风叶拉杆，其中该活动拉杆的内端与该液压油缸的活塞杆铰连接，而该活动拉杆的外端与该风叶拉杆的内端铰连接，该风叶拉杆的外端连接该风叶。为了使风叶迎风面受风力最大，由该活塞杆带动该活动拉杆运动，使得该风叶拉杆与该活动拉杆的连接点离该支撑盘的轴心最远，从而通过该风叶拉杆推拉该风叶到与风向垂直位置；为了使风叶迎风面受风力最小，由该活塞杆带动该活动拉杆运动，使得该风叶拉杆与该活动拉杆的连接点离该支撑盘的轴心最近，从而通过该风叶拉杆推拉该风叶到与风向平行位置。

本发明还提供了一种垂直轴风力发电系统，其包括上述多种智能迎风装置中的至少一种以及控制系统，通过控制系统控制上述的电机、液压马达或液压油缸带动上述至少一种传动装置运动到需要的角度、位置，从而推拉风叶到合适的角度。

提供了一种风叶智能迎风装置，包括：多个风叶；支撑盘；旋转架，所述旋转架的外端与风叶的背面连接从而使所述风叶在所述旋转架上自由转动，所述旋转架的内端连接所述支撑盘；传动装置，所述传动装置根据风向和/或风速推拉所述风叶到期望位置，其中所述传动装置由固定到所述旋转架的蜗轮减速器和套装在所述蜗轮减速器的输入轴上的直流电机或液压马达驱动。

一方面，所述传动装置还可以包括由所述蜗轮减速器驱动的偏心转盘，其中所述偏心转盘的中心套装在所述蜗轮减速器的中心轴上。所述传动装置还包括活动拉杆和风叶拉杆，其中所述活动拉杆的内端与所述偏心转盘铰连接，而所述活动拉杆的外端与所述风叶拉杆的内端铰连接，所述风叶拉杆的外端连接所述风叶。为了使风叶迎风面受风力最大，由所述蜗轮减速器驱动的偏心转盘带动所述活动拉杆运动，使得所述风叶拉杆与所述活动拉杆的连接点离所述支撑盘的轴心最远，从而通过所述风叶拉杆推拉所述风叶到与风向垂直位置；为了使风叶迎风面受风力最小，由所述蜗轮减速器驱动的偏心转盘带动所述活动拉杆运动，使得所述风叶拉杆与所述活动拉杆的连接点离所述支撑盘的轴心最近，从而通过所述风叶拉杆推拉所述风叶到与风向平行位置。

另一方面，所述传动装置还包括由所述蜗轮减速器驱动的伸缩螺杆，所述伸缩螺杆在所述蜗轮减速器的中心轴上伸缩。所述传动装置还可以包括活动拉杆和风叶拉杆，其中所述活动拉杆的内端与所述伸缩螺杆铰连接，而所述活动拉杆的外端与所述风叶拉杆的内端铰连接，所述风叶拉杆的外端连接所述风叶。为了使风叶迎风面受风力最大，由所述蜗轮减速器驱动的伸缩螺杆带动所述活动拉杆运动，使得所述风叶拉杆与所述活动拉杆的连接点离所述支撑盘的轴心最远，从而通过所述风叶拉杆推拉所述风叶到与风向垂直位置；为了使风叶迎风面受风力最小，由所述蜗轮减速器驱动的伸缩螺杆带动所述活动拉杆运动，使得所述风叶拉杆与所述活动拉杆的连接点离所述支撑盘的轴心最近，从而通过所述风叶拉杆推拉所述风叶到与风向平行位置。

还提供了一种风叶智能迎风装置，包括：多个风叶；支撑盘；旋转架，所述旋转架的外端与风叶的背面连接从而使所述风叶在所述旋转架上自由转动，所述旋转架的内端连接所述支撑盘；传动装置，所述传动装置根据风向和/或风速推拉所述风叶到期望位置，其中所述传动装置由固定到所述旋转架的液压油缸驱动。所述传动装置还包括活动拉杆和风叶拉杆，其中所述活动拉杆的内端与所述液压油缸的活塞杆铰连接，而所述活动拉杆的外端与所述风叶拉杆的内端铰连接，所述风叶拉杆的外端连接所述风叶。为了使风叶迎风面受风力最大，由所述活塞杆带动所述活动拉杆运动，使得所述风叶拉杆与所述活动拉杆的连接点离所述支撑盘的轴心最远，从而通过所述风叶拉杆推拉所述风叶到与风向垂直位置；为了使风叶迎风面受风力最小，由所述活塞杆带动所述活动拉杆运动，使得所述风叶拉杆与所述活动拉杆的连接点离所述支撑盘的轴心最近，从而通过所述风叶拉杆推拉所述风叶到与风向平行位置。

