CN109630350A - 一种可折叠式φ形垂直轴风力机 - Google Patents

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胡以怀
张华武
袁春旺
方云虎
张陈
芮晓东
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Shanghai Maritime University
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Shanghai Maritime University
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Abstract

一种可折叠式φ形垂直轴风力机，包含：发电机；升降机构，其连接发电机的转子，用于将叶片机构的机械能传递给发电机，并实现叶片机构的折叠与打开；可折叠叶片机构，其连接升降机构，用于将风能转变为机械能。本发明结构简单，安装方便，能抗台风且在超过极限风速时能稳定发电的垂直轴风力机，可提高垂直轴风力机的寿命，促进垂直轴风力机的推广应用，其叶片利用铰链与支撑盘连接，不仅不会影响风力机的性能，还可以方便风机的安装并减少风机在闲置时所占的体积，促进风力机的便捷化发展，解决了φ型风力机在台风天气下的损坏问题。

Description

一种可折叠式φ形垂直轴风力机
技术领域
本发明涉及一种可折叠式φ形垂直轴风力机。
背景技术
开发利用风能可在一定程度上有效解决能源危机。水平轴风力发电机商业化时间早，但这种风力机的技术构成复杂、造价高，且运行限制条件严格，适合运行的风速范围小。而垂直轴风力发电机因其不受风向影响、无需偏航装置、安装维护方便、成本低、噪声小等优势，逐渐受到业界重视，特别适合于小风场环境。
垂直轴风力机有阻力型和升力型两种，由于其较高的升力系数和效率，现有垂直轴风力发电机大多为升力型风力机，有H型和φ型等多种形式。当风速过大时，如果风速超过设计风速，升力型风力机的转速会迅速升高，过高的转速会使叶片产生过大的离心力进而损坏叶片结构甚至造成叶片的断裂。在更极端情况下，如台风，垂直轴风力机很可能遭受整体破坏，就算某些结构会将风力机紧急制动，防止功率过载或者转速过大导致的结构磨损，但还是有遭受结构破坏的可能。
发明内容
本发明提供一种可折叠式φ形垂直轴风力机，结构简单，安装方便，节省空间，抗破坏能力强，寿命延长。
为了达到上述目的，本发明提供一种可折叠式φ形垂直轴风力机，包含：
发电机；
升降机构，其连接发电机的转子，用于将叶片机构的机械能传递给发电机，并实现叶片机构的折叠与打开；
可折叠叶片机构，其连接升降机构，用于将风能转变为机械能。
所述的升降机构包含：
外支撑套管，其固定连接发电机的转子；
内支撑套管，其设置在外支撑套管中，可沿轴向移动；
升降电动机，其连接内支撑套管，用于驱动内支撑套管在外支撑套管中沿轴向移动。
升降电动机的升降齿轮与内支撑套管的齿条啮合，升降动电机通过升降齿轮与齿条的啮合，驱动内支撑套管在外支撑套管中上下移动。
所述的可折叠叶片机构包含：
上支撑盘，其固定连接内支撑套管；
下支撑盘，其固定连接外支撑套管；
至少两组折叠叶片组，每组折叠叶片组的两端分别连接上支撑盘和下支撑盘。
所述的折叠叶片组包含：
上叶片，其一端通过铰链连接上支撑盘，另一端通过铰链连接下叶片；
下叶片，其一端通过铰链连接下支撑盘，另一端通过铰链连接上叶片。
本发明结构简单，安装方便，能抗台风且在超过极限风速时能稳定发电的垂直轴风力机，可提高垂直轴风力机的寿命，促进垂直轴风力机的推广应用，其叶片利用铰链与支撑盘连接，不仅不会影响风力机的性能，还可以方便风机的安装并减少风机在闲置时所占的体积，促进风力机的便捷化发展，解决了ф型风力机在台风天气下的损坏问题。
附图说明
图1是本发明提供的一种垂直轴风力机的结构示意图。
图2是本发明提供的一种垂直轴风力机收起状态的结构示意图。
图3是图1的局部放大示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图3，具体说明本发明的较佳实施例。
如图1和图2所示，本发明提供一种可折叠式φ形垂直轴风力机，包含：
发电机11；
升降机构，其连接发电机11的转子，用于将叶片机构的机械能传递给发电机11，并实现叶片机构的折叠与打开；
可折叠叶片机构，其连接升降机构，用于将风能转变为机械能。
进一步，所述的升降机构包含：
外支撑套管10，其固定连接发电机11的转子；
内支撑套管3，其设置在外支撑套管10中，可沿轴向移动；
升降电动机7，其连接内支撑套管3，用于驱动内支撑套管3在外支撑套管10中沿轴向移动。
如图3所示，所述的升降电动机7的升降齿轮9与内支撑套管3的齿条12啮合，升降动电机7通过升降齿轮9与齿条12的啮合，驱动内支撑套管3在外支撑套管10中上下移动。
如图1和图2所示，所述的可折叠叶片机构包含：
下支撑盘6，其固定连接外支撑套管10；
上支撑盘1，其固定连接内支撑套管3；
至少两套折叠叶片组，每套折叠叶片组的两端分别连接下支撑盘6和上支撑盘1。
所述的折叠叶片组包含：
下叶片5，其一端通过铰链2连接下支撑盘6，另一端通过铰链2连接上叶片4；
上叶片4，其一端通过铰链2连接上支撑盘1，另一端通过铰链2连接下叶片5。
还可以在外支撑套管10上固定设置甲板8，使整个可折叠叶片机构放置在甲板8上，而底座和发电机11置于甲板8下的船舱内，可提高风力机的结构稳性，也保护了发电机组。
在本发明的一个实施例中，支撑套管分为内、外两个套管，利用升降齿轮实现叶片的收放。发电机11设置在船舶舱室内外支撑套管10的底部，且外支撑套管10与发电机11上的转子固定连接，上支撑盘1固定在内支撑套管3上，下支撑盘6固定在外支撑套管10上。所述折叠叶片组设置有三组，且均匀分布在支撑盘上。下叶片5和上叶片4通过铰链2与支撑盘连接以实现叶片的折叠，叶片中间用铰链连接，下支撑盘6的一端通过铰链2与下半叶片5上的支耳连接，上支撑盘1的一端通过铰链2与上半叶片4上的支耳连接。内支撑套管3有齿条12与升降齿轮9啮合，当风力过大时可利用升降电动机7驱动内支撑套管3向下移动，从而收起φ型垂直轴风力机的叶片，起到保护叶片的作用。
本发明结构简单，安装方便，能抗台风且在超过极限风速时能稳定发电的垂直轴风力机，可提高垂直轴风力机的寿命，促进垂直轴风力机的推广应用，其叶片利用铰链与支撑盘连接，不仅不会影响风力机的性能，还可以方便风机的安装并减少风机在闲置时所占的体积，促进风力机的便捷化发展，解决了φ型风力机在台风天气下的损坏问题。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (5)

