CN110552844A - 发电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种发电装置，以彻底解决发电机组旋转过速的问题，该发电装置包括：立柱；位于立柱上的至少一个发电机组，发电机组包括支架、与支架相连的叶片、通过叶片旋转发电的发电机；其中，发电机组还包括位于支架上的调节装置，用于根据风速的大小，移动或转动叶片以调节叶片的受风面积。该风力发电装置可在风力过大时将有效受风面积缩减至零，提高设备的稳定性和在多变环境下的适用性，延长了设备的使用寿命。该发电装置的外表面可铺设太阳能电池板，使该装置可同时采集风能和太阳能，实现风力与太阳能联合发电。该发电装置中的发电机组各部件直接或间接通过轴承与立柱相连，拆卸组装方便，便于推广和应用，具有很强的实用性。

Description

发电装置
技术领域
本发明涉及发电设备技术领域，尤其涉及一种风能与太阳能联合发电的发电装置。
背景技术
风力发电机是一种既环保，发电成本又相对低廉的发电设备。目前广泛采用的是水平轴螺旋桨式风力发电机，该类风力发电机的转动轴采用水平设置，通过风力带动叶片转动从而将风力转化成电能，但该类风力发电机的控制系统结构复杂，技术难度大，大型机组对材质要求高，制造成本十分高昂，不利于风力发电的普及和广泛应用。与水平轴风力发电机的缺陷相比，垂直轴风力发电机具有明显优势，但风机旋转过速是两种机型共同的难题。目前，针对控制风机旋转过速，已有不少新型的风力发电机专利，如CN 102094761 A，其公开了采用垂直轴的风力发电机，但其叶片的受风面积及其有限，启动阶段风能利用率低下；在高风速时，利用离心力使叶片向外展开，增加转动惯量，对转速进行限制防止风机旋转超速。但此方法无法将风机的受风面积减小至零，故无法从根本上解决大风或暴风天气时，风机旋转超速的问题，且该方法还会增加风机整体侧向的受风面积，在高风速下使风机更易晃动、不稳定甚至出现倾覆损坏的风险。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种垂直轴风力发电装置，该风力发电装置可在风力过大时将自身的有效受风面积缩减至零，可以有效防止风力发电机组在风力过强时旋转过超速，提高设备的稳定性和在多变环境下的适用性，延长设备的使用寿命。该风力发电装置结构简单可靠，具备多种变形，具有很强的实用性。
本发明提供一种发电装置，其特征在于，包括：
立柱；
位于所述立柱上的至少一个发电机组，所述发电机组包括支架、与所述支架相连的叶片、通过所述叶片的旋转进行发电的发电机；
其中，所述发电机组还包括调节装置，所述调节装置位于所述支架上，用于根据风速移动或转动所述叶片以调节所述叶片的受风面积。
优选地，所述调节装置可将所述叶片的受风面积缩小至零。
优选地，所述支架通过轴承与所述立柱相连，所述支架可绕所述立柱旋转。
优选地，所述发电机组还包括传动装置，传动装置将叶片的旋转传导至所述发电机。
优选地，所述发电机组还包括设置在所述立柱上的电滑环，控制信号通过所述电滑环从所述立柱内的线路传递至所述调节装置，控制所述调节装置移动或转动所述叶片以调节所述叶片的受风面积。
优选地，所述叶片及所述发电机组的外表面中的至少部分区域设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板随所述发电机组转动，所述太阳能电池板通过电滑环将其产生的电能导入至所述立柱的线路中。
优选地，所述立柱上还设置有风速仪，所述调节装置根据风速的大小调节所述叶片的受风面积，当风速可使所述发电机组旋转超速时，所述调节装置将所述叶片的受风面积缩小直至为零。
优选地，所述发电机组具有保护壳，所述保护壳具有一定的流线型，用于保护发电机组内部各构件，所述保护壳分为上中下三段，所述三段固接为一个整体，所述保护壳上段为封闭的圆锥状，所述保护壳中段为上下敞开的平放轮胎形状，其侧面设有若干开槽，所述开槽装有上下两片相互接触的密封条，所述保护壳下段为上下敞开的倒圆锥状，其侧面封闭，向下逐渐向所述立柱收窄但不与所述立柱接触。
