CN110360052A - 一种攻角自动调整的垂直轴风力机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种攻角自动调整的垂直轴风力机，包含：旋转轴、叶片组、外立轴、凸轮盘、调节杆组件、导风板。本发明中的凸轮盘具有一定形状，其形状根据风力机叶片在不同旋转角度下的最佳攻角而确定，调节杆在凸轮盘上滑动时，在离心力作用下转动叶片，使得叶片在任何一个选转角度下都处于最佳攻角位置，不受固定攻角的限制，极大地提高了风能利用率，同时，利用导风板自动调整凸轮盘的方向，结构简单，操作方便。

Description

一种攻角自动调整的垂直轴风力机
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其涉及一种攻角自动调整的垂直轴风力机
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，如H型风力机等。但这些风力机叶片的攻角不能随转动角而改变，大大影响其风能利用效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种叶片攻角可随风力机旋转角自动调整的H型垂直轴风力机，使叶片在任意一个旋转角度下都处于最佳的攻角位置，极大地提高了风能利用率，可靠性强，简单易实现。
为了实现上述目的，本发明提出了一种攻角自动调整的垂直轴风力机，包含：
旋转轴；
叶片组，所述的叶片组包含至少一片叶片，所述的叶片与所述的旋转轴固定连接；
外立轴，所述的外立轴与所述的旋转轴同轴套管放置；
凸轮盘，所述的凸轮盘固定在所述的外立轴上，所述的凸轮盘的外缘形状根据叶片在不同旋转角度下的最佳攻角确定，叶片在某一旋转角度下的最佳攻角与该对应位置的凸轮盘的外缘和旋转轴中点之间的距离成正比例关系；
调节杆组件，所述的调节杆组件一端通过与所述的凸轮盘外缘滑动相连，所述的调节杆组件另一端与所述的叶片相连，所述的调节杆组件在离心力作用下转动叶片，从而自动调节叶片的攻角。
进一步，所述的调节杆组件包括内调节杆、外调节杆和调节弹簧，所述的内调节杆与凸轮盘外缘滑动连接，所述的外调节杆与叶片固定连接，所述的内调节杆和所述的外调节杆通过所述的调节弹簧相连，所述的外调节杆的重量与调节弹簧弹簧力平衡，从而使叶片攻角在风力机不同的旋转速度下作自动调整。
进一步，所述的外立轴上还安装有导风板，所述的导风板安装在凸轮盘的下风位置，所述的导风板在风向改变时可调整外立轴的位置，从而实现凸轮盘随风向变化而作自动调整。
所述的外立轴下端与止推轴承连接，所述的止推轴承安装在底座上。
所述的旋转轴下端与发电机相连。
进一步，所述的风力机叶片在不同旋转角度下的最佳攻角通过流体计算和/或风洞试验确定。
本发明根据风力机叶片在不同旋转角度下的最佳攻角而确定凸轮盘外缘的形状，使得风力机叶片在任何一个选转角度下都处于最佳攻角位置，不受固定攻角的限制，极大地提高了风能利用率。同时，利用导风板自动调整凸轮盘的方向，不需要复杂的控制机构，使得攻角自动调整的垂直轴风力机结构简单，操作方便。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的一种攻角自动调整的垂直轴风力机的结构示意图。
图2为根据本发明一个实施例的H型垂直轴风力机叶片在不同旋转角下的最佳攻角示意图。
图3位根据本发明一个实施例的凸轮盘的结构图。
图4位根据本发明一个实施例的叶片攻角自动调整的结构图。
具体实施方式
以下结合附图具体说明本发明的较佳实施例。
如图1所示，本发明实施例提供的一种攻角自动调整的垂直轴风力机，包含：旋转轴6；三只叶片1，其通过支撑杆2与旋转轴6连接；外立轴8，其与旋转轴6同轴套管放置；凸轮盘7，其固定在外立轴8上，外缘形状为“瓜子型”；调节杆组件，其包括内调节杆3和外调节杆4，内调节杆3和外调节杆4通过调节弹簧5相连，内调节杆3通过滑轮12与凸轮盘7外缘相连，外调节杆4与叶片2相连，调节杆组件在离心力作用下转动叶片1，从而自动调节叶片1的攻角；外立轴8安装在底座10上；旋转轴6下端连接发电机11。
不同翼型的H型垂直轴风力机的叶片在不同旋转角度下都存在一个最佳攻角，本发明实施例中根据预先流体计算/或风洞试验得到H型垂直轴风力机叶片1在不同旋转角度下的最佳攻角，即叶片1与旋转圆弧的切线夹角，如图2所示。在小的迎风角下，叶片与旋转圆弧的切线夹角较大，因此凸轮盘7的外缘就要向外延伸，在大的迎风角下，叶片与旋转圆弧的切线夹角逐渐减小，因此凸轮盘7的外缘就要向内收，形成如图3所示的“瓜子型”凸轮盘7。
由于凸轮盘7外缘形状为“瓜子型”，其外缘距离风力机旋转轴中心较远，则调节杆组件距离风力机旋转轴6距离较远，调节杆组件受到的离心力作用也就较大，因此，调节杆组件6向外推动叶片1，从而增大叶片1的攻角，同理，凸轮盘7外缘距离风力机旋转轴6距离较近时，调节杆组件受到的离心力作用也就较小，调节杆组件向内拉动叶片1，从而减小叶片1的攻角。如图4所示，当叶片旋转到位置A时，由于凸轮盘7外缘在A位置时距离风力机旋转轴7距离较远，调节杆组件受到离心力作用而向外推动叶片1，使得叶片1攻角增大，当叶片1旋转到位置B或者C处时，此时凸轮盘7外缘距离风力机旋转轴6距离较近，调节杆组件在离心力作用下而向内拉动叶片1使其攻角减小，从而调节叶片1的攻角。当叶片1旋转速度增大时，外调节杆4受到的离心力加大，进一步拉伸调节弹簧5从而使叶片1攻角自动增加，从而使叶片1攻角在风力机不同的旋转速度下作自动调整。当风向改变时，利用导风板9宽大的面积调整外立轴和凸轮盘7的位置，实现了凸轮盘7随风向的自动调整。
综上，本发明根据风力机叶片在不同旋转角度下的最佳攻角而确定凸轮盘外缘的形状，使得风力机叶片在任何一个选转角度下都处于最佳攻角位置，不受固定攻角的限制。同时，利用导风板自动调整凸轮盘的方向，不需要复杂的控制机构，使得攻角自动调整的垂直轴风力机结构简单，操作方便。
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 (6)