提供了一种垂直轴风力发电系统，包括：如上所述的风叶智能迎风装置；发电机输入轴；以及智能控制装置，其中所述风叶智能迎风装置的支撑盘直接同轴固定在所述发电机输入轴上与其同步转动，或者所述支撑盘通过传动机构附连到所述发电机输入轴上从而相对所述发电机输入轴同步转动，其中所述智能控制装置控制所述电机或所述液压马达的旋转圈数和/或旋转方向。所述智能控制装置根据从风速仪和/或风向仪接收的传感信号来控制所述电机的旋转圈数。通过控制所述电机或所述液压马达的旋转圈数和/或旋转方向使所述蜗轮减速器驱动所述偏心转盘旋转到需要的角度位置或者使所述伸缩螺杆伸缩到需要的位置。

还提供了一种垂直轴风力发电系统，包括：如上所述的风叶智能迎风装置；发电机输入轴；以及智能控制装置，其中所述风叶智能迎风装置的支撑盘直接同轴固定在所述发电机输入轴上与其同步转动，或者所述支撑盘通过传动机构附连到所述发电机输入轴上从而相对所述发电机输入轴同步转动，其中所述智能控制装置控制所述活塞杆的伸缩。所述智能控制装置根据从风速仪和/或风向仪接收的传感信号来控制所述活塞杆的伸缩。所述智能控制装置根据从风速仪和/或风向仪接收的传感信号来控制所述活塞杆的伸缩。

附图说明

为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其他优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述，其中：

图1是根据本发明第一实施例的风叶智能迎风装置的立体示意图；

图2是根据本发明第一实施例的风叶智能迎风装置的俯视示意图；

图3是根据本发明第一实施例的风叶智能迎风装置的主视示意图；

图4是根据本发明第一实施例的风叶转向位置示意图；

图5a是根据本发明第一实施例的垂直轴风力发电系统的示意图；

图5b是图5a中A处的局部放大示意图；

图6a是根据本发明第二实施例的垂直轴风力发电系统的示意图；

图6b是图6a中A处的局部放大示意图；

图7a是根据本发明第三实施例的垂直轴风力发电系统的示意图；

图7b是图7a中A处的局部放大示意图；

图8a是根据本发明第四实施例的垂直轴风力发电系统的示意图；

图8b是图8b中A处的局部放大示意图；

图9是根据本发明第四实施例的风叶智能迎风装置的立体示意图；

图10是根据本发明第四实施例的风叶智能迎风装置的俯视示意图；以及

图11是根据本发明第四实施例的风叶智能迎风装置的主视示意图。

具体实施方式

以下将参考示出各具体示例性实施例的附图更详尽地描述各个实施例。然而实施例可以被实现为许多不同的形式并且不应将其解释为限制在此处描述的实施例。换言之，除非特别指出，附图中各元件的数目、位置及连接方式包括但不受限于附图中所示。

第一实施例

本发明的风叶智能迎风装置的风叶1可以在传动装置的带动下自动调整至合适的迎风角度以便充分利用风能，例如，风叶1可以根据风向和/或风速在传动装置的带动下自动调整至最合适的迎风角度。

根据本发明的第一实施例，该传动装置包括但不限于由蜗轮减速器12驱动的偏心转盘13。

图1至图3示出了根据本发明第一实施例的风叶智能迎风装置。该风叶智能迎风装置可以包括多个风叶1、旋转架4、支撑盘5、风叶拉杆6、活动拉杆7、电机10、蜗轮减速器12以及偏心转盘13，其中蜗轮减速器12可以从图5a和5b中更好地看出。