优选地，单个所述叶片呈被轴向剖开的薄壁弯管状，多个所述叶片沿所述立柱的径向圆周阵列排布。
优选地，所述调节装置包括液压杆，所述液压杆的数量与所述叶片的数量相同，所述液压杆的一端与所述支架相铰接，所述液压杆的另一端与对应的叶片在该叶片中部相铰接，通过液压杆的伸缩控制所述叶片展开和收拢，使叶片展开时形成类似于螺旋臂的结构，叶片收拢时形成多个叶片首尾相叠的圆环结构。
优选地，所述叶片为分段式设计，所述叶片的第一段靠近所述支架，所述叶片的第二段远离所述支架，所述叶片的第一段的截面直径小于所述叶片第二段的截面直径，两段之间具有坡状、弧状或台阶状过渡段。
优选地，全部所述叶片的弧形总长大于所述叶片收拢后形成的圆环总长，使所述叶片收拢后，每个叶片的第二段覆盖在前一相邻叶片第一段的上方，所述叶片的上下边缘与保护壳闭合，叶片前端边缘与前一相邻叶片的过渡段闭合。
优选地，每个发电机组具有完整保护壳，所述保护壳用于保护发电机组内部各构件，所述保护壳具有流线型设计，具体地，所述保护壳近似竖立的橄榄球状。
优选地，所述发电机组还包括叶片舱，所述叶片舱位于所述发电机组的侧面，所述叶片舱呈薄壁筒状，其径向截面呈左右对称椭圆形，所述叶片舱一端与所述发电机组的中间部分垂直相接，沿所述立柱的径向圆周阵列排布，总有效受风面积为零，所述支架位于所述叶片舱内。
优选地，所述叶片舱底部设置有出水孔，所述叶片舱靠近所述立柱端设有盖板封堵所述叶片舱的内侧端。
优选地，单个所述叶片呈部分被纵向剖开的薄壁直圆管状，所述叶片的尺寸与所述叶片舱相匹配，所述叶片可根据所述调节装置在所述支架上沿所述立柱的径向方向移动，使所述叶片伸出或缩入所述叶片舱。
优选地，所述叶片在远离所述支架的一端设置有舱盖，所述叶片缩入所述叶片舱时，所述舱盖封堵所述叶片舱的外侧端。
优选地，所述叶片舱底部设置有出水孔，所述叶片舱靠近所述立柱端设有盖板封堵所述叶片舱的内侧端。
优选地，所述支架上设置有滑轨，所述叶片通过所述滑轨与所述支架相连。
优选地，所述发电机组保护壳采用流线型整体化设计，在所述叶片全部收拢后，所述发电机组呈完整封闭状态。
优选地，所述发电机组中的至少部分部件采用轻质金属或合金制成。
本发明的实施例具有以下优点或有益效果：本发明的发电装置为垂直轴风力发电装置，通过调节装置，根据风速的大小，可移动或转动叶片以调节叶片的受风面积，在风力过大时还可将自身的有效受风面积缩减至零，以彻底解决发电机组旋转过速的问题，有效防止发电机组旋转过超速造成的磨损增大，使用寿命减少，设备晃动及设备损坏等情况的发生，该装置具有很强的稳定性和适应性，并具有较长的使用寿命。该风力发电装置还可根据风速的大小适应性的调节其受风面积，以提高其发电效率。
进一步地，该发电装置的部分区域还设置有太阳能电池板进行太阳能发电，使该装置可同时采集风能和太阳能，实现风力与太阳能联合发电。且太阳能电池板随发电机组旋转，可减弱阳光长期直射造成的电池板灼伤，提高太阳能电池板的使用寿命。
该发电装置结构简单可靠，发电机组直接或间接通过轴承与立柱相连，拆卸组装方便，便于推广和大面积应用，该装置还具有多种变形和布局，例如单立柱纵向叠加多个发电机组，可以有效减少占地面积，提高整体发电功率，具体布局可根据实际情况的不同进行选取，具有很强的实用性，该装置还设置有风速计，无需依赖人工操作即可实现叶片的全自动调节。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1为本发明第一实施例的发电装置的示意图；
图2为本发明第一实施例的发电机组叶片展开的示意图；
图3为本发明第一实施例的发电机组叶片展开的俯视图；
图4为本发明第一实施例的发电机组内部结构的示意图；
图5为本发明第一实施例的发电机组电滑环的局部放大图；
图6为本发明第二实施例的发电装置的示意图；
图7为本发明第二实施例的发电机组叶片展开的示意图；
图8为本发明第二实施例的发电机组叶片展开的俯视图；