1.一种攻角自动调整的垂直轴风力机，其特征在于，包含：
旋转轴(6)；
叶片组，所述的叶片组包含至少一片叶片(1)，所述的叶片(1)与所述的旋转轴(6)固定连接；
外立轴(8)，所述的外立轴(8)与旋转轴(6)同轴套管放置；
凸轮盘(7)，所述的凸轮盘(7)固定在所述的外立轴(8)上，所述的凸轮盘(7)的外缘形状根据叶片(1)在不同旋转角度下的最佳攻角确定，叶片在某一旋转角度下的最佳攻角与该对应位置的凸轮盘(7)的外缘和旋转轴(6)中点之间的距离成正比例关系；
调节杆组件，所述的调节杆组件的一端与所述的凸轮盘(7)外缘滑动连接，所述的调节杆组件的另一端与所述的叶片(1)相连，所述的调节杆组件在离心力作用下转动叶片(1)，从而自动调节叶片的攻角。
2.如权利要求1所述的一种攻角自动调整的垂直轴风力机，其特征在于，所述的调节杆组件包括内调节杆(3)、外调节杆(4)和调节弹簧(5)，所述的内调节杆(3)与凸轮盘(7)外缘滑动连接，所述的外调节杆(4)与叶片(1)固定连接，所述的内调节杆(3)和所述的外调节杆(4)通过所述的调节弹簧(5)相连，所述的外调节杆(3)的重量与调节弹簧(5)弹簧力平衡，从而使叶片攻角在风力机不同的旋转速度下作自动调整。
3.如权利要求1所述的一种攻角自动调整的垂直轴风力机，其特征在于，所述的外立轴(8)上还安装有导风板(9)，所述的导风板(9)安装在凸轮盘(7)的下风位置，所述的导风板(9)在风向改变时可调整外立轴(8)的位置，从而实现凸轮盘(7)随风向变化而作自动调整。
4.如权利要求1所述的一种攻角自动调整的垂直轴风力机，其特征在于，所述的外立轴(8)下端与止推轴承连接，所述的止推轴承安装在底座(10)上。
5.如权利要求1所述的一种攻角自动调整的垂直轴风力机，其特征在于，所述的旋转轴(6)下端与发电机(11)相连。
6.如权利要求1所述的一种攻角自动调整的垂直轴风力机，其特征在于，所述的风力机叶片(1)在不同旋转角度下的最佳攻角通过流体计算或风洞试验确定。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111622904A (zh) * 2020-06-01 2020-09-04 安徽理工大学 对称翼型垂直轴风力机的变桨控制方法及系统
CN114132438A (zh) * 2021-11-25 2022-03-04 自然资源部第二海洋研究所 海洋自供能长期监测浮标