风叶1可以在与支撑盘5相连接的旋转架4上自由转动。如图1至3所示，风叶1可以通过设置在其背面的上下固定支架2(上固定支架2a、下固定支架2b与旋转架4的外端连接，使上下固定支架2可以与旋转架4的外端枢接（以枢轴相接，二者可以以该枢轴为中心轴相对转动，或者其等同变型）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2与旋转架4的铰连接处的连线为轴心旋转。旋转架4的内端可以固定在支撑盘5上。风叶1的背面上端可以安装稍高于上固定支架2a的外支架3，外支架3可以与风叶拉杆6的外端铰连接,而风叶拉杆6的内端可以与活动拉杆7的外端铰连接。应当理解，附图中上下固定支架、外支架的形状、结构及其连接仅仅是示例性而非限定性的。如图5b所示，活动拉杆7的内端与偏心转盘13铰连接，偏心转盘13中心套装在蜗轮减速器12中心轴上，蜗轮减速器12输入轴上套装有电机10。该电机10可以是直流电机。蜗轮减速器12固定到旋转架4上。例如，蜗轮减速器12的外壳可以诸如图5a所示那样在靠近旋转架4内端的位置固定到旋转架4。

在贯穿本文的各个实施例中，风叶拉杆6与活动拉杆7的连接点被称为A点，如图5a至8b所示。

本发明的风叶智能迎风装置在工作时，为了使风叶1迎风面受风力最大，由蜗轮减速器12驱动的偏心转盘13带动活动拉杆7使得A点离发电机输入轴11的轴心最远，活动拉杆7通过风叶拉杆6推拉风叶1到与风向垂直位置；为了使风叶1迎风面受风力最小，由蜗轮减速器12驱动的偏心转盘13带动活动拉杆7使得A点离发电机输入轴11的轴心最近，活动拉杆7通过风叶拉杆6推拉风叶1到与风向平行位置。

如图4所示，设定风向仪的迎风方向与风叶的0°位置成垂直。偏心转盘13以风向仪8的垂直方向设为0度，即风叶1在偏心转盘13的偏心方向为0度，此时风叶1迎风面垂直迎风，风叶1迎风面受风力最大。当偏心转盘13与风向仪8的方向不变，风叶1围绕发电机输入轴11旋转到180度位置，此时风叶1的迎风面转向90度，受风力最小。

同样参考图4，风叶1迎风面垂直迎风时，发电机输入轴11在0度位置。当发电机输入轴11旋转到90度位置，偏心转盘13不转。当发电机输入轴11从90度旋转到180度位置，偏心转盘13自转180度，此时偏心转盘13上的偏心离发电机输入轴11最近。当发电机输入轴11从180度旋转到270度位置，偏心转盘13自转180度，此时偏心转盘13上的偏心离发电机输入轴11最远。

图5a示出了根据本发明第一实施例的垂直轴风力发电系统的示意图。该风力发电系统包括根据本发明第一实施例的风叶智能迎风装置、发电机输入轴11和智能控制装置14。根据本发明第一实施例的风叶智能迎风装置的支撑盘5可以直接同轴固定在发电机输入轴11上与其同步转动。或者，支撑盘5可以通过本领域所公知的传动机构附连到发电机输入轴11上，从而相对该垂直轴风力发电系统的发电机输入轴11同步转动。

智能控制装置14控制蜗轮减速器12上电机10的旋转圈数和/或旋转方向，使偏心转盘13旋转到需要的角度位置。例如，如图4中所示，智能控制装置14可以设定控制期望角度（例如5°、45°、90°、180°、270°等）的运动轨迹和风向仪的相对角度。该智能控制装置14可以是PLC控制器。

另外，该智能控制装置14可以接收来自风速仪9和/或风向仪8的传感信号。正常风速时，智能控制装置14根据从风速仪9和/或风向仪8接收的传感信号来控制蜗轮减速器12上电机10的旋转圈数和/或旋转方向，从而使偏心转盘13旋转到正常工作需要的角度位置。在遇狂风时，智能控制装置14根据从风速仪9和/或风向仪8接收的传感信号来控制蜗轮减速器12上电机10的旋转圈数和/或旋转方向，从而使偏心转盘13旋转到风叶自转角度位置，达到偏航保护目的。

