CN105156277A - 叶片自垂迎风风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叶片自垂迎风风力发电机，包括塔架，所述塔架顶端转动安装有风轮旋转轴，所述风轮旋转轴连接有发电机，且所述风轮旋转轴呈水平设置，所述风轮旋转轴的两端分别安装有风轮，两所述风轮之间沿周向铰接设有若干与所述风轮旋转轴相平行设置的叶片安装轴，所述叶片安装轴下侧安装有受风叶片，所述受风叶片的弧形受风面朝向前侧，所述受风叶片与所述风轮之间安装有自垂保持机构；所述风轮的前侧下方处设有向上倾斜设置的导风板，所述导风板与所述塔架之间设有支撑架。本发明中受风叶片整体始终保持下垂状态，从而保持受风叶片具有足够大的迎风面，受风叶片的受风面积显著增大，风能利用率显著提高。

Description

叶片自垂迎风风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种叶片自垂迎风风力发电机。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源，其蕴量巨大，利用风力发电已越来越受到世界各国的重视。风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。目前风力发电机的风轮基本采用扇叶式结构，其缺点是扇叶面积仅约占整个迎风面面积的10％，扇叶窄长需要较大的风力才能驱动，加之扇叶回转时产生的阻力，造成风能利用率很低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理，能够显著提高风能利用率，利于降低发电成本的叶片自垂迎风风力发电机。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：叶片自垂迎风风力发电机，包括塔架，所述塔架顶端转动安装有风轮旋转轴，所述风轮旋转轴呈水平设置，所述风轮旋转轴连接有发电机，所述风轮旋转轴的两端分别安装有风轮，两所述风轮之间沿周向铰接设有若干与所述风轮旋转轴相平行设置的叶片安装轴，所述叶片安装轴下侧安装有受风叶片，所述受风叶片的弧形受风面朝向前侧，所述受风叶片与所述风轮之间安装有自垂保持机构；所述风轮的前侧下方处设有向上倾斜设置的导风板，所述导风板与所述塔架之间设有支撑架。
作为优选的技术方案，所述自垂保持机构包括相对所述风轮呈偏心设置的保持环，所述叶片安装轴端部连接有摆臂，所述保持环沿周向设有与所述摆臂对应设置的摇臂，所述摆臂与对应设置的所述摇臂铰接；所述摆臂的长度与所述保持环的偏心距相适应，所述摇臂顶端至所述保持环中心的距离与所述叶片安装轴至所述风轮中心的垂直距离相适应；所述保持环设有保持环旋转轴，所述保持环旋转轴转动安装于所述塔架顶端，所述风轮旋转轴与所述保持环旋转轴之间设有同步传动装置。
作为优选的技术方案，所述同步传动装置包括套装于所述风轮旋转轴上的驱动齿轮、套装于所述保持环旋转轴上的从动齿轮、以及分别与所述驱动齿轮、所述从动齿轮相啮合的同步传动齿轮。
作为优选的技术方案，所述受风叶片呈弧形且沿所述风轮的周向均布间隔设置。
由于采用了上述技术方案，叶片自垂迎风风力发电机，包括塔架，所述塔架顶端转动安装有风轮旋转轴，所述风轮旋转轴呈水平设置，所述风轮旋转轴连接有发电机，所述风轮旋转轴的两端分别安装有风轮，两所述风轮之间沿周向铰接设有若干与所述风轮旋转轴相平行设置的叶片安装轴，所述叶片安装轴下侧安装有受风叶片，所述受风叶片的弧形受风面朝向前侧，所述受风叶片与所述风轮之间安装有自垂保持机构；所述风轮的前侧下方处设有向上倾斜设置的导风板，所述导风板与所述塔架之间设有支撑架；本发明具有以下有益效果：受风叶片的受风面积显著增大，叶片可以全部直接利用风力，风能利用率显著提高，风能利用率可高达50％，受风叶片带动风轮旋转时，通过所述自垂保持机构可以始终保持受风叶片整体呈下垂状态，从而始终保持受风叶片具有足够大的迎风面；另外，通过导风板不仅可以消除下半部分风力给受风叶片回转带来的阻力，而且利于自然风形成风流直接吹向上半部分的受风叶片，提高旋转动力，从而让风能充分发挥，受风叶片材质要求低，制作容易、造价低，适于进行推广应用。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是本发明实施例的工作原理图；
图3是风轮部分的侧视结构示意图；
图4是风轮部分的剖视结构示意图。
图中：1-塔架；2-风轮旋转轴；3-发电机；4-风轮；5-叶片安装轴；6-受风叶片；61-受风面；7-导风板；8-支撑架；91-保持环；92-摆臂；93-摇臂；94-保持环旋转轴；95-驱动齿轮；96-从动齿轮；97-同步传动轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1至图4所示，叶片自垂迎风风力发电机，包括塔架1，所述塔架1顶端转动安装有风轮旋转轴2，所述风轮旋转轴2连接有发电机3，风轮旋转轴2可以直接连接发电机3的输入轴，也可以采用齿轮间接传动连接；所述风轮旋转轴2呈水平设置，所述风轮旋转轴2的两端分别安装有风轮4，两所述风轮4之间沿周向铰接设有六根与所述风轮旋转轴2相平行设置的叶片安装轴5，所述叶片安装轴5下侧安装有受风叶片6，所述受风叶片6呈弧形且沿所述风轮4的周向均布间隔设置，本实施例中受风叶片6设置有六个，当然，叶片安装轴和受风叶片的数量和尺寸可以根据需要进行适当调整。
所述受风叶片6的弧形受风面61朝向前侧，受风面近似垂直于自然风的吹动方向，这样以来，受风叶片6的受风面积显著增大，叶片可以全部直接利用风力，使得风能利用率显著提高，风能利用率可高达50％以上，弧形受风面利于集风，而受风叶片6的背风面亦呈弧形，利于减小背面风带来的旋转阻力，从而提高受风叶片6的旋转动力，以充分利用风能。
另外，所述受风叶片6与所述风轮4之间安装有自垂保持机构；本实施例中，所述自垂保持机构包括相对所述风轮4呈偏心设置的保持环91，所述叶片安装轴5端部连接有摆臂92，所述保持环91沿周向设有与所述摆臂92对应设置的摇臂93，所述摆臂92与对应设置的所述摇臂93铰接；所述摆臂92的长度与所述保持环91的偏心距D1相适应，所述摇臂93顶端至所述保持环91中心的距离D2与所述叶片安装轴5至所述风轮4中心的垂直距离D3相适应，形成平行四边形的转动保持结构。所述保持环91设有保持环旋转轴94，所述保持环旋转轴94转动安装于所述塔架1顶端，所述风轮旋转轴2与所述保持环旋转轴94之间设有同步传动装置。所述同步传动装置包括套装于所述风轮旋转轴2上的驱动齿轮95、套装于所述保持环旋转轴94上的从动齿轮96、以及分别与所述驱动齿轮95、所述从动齿轮96相啮合的同步传动齿轮97。受风叶片6带动风轮4旋转时，通过所述自垂保持机构可以始终保持受风叶片6整体呈下垂状态，从而始终保持受风叶片6具有足够大的迎风面。
另外，所述风轮4的前侧下方处设有向上倾斜设置的导风板7，通过导风板7不仅可以消除下半部分风力给受风叶片回转带来的阻力，而且利于自然风形成风流直接吹向上半部分的受风叶片，从而提高旋转动力，充分发挥风能作用。
为了安装维护方便以及提高整体结构牢固性，所述导风板7与所述塔架1之间设有支撑架8，支撑架8采用三角形固定结构，可以最大限度的降低变形量。
采用上述结构，受风叶片6的材质要求较低，结构设计比较简单，制作工艺、成型方便，制作成本较低，因此，可以大大降低风力发电场的安装成本和发电成本，适于广泛推广应用，具有较好的社会效益和市场前景。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (4)

