CN202348567U - 一种垂直轴风力发电机限位器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种垂直轴风力发电机限位器，包括：调向舵，其为燕尾形，燕尾的小端设置有圆柱状调向舵轴，调向舵轴和其上的调向舵轴套连接，调向舵上设有锁轴，锁轴上方设有电磁阀；定位锁，其由固定在支架上的锁孔座和固定在调向舵上的所述锁轴组成；以及，限位轨道，其为一环形槽状结构，限位轨道通过轴套和轴连接，百叶上和限位轨道相接触的部位设置滑轮，百叶经连杆与滑轮相连，滑轮形状和限位轨道的形状互相吻合，滑轮依附在限位轨道内运行。本实用新型的限位器能使风力发电机叶片随时变化从而使风力发电机变速运行，使风力发电机能在叶尖速比恒定的情况下运转，从而使风能利用系数在很大的风速变化范围内均能保持最大值，提高了效率。

Description

一种垂直轴风力发电机限位器
技术领域
本实用新型涉及风力发电技术领域，特别涉及一种垂直轴风力发电机限位器。 
背景技术
风力发电机归纳起来可分为两类：水平轴风力发电机，即，风轮的旋转轴与风向平行；和垂直轴风力发电机，即风轮的旋转轴垂直于气流方向。 
垂直轴风力发电机主要分为阻力型和升力型两种。阻力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力，利用阻力进行旋转。这种装置有较大的启动力矩，但叶尖速比(叶片顶端的圆周速度与风接触叶片之前很远距离上的速度之比，叶片越长或叶片转速越快，同风速下的叶尖速比就越高)低。在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下，提供的功率输出低。而升力型垂直轴风力发电机则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力。由于叶片在旋转过程中，随着转速的增加阻力急剧减小，而升力反而会增大，所以升力型的垂直轴风力发电机的效率要比阻力型的高很多。但是升力型垂直轴风力发电机具有启动力矩小的缺陷，大型的升力型垂直轴风力发电机需要专门的启动装置来启动，才能正常工作。 
因此，需要提供一种垂直轴风力发电机限位器以解决上述问题。 
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种垂直轴风力发电机限位器，是一种控制发电机叶片迎风角度以便最大限度的捕捉风能的装置，使风力发电机能够同时即利用叶片的阻力做功也利用叶片的升力做功。集阻力型垂直轴风力发电机启动力矩大的优点和升力型垂直轴风力发电机效率高的优点于一体，并且同时克服了阻力型垂直轴风力发电机叶尖速比低，效率低；升力型垂直轴风力发电机启动力矩小，启动困难的缺陷。可使风力发电机低风速启动，无噪音，低风速运行。比同类型风力发电机效率至少提高30％。 
本实用新型的垂直轴风力发电机限位器包括：调向舵(7)，其为燕尾形，燕尾的小端设置有圆柱状调向舵轴(8)，调向舵轴(8)和其上的调向舵轴套(10)连接，调向舵(7)上设有锁轴(13)，锁轴(13)上方设有电磁阀(12)；定位锁，其由固定在支架上的锁孔座(14)和固定在调向舵(7)上的所述锁轴(13)组成；以及，限位轨道(3)，其为一环形槽状结构，限位轨道(3)通过轴套(4)和轴(5)连接，百叶上和限位轨道(3)相接触的部位设置滑轮(2)，百叶经连杆(6)与滑轮(2)相连，滑轮形状和限位轨道(3)的形状互相吻合，滑轮依附在限位轨道(3)内运行。 
较佳地，所述锁孔座(14)为圆形锁孔座。 
较佳地，所述锁轴(13)为圆柱状锁轴。 
较佳地，百叶经连杆(6)与调向舵(7)相连，调向舵(7)与回位弹簧(1)相连。 
较佳地，调向舵(7)与调速停车器电动机相连。 
较佳地，所述支架安装在塔架上。 
较佳地，所述轴(5)安装在塔架上。 
本实用新型的限位器能使风力发电机叶片随时变化从而使风力发电机变速运行，使风力发电机能在叶尖速比恒定的情况下运转，从而使风能利用系数在很大的风速变化范围内均能保持最大值，从而提高了效率。 
在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。 
以下结合附图，详细说明本实用新型的优点和特征。 
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的垂直轴风力发电机限位器的纵向剖视图； 
图2是根据本实用新型一个实施例的垂直轴风力发电机限位器的俯视图； 
图3是根据本实用新型一个实施例的垂直轴风力发电机限位器在发电装置中的位置指示图。 
图中标号：1-回位弹簧；2-滑轮；3-限位轨道；4-轴套；5-轴；6-连杆；7-调向舵；8-调向舵轴；9-电磁阀开关；10-调向舵轴套；11-电磁阀弹簧；12-电磁阀；13-锁轴；14-锁孔；100-限位器。 
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。 
为了彻底了解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。 
以下结合附图对本实用新型的实施例做详细描述。 
分别参考图1和图2，是根据本实用新型一个实施例的垂直轴风力发电机限位器100的示意图。本实用新型的限位器100包括燕尾状调向舵7、圆柱状定位锁及限位轨道3。 
调向舵7为燕尾形，燕尾的小端(即图1中的调向舵7的下端)设置有圆柱状调向舵轴8，圆柱状调向舵轴8设置在调向舵轴套10中。调向舵7上还设置有圆柱状锁轴13，锁轴13上方设有电磁阀12，电磁阀12上设置有开关9用以控制电磁阀12的开关。该开关9随着调向舵7的偏转而开启和关闭。 
定位锁由固定在支架上的圆形锁孔14和固定在调向舵7上的圆柱状锁轴13组成。定位锁依靠锁轴13伸入到锁孔14中而锁定，并通过锁轴13移出锁孔14而开启。在正常情况下，定位锁处于锁定状态。当风向改变时，风力会推动调向舵7，使得调向舵7向顺风的方向偏转。调向舵7的偏转接通电磁阀12的开关9，使得电磁铁吸合，并使调向舵7上升。由于锁轴13设置在调向舵7上，因此调向舵7的上升使锁轴13能够脱离锁孔14以进行解锁。百叶带动整个限位器随风向偏转，当调向舵7偏转到顺风位置时调向舵7回正，使得电磁阀12的开关9关闭。此时，在自身重量和电磁阀弹簧11的作用下，调向舵7下沉、回落，锁轴13落入锁孔14中，调向舵7重新锁定。百叶在调整后的位置，即新相位的情况下继续工作。当风 向再改变时，重复上述过程以对百叶进行调整。 
限位轨道3为一不规则环形槽状结构，形状例如为肾形。限位轨道3通过轴套4和轴5连接，百叶上和限位轨道3相接触的部位设置滑轮2，百叶经连杆6与滑轮2相连，滑轮2的形状和限位轨道3的形状互相吻合，滑轮2依附在限位轨道3内运行，从而对百叶的旋转倾角进行限定，以保证处于顺风位置的百叶始终能和风的方向保持垂直，获得最大推力；处于逆风位置的百叶在限位轨道3和百叶及其连杆6机构的共同约束下，始终能和风的方向保持受力的最佳角度，使逆风位置的百叶象帆船逆风行驶一样，也能获得和顺风位置的百叶旋转方向(顺时针或逆时针)一致的推力。使处于顺风位置的百叶和处于逆风位置的百叶均能在顺风和逆风时同时获得足够的能量，推动百叶做功。 
上述的支架和轴5都安装在塔架上。 
百叶经连杆6与调向舵7相连，调向舵7与回位弹簧1相连；调向舵7与调速停车器电动机相连。当风力加大达到一定程度时，调向舵7翻转位移。调向舵7翻转位移拉动连杆6致使百叶打开一定角度，减少受力面，使其转速降低，反之，当风力减小达到一定程度时，调向舵7翻转位移，调向舵7翻转位移拉动连杆6致使百叶关闭一定角度，增大百叶受力面，则使其转速增加。当风速较大达到破坏程度时，调向舵7翻转位移拉动连杆6致使百叶完全打开，和风向呈平行状，则百叶不能接受外力，百叶不受力，不能转动，自动控制发电机停止转动。当风力减弱达到适合发电机工作时，调向舵7在回位弹簧1的作用下翻转回位，百叶自动完全关闭，和风向呈垂直状，则百叶接受外力，百叶受力转动做功，自动控制发电机转动。风力推动百叶旋转做功发电，依此循环。 
当蓄电池已经充满的情况下，蓄电池保护器会向调速停车器控制器给出一个开关量信号，启动调速停车器电动机，调速停车器电动机驱动调向舵7翻转位移，调向舵7翻转位移拉动连杆6致使百叶完全打开，和流体方向呈平行状，则百叶不能接受外力，百叶不受力，不能转动，自动控制发电机停止转动。发电机停止转动，充电器停止充电，保护蓄电池不被过充。当蓄电池需要充电时，蓄电池保护器会向调速停车器的控制器给出一个开关量信号，启动调速停车器电动机，调速停车器电动机驱动百叶关闭，和风向呈垂直状，则百叶接受外力，百叶受力转动做功，自动控制发电机转动。风力推动百叶旋转做功发电，依此循环。 
参考图3，示出了本实用新型的限位器在垂直轴风力发电机中的安装 位置。 
本实用新型的限位器能使风力发电机叶片随时变化从而使风力发电机变速运行，使风力发电机能在叶尖速比恒定的情况下运转，从而使风能利用系数在很大的风速变化范围内均能保持最大值，从而提高了效率。 
本实用新型已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本实用新型并不局限于上述实施例，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。本实用新型的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。 