第二实施例

根据本发明第二实施例的风叶智能迎风装置的风叶1可以在传动装置的带动下自动调整至合适的迎风角度以便充分利用风能，例如，风叶1可以根据风向和/或风速在传动装置的带动下自动调整至最合适的迎风角度。具体地，该传动装置包括但不限于由蜗轮减速器12驱动的伸缩螺杆15。

参考图6a，根据本发明第二实施例的风叶智能迎风装置包括多个风叶1、旋转架4、支撑盘5、风叶拉杆6、活动拉杆7、电机10、发电机输入轴11、蜗轮减速器12和偏心转盘13以及伸缩螺杆15。

如图6b所示，活动拉杆7的内端与伸缩螺杆15铰连接，伸缩螺杆15在蜗轮减速器12的中心轴上伸缩，蜗轮减速器12输入轴上套装有电机10。本领域的技术人员应该理解，风叶1可以通过任何适用的方式与风叶拉杆6、旋转架4连接以便风叶1能在旋转架4上自由转动，且风叶1可以通过风叶拉杆6在由蜗轮减速器12驱动的伸缩螺杆15的带动下自动调整至合适的迎风角度，其中适用的方式例如包括但不限于上文中围绕图1-3所述的方式。

此外，为了突出重点，下文中不再累述与第一实施例相同或相似的结构。

根据本发明的第二实施例，风叶智能迎风装置在工作时，为了使风叶1迎风面受风力最大，由蜗轮减速器12驱动的伸缩螺杆15带动活动拉杆7使得A点离发电机输入轴11的轴心最远，活动拉杆7通过风叶拉杆6推拉风叶1到与风向垂直位置；为了使风叶1迎风面受风力最小，由蜗轮减速器12驱动的伸缩螺杆15带动活动拉杆7使得A点离发电机输入轴11的轴心最近，活动拉杆7通过风叶拉杆6推拉风叶1到与风向平行位置。

虽然附图4是根据本发明的第一实施例的风叶转向位置示意图，但是其原理同样适用于本发明的其它实施例。因此，本领域的技术人员同样能够参考附图4来理解跟据本发明的其它实施例的风叶转向位置。

当发电机输入轴11旋转到90度位置，伸缩螺杆15伸出。当发电机输入轴11从90度旋转到180度位置，伸缩螺杆15缩进，此时风叶1与风向仪平行。当发电机输入轴11从180度旋转到270度位置，此时伸缩螺杆15伸出。

图6a示出了根据本发明第二实施例的垂直轴风力发电系统的示意图。该风力发电系统包括根据本发明第二实施例的风叶智能迎风装置、发电机输入轴11和智能控制装置14。根据本发明第二实施例的风叶智能迎风装置的支撑盘5可以直接同轴固定在发电机输入轴11上与其同步转动。或者，支撑盘5可以通过本领域所公知的传动机构附连到发电机输入轴11上并与其同步转动。

该智能控制装置14控制蜗轮减速器12上的电机10旋转圈数，使伸缩螺杆15伸缩到需要的位置。该电机10可以是直流电机并且该智能控制装置14可以是PLC控制器。

另外，该风力发电系统可以包括风速仪9和/或风向仪8。智能控制装置14可以接收来自风速仪9和/或风向仪8的传感信号。正常风速时，智能控制装置14根据从风速仪9和/或风向仪8接收的传感信号来控制蜗轮减速器12上电机10的旋转圈数和/或旋转方向，使伸缩螺杆15伸缩到风叶1正常工作需要的位置。在遇狂风时，智能控制装置14根据从风速仪9和/或风向仪8接收的传感信号来控制蜗轮减速器12上电机10的旋转圈数和/或旋转方向，使伸缩螺杆15伸缩到风叶1偏角度位置，减少风叶1的迎风面，来达到偏航保护目的。

第三实施例

相对于本发明的前两个实施例，根据本发明第三实施例的风叶智能迎风装置中用液压马达16代替了第一、第二实施例中的电机10。换言之，可以在蜗轮减速器12的输入轴上套装液压马达16而不是电机10。

基于此，根据本发明第三实施例的垂直轴风力发电系统可以包括根据本发明第三实施例的风叶智能迎风装置、发电机输入轴11和智能控制装置14。该智能控制装置14可以控制蜗轮减速器12上液压马达16的旋转圈数和/或旋转方向，使偏心转盘13旋转到需要的角度位置或者使伸缩螺杆15伸缩到需要的位置。