图9为本发明第二实施例的发电机组内部结构的示意图；
图10为本发明第二实施例的发电机组支架与叶片的局部放大图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
图1为本发明第一实施例的发电装置的示意图，该发电装置包括立柱100和位于该立柱100上呈上下排布的两个相同的发电机组200，立柱100垂直于水平面设置，两发电机组200之间具有一定的纵向间距，单个发电机组200的叶片210均可以根据需要展开和收拢，叶片210位于发电机组200的侧面，为了使发电机组200的结构更加清晰，图示中位于上方的发电机组200的叶片210处于收拢状态，位于下方的发电机组200的叶片210处于展开状态。
单个发电机组200例如包括多个叶片210，多个叶片210呈圆周阵列，叶片210的数量为优选为单数，具体地，每个发电机组200包括5个呈圆周阵列的叶片210。
进一步地，每个发电机组200还包括保护壳280，保护壳280分为上中下三段，分别用于保护发电机组200的内部各组件。保护壳280具有一定的流线型设计，以降低风阻，具体地，保护壳280的上段为封闭的圆锥状，结合图2所示，发电机270、变速箱262、齿轮组261、第一轴套251、第二轴套252、电滑环240等部件置于保护壳280上段内部；保护壳280中段为上下敞开的平放轮胎形状，其侧面设有若干开槽，方便叶片连杆213和液压杆221移动，这些开槽装有上下两片相互接触的密封条，以保证叶片连杆213和液压杆221移动时保护壳280中段内部相对密封；保护壳280的下段为上下敞开的倒圆锥状，其侧面封闭，下端逐渐向立柱100收窄，但不与立柱100接触，以便从中段开槽处渗入的雨水外流；保护壳280中段上下边缘分别与保护壳280的上段和下段固定，保护壳280上段上部内壁与第二轴套252经连接件固定，保护壳280上段下部内壁与支架220上部固定，保护壳280下段上部内壁与支架220下部固定，保护壳280上中下三段随支架220旋转而旋转，进而带动第二轴套252旋转。
立柱100上还设置有风速计300，以检测当前风速的大小，当风速过大可能导致发电机组200旋转超速时，控制发电机组200的叶片210进行收拢，逐步减少其受风面积，直至叶片210完全收拢，防止发电机组200旋转超速。
发电机组200的叶片210外侧表面与保护壳280的外表面的至少部分区域还设置有太阳能电池板，太阳能电池板例如采用柔性超薄设计，重量较轻的同时还可紧密贴合于被附着表面；太阳能电池板随发电机组200旋转，使每块太阳能电池板均有被照射的机会，并由于时常处于旋转状态，减弱了阳光长期直射造成的太阳能电池板灼伤，有利于延长太阳能电池板的使用寿命。
图2和图3分别示出了本发明第一实施例的发电机组叶片展开的示意图和俯视图；为了呈现发电机组的内部结构，故在图2与图3中均去除了其保护壳280。根据图2与图3所示，该发电机组包括：叶片210、支架220、轴承230、第一轴套251、电滑环240、第二轴套252、齿轮组261、变速箱262和发电机270。
其中，支架220通过轴承230与立柱100相连，使支架220可绕立柱100自由转动。第一轴套251和第二轴套252均通过直接或间接的方式与支架220相连，且两轴套内侧与立柱100之间具有间隙，使两轴套均随支架220的旋转而旋转。具体地，第一轴套251例如在其下部与支架220相连，第二轴套252例如通过保护壳280与支架220相连，电滑环240例如固定于第一轴套251上部，电滑环240转子随第一轴套251旋转而旋转，电滑环240定子经连接杆241(图中因角度问题不可见，其结构可参见图5)固定于立柱100。
该发电机组还包括传动装置，通过传动装置将叶片210的旋转传导至发电机270，图示中的传动装置包括齿轮组261和变速箱262，齿轮组261中的两齿轮例如分别设置在第二轴套252的下部外表面和变速箱262输入端，将第二轴套252的转动传导至变速箱262，变速箱262的输出端与发电机270相连，从而带动发电机270转动发电。进一步地，发电机270和变速箱262均设置在由立柱100横向伸出的支撑平台上。