1.叶片自垂迎风风力发电机，包括塔架，所述塔架顶端转动安装有风轮旋转轴，所述风轮旋转轴呈水平设置，所述风轮旋转轴连接有发电机，其特征在于：所述风轮旋转轴的两端分别安装有风轮，两所述风轮之间沿周向铰接设有若干与所述风轮旋转轴相平行设置的叶片安装轴，所述叶片安装轴下侧安装有受风叶片，所述受风叶片的弧形受风面朝向前侧，所述受风叶片与所述风轮之间安装有自垂保持机构；所述风轮的前侧下方处设有向上倾斜设置的导风板，所述导风板与所述塔架之间设有支撑架。
2.如权利要求1所述的叶片自垂迎风风力发电机，其特征在于：所述自垂保持机构包括相对所述风轮呈偏心设置的保持环，所述叶片安装轴端部连接有摆臂，所述保持环沿周向设有与所述摆臂对应设置的摇臂，所述摆臂与对应设置的所述摇臂铰接；所述摆臂的长度与所述保持环的偏心距相适应，所述摇臂顶端至所述保持环中心的距离与所述叶片安装轴至所述风轮中心的垂直距离相适应；所述保持环设有保持环旋转轴，所述保持环旋转轴转动安装于所述塔架顶端，所述风轮旋转轴与所述保持环旋转轴之间设有同步传动装置。
3.如权利要求2所述的叶片自垂迎风风力发电机，其特征在于：所述同步传动装置包括套装于所述风轮旋转轴上的驱动齿轮、套装于所述保持环旋转轴上的从动齿轮、以及分别与所述驱动齿轮、所述从动齿轮相啮合的同步传动齿轮。
4.如权利要求1、2或3所述的叶片自垂迎风风力发电机，其特征在于：所述受风叶片呈弧形且沿所述风轮的周向均布间隔设置。
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