图7a示出了根据本发明第三实施例的一种示例性的垂直轴风力发电系统的示意图。其中，液压马达16可以通过液压油管17与液压电磁阀18连接。液压电磁阀18可以安装在液压控制系统19上，液压电磁阀18上的电源线与诸如PLC控制器的智能控制装置14连接。

该智能控制装置14可以接收来自风速仪9和/或风向仪8的传感信号。正常风速时，智能控制装置14根据从风速仪9和/或风向仪8接收的传感信号来控制蜗轮减速器12上液压马达16的旋转圈数和/或旋转方向，从而使偏心转盘13旋转到正常工作需要的角度位置。在遇狂风时，智能控制装置14根据从风速仪9和/或风向仪8接收的传感信号来控制蜗轮减速器12上液压马达16的旋转圈数和/或旋转方向，从而使偏心转盘13旋转到风叶自转角度位置，达到偏航保护目的。

作为示例性的而非限定性的，如图7a和7b所示，智能控制装置14可以根据从风速仪9和/或风向仪8接收的传感信号来控制液压控制系统19上的液压电磁阀18，使液压电磁阀18通过液压油管17向液压马达16输送液压油来控制液压马达16的旋转圈数及旋转方向，从而使偏心转盘13旋转到正常工作需要的角度位置或风叶自转角度位置。

然而，本领域的技术人员应当理解根据本发明第三实施例的垂直轴风力发电系统及其风叶智能迎风装置并不受限于图7a和7b中所示的实现方式。例如，虽然在图7a中控制液压控制系统19被示出为独立于智能控制装置14，但其可以为智能控制装置14的一部分，或者以其它本领域知悉的方式与智能控制装置14相耦合。又如，虽然在图7b中示出为如第一实施例那样的偏心转盘13的形式，但其可以替换为其它的形式，诸如可以用第二实施例中的在其输入轴上套装有液压马达16的蜗轮减速器12的中心轴上伸缩的伸缩螺杆15的形式。

第四实施例

图9至图11示出了根据本发明第四实施例的风叶智能迎风装置。该风叶智能迎风装置可以包括多个风叶1、旋转架4、支撑盘5、风叶拉杆6、活动拉杆7以及液压油缸20。

风叶1可以在与支撑盘5相连接的旋转架4上自由转动。如图9至11所示，风叶1可以通过设置在其背面的上下固定支架2与旋转架4的外端连接，使上下固定支架2可以与旋转架4的外端枢接（以枢轴相接，二者可以以该枢轴为中心轴相对转动，或者其等同变型）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2与旋转架4的铰连接处的连线为轴心旋转。旋转架4的内端可以固定在支撑盘5上。风叶1的背面上端可以安装稍高于上固定支架2的外支架3，外支架3可以与风叶拉杆6的外端铰连接,而风叶拉杆6的内端可以与活动拉杆7的外端铰连接。如图8b所示，活动拉杆7的内端与液压油缸20的活塞杆21连接，例如通过铰连接的方式。液压油缸20的缸体可以在靠近旋转架4内端的位置固定到旋转架4。

本发明的风叶智能迎风装置在工作时，为了使风叶1迎风面受风力最大，液压油缸20的活塞杆21带动活动拉杆7使得A点离发电机输入轴11的轴心最远，活动拉杆7通过风叶拉杆6推拉风叶1到与风向垂直位置；为了使风叶1迎风面受风力最小，液压油缸20的活塞杆21带动活动拉杆7使得A点离发电机输入轴11的轴心最近，活动拉杆7通过风叶拉杆6推拉风叶1到与风向平行位置。

如图4所示，风叶1迎风面垂直迎风时，发电机输入轴11在0度位置。当发电机输入轴11旋转到90度位置，液压油缸20的活塞杆21伸出。当发电机输入轴11从90度旋转到180度位置，液压油缸20的活塞杆21缩进，此时风叶1与风向平行。当发电机输入轴11从180度旋转到270度位置，此时液压油缸20的活塞杆21伸出。