该发电机组中单个叶片210呈侧面开口的弯管状，为了使叶片210收拢后结构更加紧凑，每个叶片还具有分段式设计，叶片中远离立柱的第二段212的管径略大于靠近立柱的第一段211，且叶片第二段212的长度大于第一段211的长度，两段之间具有坡状或弧状过渡段，当然地，过渡段也可呈台阶状，使得该发电机组的叶片210三段的上下边缘与保护壳280中段外表面扣紧闭合，叶片210第二段212前端边缘与前一相邻叶片210的过渡段扣紧闭合，使收拢后的结构更加紧密，收拢后的叶片210在发电机组的侧面形成一个紧贴保护壳280的圆环状外壳，与表面平滑的保护壳280形成一个流线型的类陀螺体，可将用于旋转发电的有效受风面积减小至零，大幅降低发电机组的受风面积和风阻，防止在高风速时发电机组旋转超速，避免发电机过载，以及设备剧烈晃动甚至倾覆等严重损坏情况的发生。
叶片210第一段211靠近立柱的一端，在其上下两侧设置有用于与支架220相连的连杆213，叶片210通过连杆213与支架220相铰接，使叶片210可绕铰接点转动。进一步地，叶片210内侧还设置有调节装置，用于根据风速的大小转动叶片210，以调节叶片210的受风面积。调节装置例如选用液压杆221，液压杆221例如为电动液压杆，用于驱动叶片210的展开和收拢。液压杆221的固定端例如与支架220相铰接，液压杆221的自由端铰接于叶片第二段212内侧靠近叶片第一段211的位置，液压杆221具有一定的长度，使得叶片的可转动角度不小于90°。当然地，液压杆221也可由其他的可直线往复运动的结构替代，例如选用气压杆或丝杠等结构。
图4示出了本发明第一实施例的发电机组内部结构，图中可见，支架220通过分别位于上下两端的两个轴承230与立柱100相连，使得支架220可在垂直方向上自由转动。
支架220包括多个第一连接柱222和多个第二连接柱223，分别用于与叶片210和液压杆221相连，第一连接柱222位于第二连接柱223的外围，两个相邻第一连接柱222之间设置有一个第二连接柱223。
该发电机组还包括第一轴套251，第一轴套251设置在立柱100上，第一轴套251的下端紧邻轴承230，第一轴套251的外壁在底部具有凸沿，第一轴套251通过凸沿与支架230固定连接，第一轴套251的内壁与立柱之间具有一定的间隙，使第一轴套251可随支架230一同转动。
进一步地，该发电机组中还设置有电滑环240，电滑环240用于将立柱100内的控制信号传递至位于支架220上的液压杆221，通过控制液压杆221的伸缩，控制叶片210的展开和收拢，调节其有效受风面积。
该发电机组中还包括第二轴套252，第二轴套252同样设置在立柱100上，例如位于第一轴套251和电滑环240的上方，与第一轴套251和电滑环240之间具有一定的纵向间距，第二轴套252具有台阶设计，其下部的直径小于上部的直径，第二轴套252上部的外壁例如通过保护壳与发电机组的支架220相连，第二轴套252的内壁与立柱100之间同样具有一定的间隙，使第二轴套252可随支架220一同转动。
进一步地，该发电机组中还包括传动装置，该传动装置例如包括齿轮组261和变速箱262，变速箱262的输出端与发电机270相连，变速箱262和发电机270例如均通过支撑平台与立柱100相连；进一步地，该发电机组中第二轴套252下部环绕其外壁设置有一枚齿轮，该齿轮与变速箱输入端上的齿轮形成齿轮组261，通过第二轴套252的旋转带动变速箱262运转，从而驱动与变速箱262相连的发电机270转动。使发电机270产生电能，并使产生的电能经立柱内的导线导出。当然地，该传动装置不限于所述的齿轮传动机构，也可用其他机构替代，例如选用相交轴齿轮传动、交错轴齿轮传动、其他类型平行轴齿轮传动以及皮带传动等。
