CN112855445B - 一种被动式变桨距垂直轴风力机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种被动式变桨距垂直轴风力机，包括支架和叶片，所述支架的顶部安装有发电机和套设于所述发电机外并固定于所述支架顶部的的变桨齿轮座，所述发电机的外表面与变桨齿轮座的内表面为间隙配合，所述发电机的转动轴穿过所述变桨齿轮座与叶片固定机构固定连接，所述叶片固定机构连接有变桨齿轮，所述变桨齿轮座的外侧设置有齿形与变桨齿轮座啮合，所述叶片通过叶片支撑架和推杆与叶片固定机构连接，所述叶片支撑架的一端固定于所述叶片固定机构，另一端与叶片转动连接；所述推杆的一端与变桨齿轮转动连接，另一端与叶片转动连接。本发明能够在叶片一个转动周期内自动实现变桨功能，提高了风能利用率。

Description

一种被动式变桨距垂直轴风力机
技术领域
本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种被动式变桨距垂直轴风力机。
背景技术
垂直轴风力机相比于水平轴风力机具有结构简单、无需对风装置等优点，具有很好的发展前景。但现有的垂直轴风力机存在风能利用率低、低速启动特性差的缺点，因此本发明提出一种被动式变桨距垂直轴风力机来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种被动式变桨距垂直轴风力机，采用曲柄摇杆机构，结构简单，成本低无需专门设计主动变桨机构，很好的实现了H型垂直轴风力机在运行过程中实现被动变桨，提高了风力机的风能利用率。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种被动式变桨距垂直轴风力机，包括支架和叶片，所述支架的顶部安装有发电机和套设于所述发电机外并固定于所述支架顶部的的变桨齿轮座，所述发电机的外表面与变桨齿轮座的内表面为间隙配合，所述发电机的转动轴穿过所述变桨齿轮座与叶片固定机构固定连接，所述叶片固定机构连接有变桨齿轮，所述变桨齿轮座的外侧设置有齿形与变桨齿轮座啮合，所述叶片通过叶片支撑架和推杆与叶片固定机构连接，所述叶片支撑架的一端固定于所述叶片固定机构，另一端与叶片转动连接；所述推杆的一端与变桨齿轮转动连接，另一端与叶片转动连接。
优选地，所述叶片固定机构包括与发电机的转动轴固定连接的法兰联轴器和固定于法兰联轴器顶部的固定盘。
优选地，所述固定盘包括通过固定柱连接的上盘和下盘，所述变桨齿轮通过联动轴与下盘连接，所述联动轴的一端与所述变桨齿轮或下盘转动连接，另一端与所述下盘或变桨齿轮固定连接；所述叶片支撑架的一端固定于所述上盘，另一端与叶片转动连接。
优选地，所述联动轴设置有轴肩，所述变桨齿轮设置有阶梯孔与轴肩配合使得变桨齿轮与转动轴的确定高度保持不变。
优选地，所述叶片设置有支撑孔与叶片支撑架构成转动连接，叶片支撑架与支撑孔之间装有第一推力轴承；所述叶片设置有变桨孔与所述推杆之间构成转动连接，所述推杆和变桨孔之间安装有第二推力轴承。
优选地，所述推杆的一端偏心连接于所述变桨齿轮。
优选地，所述叶片、变桨齿轮均为三个，分别沿所述变桨齿轮座的圆周方向均匀分布。
对比现有技术，本发明的积极有益技术效果在于：本发明通过变桨齿轮绕着变桨齿轮座旋转，当变桨齿轮旋转时，其上的推杆会推动叶片进行自动变桨，无需添加额外的变桨机构与主动控制装置，结构简单，能够在叶片一个转动周期内自动实现变桨功能，使叶片攻角时刻处于最佳位置，提高了风能利用率，最大变桨角度为±10°。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的局部结构示意图；
图3为本发明的叶片的结构示意图。
图中：1、支架；2、发电机；3、变桨齿轮座；4、变桨齿轮；5、叶片；6、叶片支撑架；7、推杆；8、法兰联轴器；9、固定柱；10、上盘；11、下盘；12、联动轴轴；13、第一推力轴承；14、第二推力轴承；15、支撑孔；16、变桨孔。
具体实施方式
为更好的理解本发明，下面的实施例是对本发明的进一步说明，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
如图1-3所示：一种被动式变桨距垂直轴风力机，包括支架1和叶片5，所述支架1的顶部安装有发电机2和套设于所述发电机2外并固定于所述支架1顶部的的变桨齿轮座3，所述发电机2的外表面与变桨齿轮座3的内表面为间隙配合，所述发电机2的转动轴穿过所述变桨齿轮座3与叶片5固定机构固定连接，所述叶片5固定机构连接有变桨齿轮4，所述变桨齿轮座3的外侧设置有齿形与变桨齿轮座3啮合，所述叶片5通过叶片支撑架6和推杆7与叶片5固定机构连接，所述叶片支撑架6的一端固定于所述叶片5固定机构，另一端与叶片5转动连接；所述推杆7的一端与变桨齿轮4转动连接，另一端与叶片5转动连接。