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158848C2 (ru) * 1998-12-16 2000-11-10 Нурмухаметов Искандер Рифович Ветряк
EP1457672A1 (en) * 2003-03-12 2004-09-15 Arthur Bachot Vertical axis wind turbine
CN1811173A (zh) * 2006-02-15 2006-08-02 严强 垂直轴风力发电机叶片攻角调节装置
CN203796495U (zh) * 2014-01-22 2014-08-27 刘湘威 一种展翼变桨式垂直轴风力发电机组
CN104018985A (zh) * 2014-06-06 2014-09-03 东北农业大学 垂直轴风力机柔性可伸缩辅助叶片机构
KR101573758B1 (ko) * 2014-01-27 2015-12-02 디에치이앤이(주) 수직축 풍력발전 장치
CN105545585A (zh) * 2016-01-07 2016-05-04 南通大学 具有柔性叶片的垂直轴风力机
CN105840419A (zh) * 2015-01-14 2016-08-10 金大仁 垂直轴式风力机
CN105986964A (zh) * 2015-02-24 2016-10-05 姚金玉 多元清洁能源混合动力发电系统
CN109989885A (zh) * 2019-05-05 2019-07-09 西南交通大学 一种垂直轴风力发电机调桨距装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158848C2 (ru) * 1998-12-16 2000-11-10 Нурмухаметов Искандер Рифович Ветряк
EP1457672A1 (en) * 2003-03-12 2004-09-15 Arthur Bachot Vertical axis wind turbine
CN1811173A (zh) * 2006-02-15 2006-08-02 严强 垂直轴风力发电机叶片攻角调节装置
CN203796495U (zh) * 2014-01-22 2014-08-27 刘湘威 一种展翼变桨式垂直轴风力发电机组
KR101573758B1 (ko) * 2014-01-27 2015-12-02 디에치이앤이(주) 수직축 풍력발전 장치
CN104018985A (zh) * 2014-06-06 2014-09-03 东北农业大学 垂直轴风力机柔性可伸缩辅助叶片机构
CN105840419A (zh) * 2015-01-14 2016-08-10 金大仁 垂直轴式风力机
CN105986964A (zh) * 2015-02-24 2016-10-05 姚金玉 多元清洁能源混合动力发电系统
CN105545585A (zh) * 2016-01-07 2016-05-04 南通大学 具有柔性叶片的垂直轴风力机
CN109989885A (zh) * 2019-05-05 2019-07-09 西南交通大学 一种垂直轴风力发电机调桨距装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111622904A (zh) * 2020-06-01 2020-09-04 安徽理工大学 对称翼型垂直轴风力机的变桨控制方法及系统
CN114132438A (zh) * 2021-11-25 2022-03-04 自然资源部第二海洋研究所 海洋自供能长期监测浮标
CN114132438B (zh) * 2021-11-25 2022-10-14 自然资源部第二海洋研究所 海洋自供能长期监测浮标

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