由上述内容可看出，该发电机组仅通过轴承230与立柱100相连，第一轴套251和第二轴套252的内壁均与立柱100之间具有一定的间隙，使发电机组可绕立柱100旋转，并通过第二轴套252带动发电机270发电，叶片210由液压杆221驱动进行展开和收拢，控制信号通过电滑环240从立柱100内部传递至液压杆221。
图5示出了本发明第一实施例的电滑环的局部放大图，图中可见第一轴套251设置在立柱100上，第一轴套251的下端紧邻轴承230，第一轴套251的外壁在底部具有凸沿，第一轴套251通过凸沿与支架220固定连接，第一轴套251的内壁与立柱100之间具有一定的间隙，使第一轴套251可随支架220一同转动。
进一步地，该发电机组中还设置有电滑环240，电滑环240包括转子和定子，其中，电滑环240的转子例如位于内侧，定子位于外侧，电滑环240的转子的内侧壁与第一轴套251外壁的上部相连，随第一轴套251转动，电滑环240的定子通过连接杆241与立柱100固定连接。其中，液压杆221的控制线与电滑环240的转子相连，并通过电滑环240的定子经位于立柱100内的导线与控制系统相连，以控制叶片210的展开和收拢。
当然地，位于发电机组上的太阳能电池板所产生的电能也可通过电滑环240导入至立柱100内的太阳能发电线路中，太阳能发电线路接入太阳能充电控制器，由太阳能充电控制器向外供电。从而使该发电机组形成太阳能电池板与风力发电两路并联发电的结构。
图6为本发明第二实施例的发电装置的示意图，该发电装置包括立柱100和位于该立柱上呈上下排布的两个相同的发电机组400，两发电机组400之间具有一定的纵向间距，单个发电机组400的叶片420均可以根据需要沿立柱100的径向伸出和收缩，叶片420位于发电机组侧面的叶片舱410中，与支架430相连，为了使发电机组400的结构更加清晰，图示中位于上方的发电机组400的叶片420处于收缩状态，位于下方的发电机组400的叶片420处于伸出状态。
单个发电机组400的侧面包括多个与叶片420一一对应的叶片舱410，叶片舱410呈薄壁圆桶状，其径向截面呈左右对称上窄下宽的椭圆形，叶片舱410内侧有盖板封堵，保证发电机组400内部密封，防止砂石、灰尘的进入，其外侧有开口方便叶片420移动，由发电机组400的中心沿其径向圆周阵列设置，叶片舱410内固定于支架430上，叶片420可沿支架430从叶片舱410中向外伸出，叶片420的径向截面呈“C”形，叶片420的外侧端设置有流线形舱盖421，舱盖421边缘与叶片舱410开口相匹配，叶片420收缩进叶片舱410时，舱盖421将叶片舱410的开口封堵。
立柱100上还设置有风速计300，以检测当前风速的大小，当风速过大可能导致发电机组400旋转超速时，控制发电机组400的叶片420进行收缩，逐步减少其受风面积，直至叶片420完全收拢，有效受风面积为零，从而防止发电机组400旋转超速。
进一步地，每个发电机组400还包括保护壳450，保护壳450用于保护发电机组400内部各构件，且保护壳450具有流线型设计，具体地，保护壳450近似橄榄球状，以降低风阻。保护壳450上部内壁与第二轴套252经连接件固定，保护壳450中部与叶片舱410相接固定。
发电机组400的保护壳450、叶片420与叶片舱410的外表面的至少部分区域还设置有太阳能电池板，太阳能电池板例如采用柔性超薄设计，重量较轻的同时还可紧密贴合于被附着表面；太阳能电池板随发电机组400旋转，使每块太阳能电池板均有被照射的机会，并由于时常处于旋转状态，减弱了阳光长期直射造成的太阳能电池板灼伤，有利于延长太阳能电池板的使用寿命。
图7和图8分别示出了本发明第二实施例的发电机组叶片展开的示意图和俯视图；为了呈现发电机组的内部结构，故在图7与图8中均部分略去了叶片舱410和发电机组保护壳450。根据图7与图8所示，该发电机组包括：叶片420、叶片舱410、支架430、轴承230、第一轴套251、电滑环240、第二轴套252、齿轮组261、变速箱262和发电机270。
