CN201687648U - 垂直轴偏置平板风力机 - Google Patents

Abstract

一种垂直轴偏置平板式风力机。它由对称安装在垂直主轴上的转臂机架组成风力机的主体。转臂机架上安装有板式风机平板，每个平板均偏置安装于自己的旋转轴上，旋转轴固定在转臂机架上。在转臂机架上相对每个风机平板固定有单向挡块，在风力的作用下，单向挡块可使相对于主轴两侧转臂机架上的风机平板形成：一侧处于平板平面面对风向，与该转臂对称布置于主轴另一侧转臂机架上的风机平板以平板侧面面对风向。在风力的作用下，位于风机主轴两侧的转臂机架形成对主轴的转矩，该转矩可以驱动发电机发电或驱动其他动力机作功。

Description

垂直轴偏置平板风力机 

技术领域

本实用新型涉及一种垂直轴偏置平板式风力机。 

背景技术

长期以来风力发电多采用水平轴式螺旋桨风力机。其特点是结构比较成熟。可以制成小型家用发电机，结构简单。但用这种形式制成大型发电机时，结构较复杂，且造价高。其原因有： 

1、为了提高风能利用率，发电机的螺旋桨需做的尽量大，由于桨叶是较精密的器件，它的大型化提高了加工难度和造价。 

2、为利用高质量的风力，发电机的主机必须架的很高。大功率的主机制造与架高费用很高。 

3、发电机的主机与桨叶必须不断调整方向，使桨叶旋转面垂直于风向，以得到最大风能利用率。这对于架高的重量很大的风机是很困难的。 

4、桨叶的旋转是利用风力吹到桨面产生的侧向力使其旋转的，因此，需要较大的起动风速。 

随着风力机的多样化发展，垂直轴风力机也得到应用，目前较多使用的是垂直轴机翼型叶片风机，由于存在一些问题，未得到大量推广，其主要问题有： 

1、叶片的形状复杂、数量不能过多，风能利用率较小。 

2、由于叶片支撑等问题，不利于向巨型风机发展 

3、由于是高速风力机，低速时不能产生转矩，不能自行启动。 

发明内容：

本实用新型的目的是克服大型螺旋桨风机和机翼型叶片垂直轴风力机的缺点，给出一种新型风力机——垂直轴偏置平板风力机。 

其特点是： 

1、本实用新型所述垂直轴偏置平板风力机，采用垂直于地面的旋转主轴式设计，对于风向及风能质量没有要求。任何方向的风都会使风机主轴向固定的方向旋转，不需要风向舵。 

2、本实用新型所述垂直轴偏置平板风力机由4个对称于主轴布置的转臂机架组成风机主体。转臂机架的平面与垂直主轴平行。每个转臂机架安装有一组平行布置的风机平板，风机平板由玻璃钢制做。每个风机平板纵向不对称固定于独立的旋转轴上并均可绕独立的转轴旋转，旋转轴安装于转臂机架上，风机平板的旋转轴与主轴平行，每个风机平板都偏置与旋转轴，使风机平板轴两侧平板的面积不相等，靠近风机主轴的一侧较大。 

3、每一块风机平板均由固定在转臂机架上的单向挡块控制旋转范围(见图)，由于单向挡块是由弹簧复位，可以形成在风机平板逆时针旋转碰到挡块时，由于复位弹簧弹力较小，风机平板会推动挡块并越过挡块，使挡 块不能阻挡风机平板转动。风机平板转过后，弹簧使挡块复位。反之，风机平板顺时针旋转时，将被单向挡块阻挡。形成风力机主轴两侧转臂机架上的风机平板在风中姿态不同，即主轴一侧风机平板以平板平面面对风向，另一侧的风机平板以平板侧面面对风向，造成主轴两侧平板面对风向的面积的差别，即对风的阻力差，在风的作用下，转臂机架将以主轴为轴旋转。 

4、由于每块风机平板在旋转轴上是不对称偏置的，使风机平板在风力作用下即有风舵效应向固定方向旋转，又可以在风机平板全方位的自由旋转过程中使风机平板在平面对风和侧面对风时有较大的面积差。即造成主轴两侧最大的力矩差。 

