CN108061003A - 可变叶面的桶式风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变叶面的桶式风力发电机，包括：叶片、中轴、连接杆、配重法兰、上端盖、下端盖、顶部封帽和细杆，中轴一端与上端盖相连，中轴另一端与下端盖相连，中轴一端安装有顶部封帽，中轴上滑动安装有配重法兰，配重法兰与连接杆一端相连，连接杆另一端与叶片相连，叶片上设有可自由翻转的细杆。本发明通过配重法兰的升降和可变叶面的方式，有效减少了纯电磁制动功能失效的风险性，风力发电机在低转速时，叶面的迎风面积大，随着转速的提高叶面发生位移，以减小迎风面积，叶片的迎风面积减小，转速随之慢慢降低，使得风力发电机的转速维持在正常的工作状态。

Description

可变叶面的桶式风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电设备技术领域，具体为一种可变叶面的桶式风力发电机。

背景技术

风能作为一种可再生的、无污染的自然能源，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，逐渐引起了人们重视，因此越来越多的国家更加重视风力发电。风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备，而垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。但现有的垂直轴风力发电机，叶面形式固定，在高转速时采用控制器电磁制动的方式，在风力发电机极限转速时容易机械失灵。

现有专利CN201080894提供了一种发电机结构，该结构主要是于风力发电机的支架间分别连设有副支架以增加强度，且支架分别固设有叶片，叶片的迎风面形成有一集风弧面，以加强叶片的集风效果，且叶片设置有数个配重点，可视情形调整各叶片间的重量分配，以助于风力发电机平衡运转不晃动，并增进发电的效能。但是该技术无法根据风速情况调整叶面迎风面积。

现有专利CN201925086U提供了一种垂直轴风力发电机风轮，包括主轴、配重轮、螺旋连杆以及叶片；配重轮内圈固定连接在主轴中部；主轴上设有绕其轴线呈螺旋状分布的叶片安装孔；螺旋连杆包括两段套装在主轴上的结构相同的螺旋板、且分别位于配重轮两侧；螺旋连杆两端与主轴两端对应位置均设置扭簧；叶片通过设于其尾部的叶片轴穿设在主轴上的叶片安装孔内；叶片轴尾端固定设置一连接片；连接片开放端与螺旋连杆外侧铰接。其优点在于：通过调整不同风速情况下的叶片迎风面积实现不同风速下主轴输出相同的转速和扭矩，有利于小型垂直轴风力发电机的推广。但是该技术是通过叶片绕叶片轴旋转，后通过连接片带动螺旋连杆旋转，螺旋连杆与主轴之间的扭簧回弹力驱动连杆回转，带动叶片主轴反转，从而实现不同风速情况下叶片迎风面积的调整，结构较为复杂，机械传动效率低，易出故障，不易维修，成本较高。

发明内容

为了克服现有背景技术中叶面形式单一、无法根据风速调整迎风面积、结构复杂的不足之处，本发明提供了如下技术方案：

一种可变叶面的桶式风力发电机，包括：叶片、中轴、连接杆、配重法兰、上端盖、下端盖、顶部封帽和细杆；

所述中轴一端与上端盖相连，所述中轴另一端与下端盖相连，所述中轴一端安装有顶部封帽，所述中轴上滑动安装有配重法兰，所述配重法兰可沿中轴上下自由移动，所述配重法兰与连接杆一端相连，所述连接杆另一端与叶片相连，所述叶片上设有可自由翻转的细杆。

优选的，所述叶片一侧开设有通孔，所述连接杆一端安装在通孔上。

优选的，所述细杆一端与上端盖相连，所述细杆另一端与下端盖相连。

优选的，所述上端盖和下端盖为圆盘状，所述上端盖和下端盖形状相同、位置对应，所述中轴设置在上端盖中心。

优选的，所述连接杆均匀设置在配重法兰周侧。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过配重法兰与连接杆一端连接，连接杆另一端与叶片一侧连接，叶片另一侧设有可自由翻转的细杆，当风力发电机处于静止状态时，配重法兰由于自身重力作用而自然下沉，风力发电机处于旋转状态时，由于叶片及连接杆的转动离心力，使配重法兰向上拉伸，当风力发电机达到额定转速时，叶片及连接杆的转动离心力产生向上的分量与配重法兰的自身重力相等，当风力发电机转速超过额定转速时，叶片及连接杆产生的离心力向上分量大于配重法兰自身重量时，叶片位置趋向于上下端面边缘的状态，叶片迎风面积减小，风力发电机转速降低。采用可变叶面的方式，风力发电机在低转速时，叶面的迎风面积大，随着转速的提高叶面发生位移，以减小迎风面积，叶片的迎风面积减小，转速随之慢慢降低，使得风力发电机的转速维持在正常的工作状态。

