CN108105034A - 适于台风的垂直轴风力机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适于台风的垂直轴风力机，包括了传统的底座、立柱、发电机等，在此基础上增加了离心球驱动装置、伸缩杆连杆机构。当垂直轴风力机在强风条件下运转的过程中，其叶片能自动往立柱方向缩回，叶轮半径减小，输出功率随即降低。本发明能够使垂直轴风力机在低风速和高风速之间过渡，相应有连续变化的叶轮半径。本发明可以很好地适应低风速和高强风况并存环境的。

Description

适于台风的垂直轴风力机
技术领域
本发明涉及一种垂直轴风力发电机。
背景技术
随着能源危机不断加深，风能作为一种可再生的清洁能源受到人们的广泛关注，风能具有储量巨大、分布广泛等独特优点。风能的主要利用形式是利用风力机发电。风力机的核心部件是风轮， 风轮的叶片技术直接影响到风力机的能源利用率。
垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比，具有无需对风、安全性好、噪音低、单位占地面积可利用风能能力高和应用范围广等优点，在城市节能环保和小型农场的建设方面，拥有广大的应用前景。通过不断的发展，垂直轴风力机的作用已经越来越明显。
垂直轴风力机的形式多种多样， Savonius型作为典型的阻力型垂直轴风力机，其风能利用率非常低，使得该型机在大型机组应用上缺乏竞争。传统的Darrieus型升力型风力机具有气动性能差的缺陷。H型是在研究直叶式达里厄型过程中发展起来的，由于其结构简单、制造工艺简单和启动性能优异等特点受到了人们的广泛认可。涡轮型则对空气密度较低的环境适应性好，但是其结构复杂，制造困难，成本很高。
现有的垂直轴风力发电机大部分采用的是以H型作为代表的升力型风力机，固定叶轮半径的H型风力机由于其支撑杆固定单一，在强风中没有对风轮转速起调节作用，在强风的工况条件下的稳定性得不到保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以很好地适应低风速和高强风况并存环境的适于台风的垂直轴风力机。
本发明的技术解决方案是：
一种适于台风的垂直轴风力机，其特征是：包括底座，底座上装立柱，立柱通过圆柱滚动轴承装立柱外筒，立柱外筒上自上至下依次固装第一支撑杆连接环、第二支撑杆连接环、第三支撑杆连接环；动连接环安装在立柱外筒上，动连接环可沿立柱外筒轴向往复运动，且动连接环设置在第二支撑杆连接环、第三支撑杆连接环之间，动连接环与第二支撑杆连接环之间的立柱上套装弹簧；沿圆周方向均匀布置的三个离心球，分别与一个离心球连接环固定连接，各离心球连接环分别与一个上离心球连接杆、下离心球连接杆铰接，上离心球连接杆与第二支撑杆连接环绞接，下离心球连接杆与动连接环铰接；沿圆周方向均匀布置三根传动连接杆，各传动连接杆的一端与动连接环铰接，各传动连接杆的另一端分别与一个叶片的下部铰接；三个叶片沿圆周方向均匀分布；各叶片的上部分别与一个伸缩连接杆铰接；所述伸缩连接杆包括相互铰接的内、外二段，其中内段与第一支撑杆连接环铰接，外段与叶片铰接；各叶片内侧分别设置一个平行连接杆，平行连接杆的一端与相应伸缩连接杆的内、外二段铰接点铰接，平行连接杆的另一端与相应传动连接杆的中部铰接；平行连接杆与传动连接杆的铰接部位，还与下支撑连接杆的一端铰接，下支撑连接杆的另一端与第三支撑杆连接环铰接；立柱外筒、平行连接杆、下支撑连接杆及伸缩连接杆的内段组成平行四边形机构；立柱外筒上固装主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，通过齿轮副将旋转运动传递到发电机。
发电机固装在发电机座上，发电机座固定在底座上。
本发明在风速持续变化条件下风轮半径可变，并在强风情况下风轮的机械特性和输出功率稳定控制。在低风速下，风轮自然张开，空气动力学性能较好，获取最大风能；而在风速大大超过风力机理论承载能力的条件下，风轮自动缩回，使风力机既安全又能连续获取风能。本发明可以很好的适应低风速和高强风况并存的环境。
本发明解决风力资源欠丰富的城市和人口稠密地区垂直轴风力发电机不适用的问题；在低风速下尽最大程度获取风能；解决强风状况下风轮超载和输出功率不稳定的问题。
本发明在强风条件下运行，为使叶轮尽量往中心立柱靠拢，动连接环应具有足够的运动行程，离心球应有足够的质量，并且应有足够大的离心半径，并且弹簧的弹力应有适当输出值，在提供恢复力的前提下又不影响叶轮收缩程度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明离心球驱动伸缩杆折叠垂直轴风力机三维运行的装配图；
图2是本发明伸缩杆伸展状态图；
图3是图2的俯视图；
图4是本发明伸缩杆缩回状态图；
图5是图4的俯视图；
图6是本发明离心球驱动装置装配图；
图7是图6的俯视图；
图8是本发明伸缩杆与叶片、立柱外筒装配图。
1 立柱；2 支撑杆连接环；3 立柱外筒；4 弹簧；5 动连接环；6 主动齿轮；7 底座；8发电机座；9发电机；10从动齿轮；11传动连接杆；12离心球连接杆；13离心球连接环；14离心球；15叶片；16平行连接杆；17伸缩连接杆。
具体实施方式
一种适于台风的垂直轴风力机，包括底座7，底座上装立柱1，立柱通过圆柱滚动轴承装立柱外筒3，立柱外筒上自上至下依次固装第一支撑杆连接环2-1、第二支撑杆连接环2-2、第三支撑杆连接环2-3；动连接环5安装在立柱外筒上，动连接环可沿立柱外筒轴向往复运动，且动连接环设置在第二支撑杆连接环、第三支撑杆连接环之间，动连接环与第二支撑杆连接环之间的立柱上套装弹簧4；沿圆周方向均匀布置的三个离心球14（包括14-1、14-2、14-3），分别与一个离心球连接环13（包括13-1、13-2、13-3）固定连接，各离心球连接环分别与一个上离心球连接杆（包括12-1、12-4、12-5）、下离心球连接杆（包括12-2、12-3、12-6）铰接，上离心球连接杆与第二支撑杆连接环绞接，下离心球连接杆与动连接环铰接；沿圆周方向均匀布置三根传动连接杆11，各传动连接杆的一端与动连接环铰接，各传动连接杆的另一端分别与一个叶片的下部铰接；三个叶片15（包括15-1、15-2、15-3）沿圆周方向均匀分布；各叶片的上部分别与一个伸缩连接杆17铰接；所述伸缩连接杆包括相互铰接的内、外二段，其中内段与第一支撑杆连接环铰接，外段与叶片铰接；各叶片内侧分别设置一个平行连接杆16，平行连接杆的一端与相应伸缩连接杆的内、外二段铰接点铰接，平行连接杆的另一端与相应传动连接杆的中部铰接；平行连接杆与传动连接杆的铰接部位，还与下支撑连接杆的一端铰接，下支撑连接杆的另一端与第三支撑杆连接环铰接；立柱外筒、平行连接杆、下支撑连接杆及伸缩连接杆的内段组成平行四边形机构；立柱外筒上固装主动齿轮6，主动齿轮与从动齿轮10啮合，通过齿轮副将旋转运动传递到发电机9。
发电机固装在发电机座8上，发电机座固定在底座7上。