本实用新型有益效果是给出一种结构简单、成本低、对风能质量要求不高的风力机。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明： 

图1是本实用新型的主视图。 

图2是图1的俯视图。 

图3是图2中A部的局部放大图。 

图中1.风力机主轴，2.转臂机架(共有a、b、c、d四个)，3.旋转轴，4.风机平板，5.挡块固定杆 6.单向挡块，7.扭力弹簧，8.固定限位块，9.基座 

图1中，风力机主轴(1)垂直竖立在坚实的基座(9)上，转臂机架(2)对称安装在风力机主轴(1)上，转臂机架(2)随同风力机主轴(1)一起以旋转。在每个转臂机架(2)上安装一组风机平板(4)风机平板偏置固定在旋转轴(3)上，即风机平板(4)在旋转轴(3)两侧的面积不相等，且当风机平板(4)处于与转臂机架(2)的平面平行时，靠近主轴(1)的一侧大于另一侧。在风力的作用下，风机平板(4)会绕旋转轴(3)旋转，并且由于风舵的效应，在风力的作用下位于旋转轴(3)面积较小的一侧会处于迎风的前侧。每个风机平板(4)的平面在处于与转臂机架(2)的平面平行时，在转臂机架靠近风机主轴(1)一侧的位置安装一个挡块固定杆(5)，在挡块固定杆(5)中部安装单向挡块(6)。 

图3显示单向挡块(6)的单向阻挡作用。单向挡块(6)绕挡块固定杆(5)逆时针旋转时被固定限位块(8)阻挡，不能转动，此时它可以阻挡风机平板(4)顺时针旋转，使风机平板(4)形成平面面对风向。当风机平板(4)逆时针旋转从背后碰到单向挡块(6)时，单向挡块(6)可绕挡块固定杆(5)顺时针旋转90度，对风机平板(4)不造成阻挡。当没有风机平板接触单向挡块(6)时，由扭力弹簧(7)使单向挡块(6)复位于图中显示状态。 

图2显示了在固定风向(如图中所示)情况下风机平板(4)在单向挡 块(6)的作用下使风机做功的情况。 

由于风力的作用，安装于转臂机架(2)上的风机平板(4)会顺风旋转，处于面对风向的悬臂机架在d位上的风机平板(4)由于单向挡块(6)的单向阻挡作用不能阻挡风机平板(4)的顺风旋转，在风舵效应下将以平板侧面面对风向。处于转臂机架a位上的风机平板(4)由于风舵效应，其平面将与悬臂机架的平面重合。处于转臂机架b位上的风机平板(4)在顺风旋转时被单向挡块(6)阻挡，不能顺风旋转，形成风机平板(4)平面面对风向的状态。这样，在风机主轴(1)两侧的b位和d位的悬臂机架上，由于风机平板(4)面对风向面积不同，在同一风场中产生不同的风阻力，对风机主轴(1)产生旋转扭矩，使转臂机架(2)连同风力机主轴(1)绕中心旋转。当悬臂机架从b位旋转到转臂机架c的位置并超过c的位置时，风力将从风机平板(4)背面推动平板，使处于c位置上的风机平板(4)向后翻转，脱离单向挡块(6)的阻挡，风机平板(4)在旋转到转臂机架d位前处于风舵效应中，以平板侧面面对风向。 

综上所述：在风力的作用下，转臂机架(2)在运动到b和d位置时，造成对风机主轴(1)的最大转矩，在主轴上连接发电机或工作机即可利用风力发电或作功。 

本实用新型是一款适于多种可利用风能地区的风力发机。是结构简单，用料一般，造价低廉的、适于大型化的风力机。 

Claims (3)

1.一种垂直轴偏置平板式风力机，其特征是：在风力机垂直主轴上对称安装4组转臂机架，每个转臂机架安装一组板式风机平板。

2.根据权利要求1所述的垂直轴偏置平板式风力机，其特征是：每个风机平板都偏置固定在帆板轴上，使风机平板轴两侧平板的面积不相等，在风机平板平面面对方向时，靠近风力机主轴一边面积较大。

3.根据权利要求1所述的垂直轴偏置平板式风力机，其特征是：控制帆板姿态的挡块是由弹簧复位的单向挡块。 

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