CN207333098U - 一种自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机，包括底座、叶片支撑架、叶片、测风仪和控制器，叶片支撑架包括套筒和若干组支撑杆，每组支撑杆包括固定支撑杆和活动支撑杆，固定支撑杆一端与套筒固定连接，另一端与叶片的前端铰接；在套筒上还设有一个与套筒同轴的固定齿轮，固定齿轮外侧设有与固定齿轮啮合且可绕固定齿轮作圆周运动的动齿轮，在动齿轮上安装有舵机和开设有导向槽，导向槽内安装有滑块，测风仪与控制器连接，所述控制器与所述舵机连接，舵机可控制滑块的运动，活动支撑杆一端与滑动块铰接，另一端与叶片后端铰接。通过以上方式，本实用新型能够提高自动启动能力和风能利用率，具有非常高的使用价值。

Description

一种自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机

技术领域

本实用新型涉及风力发电机领域，特别涉及一种可自动调整叶片攻角的垂直轴风力发电机。

背景技术

能源作为社会生存和经济发展的基本需求，越来越受到国家的重视。风能作为一种无污染的可再生绿色能源，具有广阔的应用前景。风能的利用主要是水平轴及垂直轴风力发电系统。目前的垂直轴风力机具备能接收来自任何方向的风，无须对风，无增速齿轮箱及发电机能安装在地面上，维修方便等优点而逐步被重视，应用也越来越广泛。但目前在通常风速下风轮大都是固定叶片攻角，只有当风速超过极限风速时，为了避免风轮损坏，采用变攻角限速。因风在吹动H型垂直轴风轮叶片旋转过程中，风轮一半在做正功，而另一半是在做负功，因此风能利用率低，同时也存在自动启动能力差，速度控制困难等问题。鉴于此，如果在风轮旋转过程中使做正功的风轮与风的接触面积尽量的大，做负功的风轮与风的接触面积尽量的小，这样就会大大增加风能利用率，此时就需要调整相应叶片攻角来实现。如何解决这个问题，是垂直轴风力发电机领域一个亟待解决的技术问题。

实用新型内容

针对上述现有技术，本实用新型要解决的技术问题是提供一种自动调整叶片攻角的垂直轴风力发电机，以改善自动启动能力，提高风能利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是，提供一种自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机，包括底座、叶片支撑架、叶片、测风仪和控制器，所述叶片支撑架包括套筒和若干组支撑杆，每组支撑杆包括固定支撑杆和活动支撑杆，所述固定支撑杆一端与所述套筒固定连接，另一端与所述叶片的前端铰接；在所述套筒上还设有一个与套筒同轴的固定齿轮，所述固定齿轮外侧设有与所述固定齿轮啮合且可绕所述固定齿轮作圆周运动的动齿轮，在所述动齿轮上安装有舵机和开设有导向槽，所述导向槽内安装有滑块，所述测风仪与控制器连接，所 述控制器与所述舵机连接，所述舵机可控制所述滑块的运动，所述活动支撑杆一端与所述滑动块铰接，另一端与所述叶片后端铰接。

优选地，所述固定齿轮与所述动齿轮的齿数、直径相等，以保证动齿轮围绕固定齿轮公转一周的同时正好自转一周，使叶片的攻角变化形成一个正弦变化周期。

优选地，所述叶片的数量为2－6片。

作为进一步的优选，所述叶片的数量为3片。

优选地，所述叶片的形状为翼形叶片。

综上所述，本实用新型与现有技术相比，取得的有益效果是：自动调整叶片攻角，以利于自动启动，在运转过程中，将叶片攻角自动调整，提高了风能利用率。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图中，1－叶片支撑架、2－叶片、3－固定齿轮、4－动齿轮、11－套筒、12－固定支撑杆、13－活动支撑杆、41－舵机、42－导向槽。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案、目的和优点更加清楚明了，更易于被本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型的较佳实施例作详细阐述。关于前后等相对位置概念，以其运动方向相对而定，以方便描述。此外，在以下描述中，省略了对公知常识和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

