CN206397655U - 一种垂直轴风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种垂直轴风力发电机，包括底座、设置在底座内部的发电机和主轴；主轴顶端设置有旋转架，旋转架的每个分支自由端均设置有电机架，电机架内架设有螺纹杆，螺纹杆上套设有步进电机，步进电机的外壳两侧设置有滑块，滑块与开设在电机架两侧的滑槽相配合；步进电机的外壳设置的叶片；底座上设置有风速传感器，风速传感器与控制步进电机的单片机电连接。本实用新型将风力发电机设置在底座里，降低重心，提高抵御海风的能力；并且利用步进电机套设在螺纹杆上，通过风速传感器感应风速传输给单片机，通过单片机控制步进电机实现叶片的扩张和收缩，保护主轴；使本实用新型更能适应海风多变的环境，且使用寿命更长。

Description

一种垂直轴风力发电机

技术领域

本实用新型涉及风力发电机领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电机。

背景技术

我国现有107万艘渔船，中小型渔船占比超90%。随着近海渔业资源枯竭，渔船捕捞正从近海驶向深海，离岸的时间变长，电能供给不足，目前大部分地区依然利用柴油机发电供给电能。近两年，随着新能源的日益成熟，舟山地区的渔船利用水平轴风力发电机和光伏板构成的“风光互补”发电方式供给渔船。但是由于海风多变，小型水平轴风力发电机的偏航系统不完善，经常造成对风损失，不仅效率低，而且会对风力发电机的叶片造成严重损坏。加之海上刮起大风的天数多、海浪大，渔船因海浪上下颠簸，对重心高的水平轴风力发电机损伤极大。

这些使得风能在渔船的应用受阻，现急需一种垂直轴风力发电机，一方面降低重心，使风力发电机能够适应更为多变的海风环境；另一方面能够根据海上风速大小，改变叶片伸缩长度，以减小力矩，达到保护与风力发电机连接主轴的目的。

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，解决现有渔船用风力发电机不能适应海风多变的环境，造成容易损坏，使用寿命短的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型一种垂直轴风力发电机，包括底座、设置在底座内部的发电机和与所述发电机连接的转动主轴；所述主轴顶端设置有包括至少两个分支的旋转架，所述旋转架的每个分支自由端均设置有电机架，所述电机架内架设有朝向旋转架转动轴线方向的螺纹杆，所述螺纹杆上套设有步进电机，所述步进电机的外壳两侧设置有滑块，所述滑块与开设在电机架两侧的滑槽相配合；所述步进电机的外壳通过连杆连接有垂直设置的叶片；

所述底座上设置有风速传感器，所述风速传感器与控制所述步进电机的单片机电连接。

进一步的，所述叶片包括左叶片和右叶片，所述左叶片与所述右叶片沿竖直方向铰接。

再进一步的，所述步进电机的外壳上设置有横架，所述横架的两端分别连接有所述连杆，两个连杆的端部分别与所述左叶片和右叶片连接。

再进一步的，所述底座四周设置有多个水平延伸的支撑杆。

再进一步的，所述支撑杆的数量为四个，相邻两个支撑杆之间呈90°角；沿渔船行进方向的两个支撑杆的长度大于垂直于渔船行进方向的两个支撑杆的长度。

再进一步的，所述旋转架包括四个分支。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果如下：

本实用新型将风力发电机设置在底座里，降低重心，提高抵御海风的能力；并且利用步进电机套设在螺纹杆上，通过风速传感器感应风速传输给单片机，当风速较小时，单片机控制步进电机动作，带动叶片向外扩张，增大力矩，提高风能利用率，当风速较大时，单片机控制步进电机动作，带动叶片向内收缩，减小力矩，保护主轴；使本实用新型更能适应海风多变的环境，且使用寿命更长。

附图说明

下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型垂直轴风力发电机俯视图；

图2为本实用新型垂直轴风力发电机侧视图；

图3为步进电机及连接部分放大图；

图4为叶片截面放大图；

图5为电器元件流程示意图；

附图标记说明：1、底座；2、发电机；3、主轴；4、旋转架；5、电机架；6、螺纹杆；7、步进电机；8、滑块；9、滑槽；10、连杆；11、叶片；1101、左叶片；1102、右叶片；12、风速传感器；13、单片机；14、横架；15、支撑杆。