其中，该发电机组的叶片420数量优选为奇数，例如为3个，其叶片舱410同样为3个，分别用于容纳3个与之对应的叶片420，叶片舱410呈左右两侧对称的薄壁圆桶状，开口朝向外侧，叶片舱410的底部设置有出水孔(图中因角度问题不可见)，防止雨水留存在叶片舱410中，造成发电机组负载增大，影响风力发电效率。
叶片420例如为被纵向侧面剖开的薄壁直圆管状，其纵截面呈“C”形，叶片420的尺寸与叶片舱410相匹配，使叶片420的外侧面与叶片舱410一侧的内侧面邻接；叶片420的外端设置有流线形舱盖421，舱盖421与叶片舱410的开口相匹配，叶片420收缩进叶片舱410时，舱盖421将叶片舱410的开口封堵，使发电机组400表面呈封闭的流线型，将用于旋转发电的有效受风面积减小至零，有效降低发电机组的受风面积和风阻，防止在高风速时发电机组旋转超速，造成发电机组磨损增大，使用寿命减少，设备晃动及设备损坏等情况的发生。
支架430包括多组相同的呈圆周阵列的结构，每组结构与一叶片舱410相匹配，支架430通过上下布置的两轴承230与立柱100相连，支架上设置有滑轨440，叶片420内侧对应的位置设置有凸起422，该凸起422与滑轨440相匹配，叶片420通过滑轨440与支架430相连，使叶片420可沿滑轨440滑动，该滑轨440例如包括调节装置，通过控制调节装置驱动叶片沿滑轨440直线往复运动，使其从叶片舱410中伸出和缩回。
第一轴套251和第二轴套252均通过直接或间接的方式与支架430相连，且两轴套内侧与立柱100之间具有间隙，使两轴套均随支架430的旋转而旋转。具体地，第一轴套251例如在其下部与支架430相连，
第二轴套252例如通过发电机组的外壳与支架430相连，电滑环240例如位于两轴套之间。
该发电机组还包括传动装置，通过传动装置将叶片420的旋转传导至发电机270，图示中的传动装置包括齿轮组261和变速箱262，齿轮组261中的两齿轮例如分别设置在第二轴套252的下部外表面和变速箱262输入端，将第二轴套252的转动传导至变速箱262，变速箱262的输出端与发电机270相连，从而带动发电机270转动发电。进一步地，发电机270和变速箱262均设置在由立柱100横向伸出的支撑平台上。
图9和图10分别示出了本发明第二实施例的发电机组内部结构和支架的局部放大图，图中可见，支架430通过上下布置的两个轴承230与立柱100相连，使得支架430可在垂直方向上自由转动。
支架430包括多组相同的呈圆周阵列的结构，每组结构与一叶片舱410相匹配，每组结构中包括向外伸出的两根平行骨架431，两骨架431间设置有纵向的支撑432相连，以位于上方的一根骨架431为例，该骨架431设置有朝上的凹槽4310，该凹槽4310用于承载滑轨440，滑轨440与支架430固定连接，该滑轨440上设置有调节装置，通过控制调节装置驱动叶片420沿滑轨440运动，使叶片420从叶片舱410中伸出或缩回。
具体地，如图10所示，该滑轨440例如为电动滑轨，该调节装置通过内设的齿轮433(仅示出其位置，具体结构不可见)及齿轮的控制电机(图中未示出)，驱动齿条423前后沿直线移动，齿条423例如固定于叶片420内侧上方下表面，齿条423前后移动带动叶片420沿滑轨440进行前后移动，控制叶片420从叶片舱410中伸出或缩回。
与第一实施例类似，该第二实施例中发电机组同样包括第一轴套251，第一轴套251设置在立柱100上，第一轴套251的下端紧邻轴承230，第一轴套251的外壁在底部具有凸沿，第一轴套251通过凸沿与支架230固定连接，第一轴套251的内壁与立柱之间具有一定的间隙，使第一轴套251可随支架430一同转动。
进一步地，该发电机组中还设置有电滑环240，电滑环240用于将立柱100内的控制信号传递至位于支架430上的滑轨440，由滑轨440上的调节装置，控制叶片420的伸出和收缩，调节其有效受风面积。