图8a示出了根据本发明第四实施例的垂直轴风力发电系统的示意图。该风力发电系统包括根据本发明第四实施例的风叶智能迎风装置、发电机输入轴11和智能控制装置14。根据本发明第四实施例的风叶智能迎风装置的支撑盘5可以直接同轴固定在发电机输入轴11上与其同步转动。或者，支撑盘5可以通过本领域所公知的传动机构附连到发电机输入轴11上，从而相对该垂直轴风力发电系统的发电机输入轴11同步转动。

如图8a所示中，液压油缸20可以通过液压油管17与液压电磁阀18连接。液压电磁阀18可以安装在液压控制系统19上，液压电磁阀18上的电源线与诸如PLC控制器的智能控制装置14连接。

该智能控制装置14可以接收来自风速仪9和/或风向仪8的传感信号。正常风速时，智能控制装置14根据从风速仪9和/或风向仪8接收的传感信号来控制液压油缸20的活塞杆21伸缩到正常工作需要的角度位置。在遇狂风时，智能控制装置14根据从风速仪9和/或风向仪8接收的传感信号来控制液压油缸20的活塞杆21伸缩到到风叶1偏角度位置，达到偏航保护目的。

作为示例性的而非限定性的，如图7a和7b所示，智能控制装置14可以根据从风速仪9和/或风向仪8接收的传感信号来控制液压控制系统19上的液压电磁阀18，使液压电磁阀18通过液压油管17向液压油缸20输送液压油来控制液压油缸20伸缩到工作需要的角度位置。

然而，如上所述，本领域的技术人员应当理解根据本发明第四实施例的垂直轴风力发电系统及其风叶智能迎风装置并不受限于图8a和8b中所示的实现方式。

以上参考各具体实施例描述了本发明，各具体实施例在所有方面都旨在是说明性的而非限制性的。不偏离本发明范围的情况下，各替换实施例对于本发明所属领域的技术人员将变得显而易见。

尽管本发明易于作出各种修改和替换构造，但其某些说明性实施例在附图中示出并在上面被详细地描述。然而应当了解，这不旨在将本发明限于所公开的具体形式，而是旨在覆盖落入本发明的精神和范围之内的所有修改、替换构造和等效方案。

Claims (10)

1.一种风叶智能迎风装置，包括：

多个风叶（1）；

支撑盘（5）；

旋转架（4），所述旋转架（4）的外端与风叶（1）的背面连接从而使所述风叶在所述旋转架上自由转动，所述旋转架（4）的内端连接所述支撑盘（5）；

传动装置（6，7，13，15），所述传动装置根据风向和/或风速推拉所述风叶到期望位置，其特征在于，

所述传动装置由固定到所述旋转架的蜗轮减速器（12）和套装在所述蜗轮减速器的输入轴上的直流电机（10）或液压马达（16）驱动。

2.如权利要求1所述的风叶智能迎风装置，其特征在于，所述传动装置还包括由所述蜗轮减速器驱动的偏心转盘（13），其中所述偏心转盘的中心套装在所述蜗轮减速器（12）的中心轴上；或者

所述传动装置还包括由所述蜗轮减速器（12）驱动的伸缩螺杆（15），所述伸缩螺杆在所述蜗轮减速器的中心轴上伸缩。

3.如权利要求2所述的风叶智能迎风装置，其特征在于，所述传动装置还包括活动拉杆（7）和风叶拉杆（6），

其中所述活动拉杆（7）的内端与所述偏心转盘（13）铰连接，而所述活动拉杆（7）的外端与所述风叶拉杆（6）的内端铰连接，所述风叶拉杆（6）的外端连接所述风叶（1）；或者

，其中所述活动拉杆（7）的内端与所述伸缩螺杆（15）铰连接，而所述活动拉杆（7）的外端与所述风叶拉杆（6）的内端铰连接，所述风叶拉杆的外端（6）连接所述风叶（1）。