具体实施方式

如图1-4所示，一种垂直轴风力发电机的一种具体实施例，包括底座1，底座内部内部安装有风力发电机2，所述发电机2传动连接有转动主轴3，通过转动主轴3对发电机2提供发电动力，主轴竖直向上。所述主轴3顶端安装有带有四个分支的旋转架4，旋转架与主轴同步转动。所述旋转架4的每个分支自由端均通过螺栓安装有电机架5，所述电机架5内中间位置架设有朝向旋转架4转动轴线方向的螺纹杆6，所述螺纹杆6上套设有步进电机7，本具体实施例中具体步进电机选取的的型号为57BYG350CL-0601。所述步进电机7的外壳两侧分别安装有滑块8，所述滑块8与开设在电机架5两侧的滑槽9相配合，步进电机7套设在螺纹杆6上的螺纹套转动，配合螺纹杆，使步进电机上的滑块沿滑槽前进或后退。所述步进电机7的外壳上通过螺栓安装有横架14，所述横架14的两端分别焊接有所述连杆10，两个连杆10的端部安装有垂直放置的叶片，叶片表面采用特殊设计的流线型曲面，充分利用了风力流向的特点，实现了较高的风能利用率。更为具体地，所述叶片11包括左叶片1101和右叶片1102，所述左叶片1101与所述右叶片1102沿竖直方向铰接（参考图4），横架两端焊接的连杆，其中一个连接左叶片，另一个连接右叶片，起到折叠保护作用。叶片11随着步进电机的前进或后退也在旋转架的径向做扩张或收缩。

所述底座1上安装有风速传感器12，所述风速传感器12与控制所述步进电机7的单片机13电连接。风速传感器12对海上风速进行实时监测，当风速达到给定的阈值（八级）时，发出预警信号，单片机接收到预警信号后，立即执行控制保护设施，控制步进电机动作，带动叶片沿旋转架径向向里收缩，减小力矩长度，对主轴进行有效保护。由于风速传感器、单片机都为现有元器件，所以图1-图4中没有示出风速传感器和单片机的具体形状，图5中示出了风速传感器、单片机和步进电机的控制流程图。

如图1所示，除上述技术特征外，本具体实施例中，所述底座1四周安装有四个水平延伸的支撑杆15，保证底座的稳定性。本具体实施例中，相邻两个支撑杆15之间呈90°角，沿渔船行进方向的两个支撑杆15的长度大于垂直于渔船行进方向的两个支撑杆15的长度，以保证在渔船行进方向上能够抵抗更大的风阻。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种垂直轴风力发电机，其特征在于：包括底座（1）、设置在底座（1）内部的发电机（2）和与所述发电机（2）连接的转动主轴（3）；所述主轴（3）顶端设置有包括至少两个分支的旋转架（4），所述旋转架（4）的每个分支自由端均设置有电机架（5），所述电机架（5）内架设有朝向旋转架（4）转动轴线方向的螺纹杆（6），所述螺纹杆（6）上套设有步进电机（7），所述步进电机（7）的外壳两侧设置有滑块（8），所述滑块（8）与开设在电机架（5）两侧的滑槽（9）相配合；所述步进电机（7）的外壳通过连杆（10）连接有垂直设置的叶片（11）；

所述底座（1）上设置有风速传感器（12），所述风速传感器（12）与控制所述步进电机（7）的单片机（13）电连接。

2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述叶片（11）包括左叶片（1101）和右叶片（1102），所述左叶片（1101）与所述右叶片（1102）沿竖直方向铰接。

3.根据权利要求2所述的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述步进电机（7）的外壳上设置有横架（14），所述横架（14）的两端分别连接有所述连杆（10），两个连杆（10）的端部分别与所述左叶片（1101）和右叶片（1102）连接。

4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述底座（1）四周设置有多个水平延伸的支撑杆（15）。

5.根据权利要求4所述的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述支撑杆（15）的数量为四个，相邻两个支撑杆（15）之间呈90°角；沿渔船行进方向的两个支撑杆（15）的长度大于垂直于渔船行进方向的两个支撑杆（15）的长度。

6.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机，其特征在于：所述旋转架（4）包括四个分支。