该发电机组中还包括第二轴套252，第二轴套252同样设置在立柱100上，例如位于第一轴套251和电滑环240的上方，与第一轴套251和电滑环240之间具有一定的纵向间距，第二轴套252具有台阶设计，其下部的直径小于上部的直径，第二轴套252上部的外壁例如通过保护壳450与发电机组的支架430相连，第二轴套252的内壁与立柱100之间同样具有一定的间隙，使第二轴套252可随支架430一同转动。
进一步地，该发电机组中还包括传动装置，该传动装置例如包括齿轮组261和变速箱262，变速箱262的输出端与发电机270相连，变速箱262和发电机270例如均通过支撑平台与立柱100相连；进一步地，该发电机组中第二轴套252下部环绕其外壁设置有一枚齿轮，该齿轮与变速箱输入端上的齿轮形成齿轮组261，通过第二轴套252的旋转带动变速箱262运转，从而驱动与变速箱262相连的发电机270转动。使发电机270产生电能，并使产生的电能可经立柱内的导线导出。
由上述内容可看出，该发电机组仅通过轴承230与立柱100相连，第一导套251和第二导套252的内壁均与立柱100之间具有一定的间隙，使发电机组可绕立柱100旋转，并通过第二轴套252带动发电机270发电，叶片420由滑轨440内齿轮433和电机驱动伸出和缩回，控制信号通过电滑环240从立柱100内部传递至滑轨440内设的齿轮控制电机(图中未示出)。
为了减轻上述发电机组的自重，发电机组的保护壳、叶片、支架等部件均可选用轻质金属或合金制成，支架采用中空设计，以进一步减轻发电机组的总重量。
进一步地，上述实施例中均为单立柱双发电机组的形式，但实际使用时可依户外实际需要及现场环境，将本发明设计成不同尺寸的大中小型发电机组，亦可组装成为多单元并联机组，例如：垂直叠加型、水平一字型、水平矩阵型、垂直矩阵型、水平星形、多层星型、不规则树形等多种模式。
综上所述，本发明的实施例具有以下优点或有益效果：本发明的发电装置为垂直轴风力发电装置，通过调节装置，根据风速的大小，可移动或转动叶片以调节叶片的受风面积，在风力过大时还可将自身的有效受风面积缩减至零，以彻底解决发电机组旋转过速的问题，有效防止发电机组旋转过超速造成的磨损增大，使用寿命减少，设备晃动及设备损坏等情况的发生，该装置具有很强的稳定性和适应性，并具有较长的使用寿命。该风力发电装置还可根据风速的大小适应性的调节其受风面积，以提高其发电效率。
进一步地，经整体化设计，该发电装置外表面大部分区域可铺设太阳能电池板进行太阳能发电，使该装置可同时采集风能和太阳能，实现风力与太阳能联合发电。且太阳能电池板随发电机组旋转，可减弱阳光长期直射造成的电池板灼伤，提高太阳能电池板的使用寿命。
该发电装置结构简单可靠，发电机组直接或间接通过轴承与立柱相连，拆卸组装方便，便于推广和大面积应用，该装置还具有多种变形和布局，例如单立柱纵向叠加多个发电机组，可以有效减少占地面积，提高整体发电功率，具体布局可根据实际情况的不同可进行选取，具有很强的实用性，该装置还设置有风速计，无需依赖人工操作即可实现叶片的全自动调节。
应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理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。
依照本发明的实施例如上文所述，图示中为突出本发明技术方案的细节，各部件比例并非按照真实比例绘制，其附图中所示的比例及尺寸并不应限制本发明的实质技术方案，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (18)

1.一种发电装置，其特征在于，包括：
立柱；
位于所述立柱上的至少一个发电机组，所述发电机组包括支架、与所述支架相连的叶片、通过所述叶片的旋转进行发电的发电机；
其中，所述发电机组还包括调节装置，所述调节装置位于所述支架上，用于根据风速移动或转动所述叶片以调节所述叶片的受风面积。
2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述支架通过轴承与所述立柱相连，所述支架可绕所述立柱旋转。