Claims (7)

1.一种垂直轴风力发电机限位器，其特征在于：该限位器包括：
调向舵(7)，其为燕尾形，燕尾的小端设置有圆柱状调向舵轴(8)，调向舵轴(8)和其上的调向舵轴套(10)连接，调向舵(7)上设有锁轴(13)，锁轴(13)上方设有电磁阀(12)；
定位锁，其由固定在支架上的锁孔座(14)和固定在调向舵(7)上的所述锁轴(13)组成；以及，
限位轨道(3)，其为一环形槽状结构，限位轨道(3)通过轴套(4)和轴(5)连接，百叶上和限位轨道(3)相接触的部位设置滑轮(2)，百叶经连杆(6)与滑轮(2)相连，滑轮形状和限位轨道(3)的形状互相吻合，滑轮依附在限位轨道(3)内运行。
2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机限位器，其特征在于：所述锁孔座(14)为圆形锁孔座。
3.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机限位器，其特征在于：所述锁轴(13)为圆柱状锁轴。
4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机限位器，其特征在于：百叶经连杆(6)与调向舵(7)相连，调向舵(7)与回位弹簧(1)相连。
5.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机限位器，其特征在于：调向舵(7)与调速停车器电动机相连。
6.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机限位器，其特征在于：所述支架安装在塔架上。
7.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机限位器，其特征在于：所述轴(5)安装在塔架上。 
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