1.一种可折叠式φ形垂直轴风力机，其特征在于，包含：
发电机(11)；
升降机构，其连接发电机(11)的转子，用于将叶片机构的机械能传递给发电机(11)，并实现叶片机构的折叠与打开；
可折叠叶片机构，其连接升降机构，用于将风能转变为机械能。
2.如权利要求1所述的可折叠式φ形垂直轴风力机，其特征在于，所述的升降机构包含：
外支撑套管(10)，其固定连接发电机(11)的转子；
内支撑套管(3)，其设置在外支撑套管(10)中，可沿轴向移动；
升降电动机(7)，其连接内支撑套管(3)，用于驱动内支撑套管(3)在外支撑套管(10)中沿轴向移动。
3.如权利要求2所述的可折叠式φ形垂直轴风力机，其特征在于，升降电动机(7)的升降齿轮(9)与内支撑套管(3)的齿条(12)啮合，升降动电机(7)通过升降齿轮(9)与齿条(12)的啮合，驱动内支撑套管(3)在外支撑套管(10)中上下移动。
4.如权利要求2所述的可折叠式φ形垂直轴风力机，其特征在于，所述的可折叠叶片机构包含：
下支撑盘(6)，其固定连接外支撑套管(10)；
上支撑盘(1)，其固定连接内支撑套管(3)；
至少两个折叠叶片组，每个折叠叶片组的两端分别连接下支撑盘(6)和上支撑盘(1)。
5.如权利要求4所述的可折叠式φ形垂直轴风力机，其特征在于，所述的折叠叶片组包含：
下叶片(5)，其一端通过铰链(2)连接下支撑盘(6)，另一端通过铰链(2)连接上叶片(4)；
上叶片(4)，其一端通过铰链(2)连接上支撑盘(1)，另一端通过铰链(2)连接下叶片(5)。
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