如图1、图2所示，本实施例提供的一种自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机，包括底座(图中未绘出)、叶片支撑架1、叶片2、测风仪(图中未绘出)和控制器(图中未绘出)，叶片支撑架1包括套筒11和三组支撑杆，每组支撑杆包括两根上下平行的固定支撑杆12和一根活动支撑杆13，每根固定支撑杆12的一端与套筒11固定连接，另一端与叶片2的前端铰接，使叶片2与发电机的重直轴平行；当然，固定支撑杆12的数量不局限于上下两根上，根据叶片2的长度确定数量，以保证叶片2安装牢固为原则。在套筒11上部还设有一个与套筒11同轴的固定齿轮3，固定齿轮3外侧设有三个与固定齿轮3啮合且可绕固定齿轮3作圆周运动的动齿轮4，在每个动齿轮4上安装有一个舵机41和开设有导 向槽42，所述导向槽42内安装有滑块(图中未绘出)，所述测风仪与控制器连接，所述控制器分别与3个动齿轮上的舵机41连接，所述舵机41可控制同一动齿轮3上的滑块的运动，每根活动支撑杆13一端与所述滑动块铰接，另一端与所述叶片2后端铰接，三根活动支撑杆13分别控制三个叶片2；当然，固定齿轮3、动齿轮4和活动支撑杆13组成的攻角调整系统也可以安装在套筒11的下部或者中部，甚至当叶片2长度比较长时，为了更好地保证叶片2攻角的调整，可以安装两套或者更多的同样的攻角调整系统，通过控制器同步控制即可。

进一步地，所述固定齿轮3与所述动齿轮4的齿数、直径相等，以保证动齿轮4围绕固定齿轮3公转一周的同时正好自转一周，使叶片2的攻角变化形成一个正弦变化周期。

本实用新型所提供的垂直轴风力发电机，叶片2的数量可以在2－6间根据实际情况进行选择，根据试验结果，叶片2数量选为3片效果最佳；叶片2的形状也可以除翼形叶片外的其他形状，如板形等，选用翼形叶片是因为这种叶片可以更好地利用风能。

本实用新型提供的可自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机的工作原理是：测风仪测量风速、风向、风压等信号并传输给控制器，控制器内设有A/D转换器，将测风仪传输过来的信号转换，并向三个动齿轮4上的舵机41分别发送指令，舵机41驱动滑动运动，从而带动活动支撑杆13运动，也就达到了调整叶片2的攻角的目的。对于三个叶片2的攻角调整是不一样的，以达到三个叶片组成的风轮系统在运动方向与风向相同的一侧受力较大，相对另一侧受力较小，这样，即有利于发电机的自动启动，还提高了风能的利用率。在风轮系统运转过程中，动齿轮4围绕固定齿轮3作圆周运动，因导向槽42内的滑块固定位置一般不在动齿轮3的圆心位置，所以当动齿轮4在绕固定齿轮3公转的同时还要自转，滑块相对垂直轴中心点的位置是不断变化的，从而也就带动活动支撑杆13运动，也就实现了对叶片攻角的不断调整。因动齿轮4与固定齿轮3的齿数、直径等相等，动齿轮4公转一周正好也自转一周，滑块在运动过程中相对动齿轮4的圆心作圆周运动，致使叶片2攻角的呈正弦周期变化，使叶片2当运动方向与风向相同时增加受风力，当叶片2迎风时减少了受风力，这样就增大了风轮系统两侧的风力压力差，使风轮运转更迅速、更平衡，提高了风能利用率。

综上所述，本实用新型提供的自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机，自动启动能力强，风能利用率高，具有非常高的使用价值。

最后应当说明的是，以上所描述的较佳实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不全部的实施例，这些描述只是示例性的，而并非是对本实用新型的限制。应当理解，所属技术领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下做出的其他实施例或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的范围当中。

Claims (5)

1.一种自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机，包括底座、叶片支撑架、叶片、测风仪和控制器，其特征在于，所述叶片支撑架包括套筒和若干组支撑杆，每组支撑杆包括固定支撑杆和活动支撑杆，所述固定支撑杆一端与所述套筒固定连接，另一端与所述叶片的前端铰接；在所述套筒上还设有一个与套筒同轴的固定齿轮，所述固定齿轮外侧设有与所述固定齿轮啮合且可绕所述固定齿轮作圆周运动的动齿轮，在所述动齿轮上安装有舵机和开设有导向槽，所述导向槽内安装有滑块；所述测风仪与控制器连接，所述控制器与所述舵机连接，所述舵机可控制所述滑块的运动；所述活动支撑杆一端与所述滑块铰接，另一端与所述叶片后端铰接。

2.如权利要求1所述的自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机，其特征在于，所述固定齿轮与所述动齿轮的齿数、直径相等。

3.如权利要求1所述的自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机，其特征在于，所述叶片的数量为2－6片。

4.如权利要求3所述的自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机，其特征在于，所述叶片的数量为3片。

5.如权利要求1至4任一项所述的自动调整叶片攻角垂直轴风力发电机，其特征在于，所述叶片的形状为翼形叶片。