发电机2及变桨齿轮座3均为圆形，支架1上表面与圆形发电机2下表面、变桨齿轮座3下表面与支架1上表面用固定螺栓固定连接，所述固定螺栓的外部螺纹连接有螺母、垫片，所述发电机2的外表面与变桨齿轮座3的内表面为间隙配合，发电机2为套装在变桨齿轮座3的中心通孔内。
本实施例中，所述叶片5固定机构包括与发电机2的转动轴固定连接的法兰联轴器8和固定于法兰联轴器8顶部的固定盘。所述发电机2的转动轴穿过变桨齿轮座3中心通孔与法兰联轴器8固定连接，彼此之间不能相对转动。
本实施例中，所述固定盘包括通过固定柱9连接的上盘10和下盘11，所述变桨齿轮4通过联动轴12与下盘11连接，所述叶片支撑架6的一端固定于所述上盘10，另一端与叶片5转动连接。所述法兰联轴器8的上表面与下盘11下表面通过固定螺栓固定连接，所述固定螺栓的外部螺纹连接有螺母，所述下盘11上表面与上盘10下表面固定连接，所述叶片支撑架6的一端与上盘10上圆周均布的通孔固定连接，上盘10沿圆周方向开设有空槽，叶片支撑架6的一端夹设在空槽内；所述叶片支撑架6的另一端与叶片5设置的支撑孔15转动连接。下盘11上与上盘10下通过固定柱9连接，固定柱9的两端均为螺纹，一端螺纹穿过下盘11下表面上圆周均布位置孔与螺栓螺接，另一端螺纹穿过上盘10的下表面上圆周均布位置孔与螺栓螺接连接。
本实施例中，联动轴12与下盘11转动连接，与变桨齿轮4固定连接，所述联动轴12设置有轴肩，所述的联动轴12与下盘11上圆周布置的沉孔转动连接，所述联动轴12具有轴肩保证联动轴12在沉孔中能保证确定位置，所述联动轴12轴肩下表面与下盘11沉孔之间安装有推力轴承构成转动副。在其他实施例中，可以使联动轴12与下盘11固定连接，与变桨齿轮4转动连接，所述变桨齿轮4设置有阶梯孔与轴肩配合使得变桨齿轮4与联动轴12的确定高度保持不变，联动轴12轴肩与变桨齿轮4阶梯孔之间安装有推力轴承构成转动副。
本实施例中，所述叶片5设置有支撑孔15与叶片支撑架6构成转动连接，叶片支撑架6与支撑孔15之间装有第一推力轴承13；所述叶片5设置有变桨孔16与所述推杆7之间构成转动连接，所述推杆7和变桨孔16之间安装有第二推力轴承14。
本实施例中，所述推杆7的一端偏心连接于所述变桨齿轮4。
本实施例中，所述叶片5、变桨齿轮4均为三个，分别沿所述变桨齿轮座3的圆周方向均匀分布。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种被动式变桨距垂直轴风力机，其特征在于：包括支架（1）和叶片（5），所述支架的顶部安装有发电机（2）和套设于所述发电机（2）外并固定于所述支架（1）顶部的变桨齿轮座（3），所述发电机（2）的外表面与变桨齿轮座（3）的内表面为间隙配合，所述发电机（2）的转动轴穿过所述变桨齿轮座（3）与叶片固定机构固定连接，所述叶片固定机构连接有变桨齿轮（4），所述变桨齿轮座（3）的外侧设置有齿形与变桨齿轮座（3）啮合，所述叶片（5）通过叶片支撑架（6）和推杆（7）与叶片固定机构连接，所述叶片支撑架（6）的一端固定于所述叶片固定机构，另一端与叶片（5）转动连接；所述推杆（7）的一端与变桨齿轮（4）转动连接，另一端与叶片（5）转动连接；所述叶片固定机构包括与发电机（2）的转动轴固定连接的法兰联轴器（8）和固定于法兰联轴器（8）顶部的固定盘；所述固定盘包括通过固定柱（9）连接的上盘（10）和下盘（11），所述变桨齿轮（4）通过联动轴（12）与下盘（11）连接，所述联动轴（12）的一端与所述变桨齿轮（4）或下盘（11）转动连接，另一端与所述下盘（11）或变桨齿轮（4）固定连接；所述叶片支撑架（6）的一端固定于所述上盘（10），另一端与叶片（5）转动连接；所述联动轴（12）设置有轴肩，所述变桨齿轮（4）设置有阶梯孔与轴肩配合使得变桨齿轮（4）与联动轴（12）的确定高度保持不变；所述叶片（5）、变桨齿轮（4）均为三个，分别沿所述变桨齿轮座（3）的圆周方向均匀分布。
2.如权利要求1所述的被动式变桨距垂直轴风力机，其特征在于：所述叶片（5）设置有支撑孔（15）与叶片支撑架（6）构成转动连接，叶片支撑架（6）与支撑孔（15）之间装有第一推力轴承（13）；所述叶片（5）设置有变桨孔（16）与所述推杆（7）之间构成转动连接，所述推杆（7）和变桨孔（16）之间安装有第二推力轴承（14）。
3.如权利要求1所述的被动式变桨距垂直轴风力机，其特征在于：所述推杆（7）的一端偏心连接于所述变桨齿轮（4）。
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