3.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述发电机组还包括传动装置，传动装置将叶片的旋转传导至所述发电机。
4.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述发电机组还包括设置在所述立柱上的电滑环，控制信号通过所述电滑环从所述立柱内的线路传递至所述调节装置，控制所述调节装置移动或转动所述叶片以调节所述叶片的受风面积。
5.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述叶片及所述发电机组外表面中的至少部分区域设置有太阳能电池板，所述太阳能电池板随所述发电机组转动，所述太阳能电池板通过电滑环将其产生的电能导入至所述立柱内的线路中。
6.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述立柱上还设置有风速仪，所述调节装置根据风速的大小调节所述叶片的受风面积，当风速可使所述发电机组旋转超速时，所述调节装置将所述叶片的受风面积缩小直至为零。
7.根据权利要求6所述的发电机组，其特征在于，所述发电机组还包括保护壳，所述保护壳具有一定的流线型，所述保护壳用于保护所述发电机组内部的各构件。
8.根据权利要求7所述的发电装置，其特征在于，单个所述叶片呈部分被纵向剖开的薄壁弯圆管状，多个所述叶片沿所述立柱的径向圆周阵列排布。
9.根据权利要求8所述的发电装置，其特征在于，所述调节装置包括液压杆，所述液压杆的数量与所述叶片的数量相同，所述液压杆的一端与所述支架相铰接，所述液压杆的另一端与对应的叶片在该叶片中部相铰接，通过液压杆的伸缩控制所述叶片展开和收拢，使叶片展开时形成类似于螺旋臂的结构，叶片收拢时形成多个叶片首尾相叠的圆环结构。
10.根据权利要求9所述的发电装置，其特征在于，所述叶片为分段式设计，所述叶片的第一段靠近所述支架，所述叶片的第二段远离所述支架，所述叶片的第一段的截面直径小于所述叶片第二段的截面直径，两段之间具有坡状、弧状或台阶状的过渡段。
11.根据权利要求10所述的发电装置，其特征在于，全部所述叶片的弧形总长大于所述叶片收拢后形成的圆环总长，使所述叶片收拢后，每个叶片的第二段覆盖在前一相邻叶片第一段的上方，所述叶片的上下边缘与保护壳闭合，所述叶片前端边缘与前一相邻所述叶片的过渡段闭合。
12.根据权利要求7所述的发电装置，其特征在于，所述发电机组还包括叶片舱，所述叶片舱位于所述发电机组的侧面，所述叶片舱呈薄壁筒状，其径向截面呈左右对称椭圆形，所述叶片舱一端与所述发电机组的所述保护壳垂直相接，所述叶片舱沿所述立柱的径向圆周阵列排布，所述支架位于所述叶片舱内。
13.根据权利要求12所述的发电装置，其特征在于，所述叶片舱底部设置有出水孔，所述叶片舱靠近所述立柱端设有盖板封堵所述叶片舱的内侧端。
14.根据权利要求13所述的发电装置，其特征在于，单个所述叶片呈部分被纵向剖开的薄壁直圆管状，所述叶片的尺寸与所述叶片舱相匹配，所述叶片可根据所述调节装置在所述支架上沿所述立柱的径向方向移动，使所述叶片伸出或缩入所述叶片舱。
15.根据权利要求14所述的发电装置，其特征在于，所述叶片在远离所述支架的一端设置有舱盖，所述叶片缩入所述叶片舱时，所述舱盖封堵所述叶片舱的外侧端。
16.根据权利要求15所述的发电装置，其特征在于，所述支架上设置有滑轨，所述叶片通过所述滑轨与所述支架相连。
17.根据权利要求16所述的发电装置，其特征在于，所述叶片全部收拢后，所述发电机组呈完整封闭状态。
18.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述发电机组中的至少部分部件采用轻质金属或合金制成。
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