Claims (2)

1.一种适于台风的垂直轴风力机，其特征是：包括底座，底座上装立柱，立柱通过圆柱滚动轴承装立柱外筒，立柱外筒上自上至下依次固装第一支撑杆连接环、第二支撑杆连接环、第三支撑杆连接环；动连接环安装在立柱外筒上，动连接环可沿立柱外筒轴向往复运动，且动连接环设置在第二支撑杆连接环、第三支撑杆连接环之间，动连接环与第二支撑杆连接环之间的立柱上套装弹簧；沿圆周方向均匀布置的三个离心球，分别与一个离心球连接环固定连接，各离心球连接环分别与一个上离心球连接杆、下离心球连接杆铰接，上离心球连接杆与第二支撑杆连接环绞接，下离心球连接杆与动连接环铰接；沿圆周方向均匀布置三根传动连接杆，各传动连接杆的一端与动连接环铰接，各传动连接杆的另一端分别与一个叶片的下部铰接；三个叶片沿圆周方向均匀分布；各叶片的上部分别与一个伸缩连接杆铰接；所述伸缩连接杆包括相互铰接的内、外二段，其中内段与第一支撑杆连接环铰接，外段与叶片铰接；各叶片内侧分别设置一个平行连接杆，平行连接杆的一端与相应伸缩连接杆的内、外二段铰接点铰接，平行连接杆的另一端与相应传动连接杆的中部铰接；平行连接杆与传动连接杆的铰接部位，还与下支撑连接杆的一端铰接，下支撑连接杆的另一端与第三支撑杆连接环铰接；立柱外筒、平行连接杆、下支撑连接杆及伸缩连接杆的内段组成平行四边形机构；立柱外筒上固装主动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合，通过齿轮副将旋转运动传递到发电机。
2.根据权利要求1所述的适于台风的垂直轴风力机，其特征是：发电机固装在发电机座上，发电机座固定在底座上。
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