附图说明

图1为本发明一种可变叶面的桶式风力发电机的结构侧视图；

图2为本发明一种可变叶面的桶式风力发电机静止状态的结构示意图；

图3为本发明一种可变叶面的桶式风力发电机旋转状态的结构示意图；

图4为本发明一种可变叶面的桶式风力发电机静止状态的结构俯视图；

图5为本发明一种可变叶面的桶式风力发电机旋转状态的结构俯视图；

图6为本发明一种可变叶面的桶式风力发电机旋转极限状态的结构俯视图；

附图标记：1-叶片，2-中轴，3-连接杆，4-配重法兰，5-上端盖，6-下端盖，7-顶部封帽，8-细杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6

如图1所示的一种可变叶面的桶式风力发电机，包括：叶片1、中轴2、连接杆3、配重法兰4、上端盖5、下端盖6、顶部封帽7和细杆8；

中轴2一端与上端盖5相连，中轴2另一端与下端盖6相连，中轴2一端安装有顶部封帽7，中轴2上滑动安装有配重法兰4，配重法兰4可沿中轴2上下自由移动，配重法兰4与连接杆3一端相连，连接杆3另一端与叶片1相连，叶片1上设有可自由翻转的细杆8。

如图1所示，叶片1一侧开设有通孔，连接杆3一端安装在通孔上。

如图2所示，细杆8一端与上端盖5相连，细杆8另一端与下端盖6相连。

如图4所示，上端盖5和下端盖6为圆盘状，上端盖5和下端盖6形状相同、位置对应，中轴2设置在上端盖5中心。

如图4所示，连接杆3均匀设置在配重法兰4周侧。

如图3-6所示，当风力发电机处于静止状态时，配重法兰4由于自身重力作用而自然下沉，风力发电机处于旋转状态时，由于叶片1及连接杆3的转动离心力，使配重法兰4向上拉伸，当风力发电机达到额定转速时，叶片1及连接杆3的转动离心力产生向上的分量与配重法兰4的自身重力相等，当风力发电机转速超过额定转速时，叶片1及连接杆3产生的离心力向上分量大于配重法兰4自身重量时，叶片1位置趋向于上端盖5和下端盖6边缘的状态，叶片1迎风面积减小，风力发电机转速降低。采用可变叶面的方式，风力发电机在低转速时，叶片1的迎风面积大，随着转速的提高叶面发生位移，以减小迎风面积，叶片1的迎风面积减小，转速随之慢慢降低，使得风力发电机的转速维持在正常的工作状态。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种可变叶面的桶式风力发电机，其特征在于，包括：叶片(1)、中轴(2)、连接杆(3)、配重法兰(4)、上端盖(5)、下端盖(6)、顶部封帽(7)和细杆(8)；

所述中轴(2)一端与上端盖(5)相连，所述中轴(2)另一端与下端盖(6)相连，所述中轴(2)一端安装有顶部封帽(7)，所述中轴(2)上滑动安装有配重法兰(4)，所述配重法兰(4)与连接杆(3)一端相连，所述连接杆(3)另一端与叶片(1)相连，所述叶片(1)上设有可自由翻转的细杆(8)。

2.根据权利要求1所述的一种可变叶面的桶式风力发电机，其特征在于，所述叶片(1)一侧开设有通孔，所述连接杆(3)一端安装在通孔上。

3.根据权利要求1所述的一种可变叶面的桶式风力发电机，其特征在于，所述细杆(8)一端与上端盖(5)相连，所述细杆(8)另一端与下端盖(6)相连。

4.根据权利要求1所述的一种可变叶面的桶式风力发电机，其特征在于，所述上端盖(5)和下端盖(6)为圆盘状，所述上端盖(5)和下端盖(6)形状相同、位置对应，所述中轴(2)设置在上端盖(5)中心。

5.根据权利要求1所述的一种可变叶面的桶式风力发电机，其特征在于，所述连接杆(3)均匀设置在配重法兰(4)周侧。