4.如权利要求3所述的风叶智能迎风装置，其特征在于，

为了使风叶迎风面受风力最大，由所述蜗轮减速器（12）驱动的偏心转盘（13）带动所述活动拉杆（7）运动，使得所述风叶拉杆（6）与所述活动拉杆（7）的连接点离所述支撑盘（5）的轴心最远，从而通过所述风叶拉杆（6）推拉所述风叶（1）到与风向垂直位置；为了使风叶迎风面受风力最小，由所述蜗轮减速器（12）驱动的偏心转盘（13）带动所述活动拉杆（7）运动，使得所述风叶拉杆（6）与所述活动拉杆（7）的连接点离所述支撑盘（5）的轴心最近，从而通过所述风叶拉杆（6）推拉所述风叶（1）到与风向平行位置；或者

为了使风叶迎风面受风力最大，由所述蜗轮减速器（12）驱动的伸缩螺杆（15）带动所述活动拉杆（7）运动，使得所述风叶拉杆（6）与所述活动拉杆（7）的连接点离所述支撑盘（5）的轴心最远，从而通过所述风叶拉杆（6）推拉所述风叶（1）到与风向垂直位置；为了使风叶迎风面受风力最小，由所述蜗轮减速器（12）驱动的伸缩螺杆（15）带动所述活动拉杆（7）运动，使得所述风叶拉杆（6）与所述活动拉杆（7）的连接点离所述支撑盘（5）的轴心最近，从而通过所述风叶拉杆（6）推拉所述风叶（1）到与风向平行位置。

5.一种垂直轴风力发电系统，包括：

根据权利要求1-4中任意一项所述的风叶智能迎风装置；

发电机输入轴（11）；以及

智能控制装置（14），

其中所述风叶智能迎风装置的支撑盘（5）直接同轴固定在所述发电机输入轴上（11）与其同步转动，或者所述支撑盘（5）通过传动机构附连到所述发电机输入轴（11）上从而相对所述发电机输入轴同步转动，

其中所述智能控制装置控制所述电机（10）或所述液压马达（16）的旋转圈数和/或旋转方向从而使所述蜗轮减速器（12）驱动所述偏心转盘（13）旋转到需要的角度位置或者使所述伸缩螺杆（15）伸缩到需要的位置。

6.一种风叶智能迎风装置，包括：

多个风叶（1）；

支撑盘（5）；

旋转架（4），所述旋转架（4）的外端与风叶（1）的背面连接从而使所述风叶在所述旋转架上自由转动，所述旋转架（4）的内端连接所述支撑盘（5）；

传动装置（6，7），所述传动装置根据风向和/或风速推拉所述风叶到期望位置，其特征在于，

所述传动装置由固定到所述旋转架的液压油缸（20）驱动。

7.如权利要求6所述的风叶智能迎风装置，其特征在于，所述传动装置还包括活动拉杆（7）和风叶拉杆（6），其中所述活动拉杆（7）的内端与所述液压油缸（20）的活塞杆（21）铰连接，而所述活动拉杆（7）的外端与所述风叶拉杆（6）的内端铰连接，所述风叶拉杆（6）的外端连接所述风叶（1）。

8.如权利要求7所述的风叶智能迎风装置，其特征在于，为了使风叶迎风面受风力最大，由所述活塞杆（21）带动所述活动拉杆（7）运动，使得所述风叶拉杆（6）与所述活动拉杆（7）的连接点离所述支撑盘（5）的轴心最远，从而通过所述风叶拉杆（6）推拉所述风叶（1）到与风向垂直位置；

为了使风叶迎风面受风力最小，由所述活塞杆（21）带动所述活动拉杆（7）运动，使得所述风叶拉杆（6）与所述活动拉杆（7）的连接点离所述支撑盘（5）的轴心最近，从而通过所述风叶拉杆（6）推拉所述风叶（1）到与风向平行位置。

9.一种垂直轴风力发电系统，包括：

根据权利要求6-8中任意一项所述的风叶智能迎风装置；

发电机输入轴（11）；以及

智能控制装置（14），

其中所述风叶智能迎风装置的支撑盘（5）直接同轴固定在所述发电机输入轴上（11）与其同步转动，或者所述支撑盘（5）通过传动机构附连到所述发电机输入轴（11）上从而相对所述发电机输入轴同步转动，

其中所述智能控制装置控制所述活塞杆（21）的伸缩。

10.如权利要求9所述的垂直轴风力发电系统，其特征在于，所述智能控制装置根据从风速仪（9）和/或风向仪（8）接收的传感信号来控制所述活塞杆（21）的伸缩。