CN208474046U - 一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于风力发电技术领域，涉及一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组。该叶片组，包括主支撑轴、风向仪、减速电机、伺服系统、主间歇齿轮、副间歇齿轮、第一伞形齿轮组、第二伞形齿轮组、叶片传动轴、叶片主轴、叶片，副间歇齿轮的数量为4～10个、且沿着主间歇齿轮的圆周方向均匀分布，主间歇齿轮的齿轮盘平均分为四个面积相同的扇形区域，其中两个顶角相对的扇形区域的外缘未设置有轮齿，另外两个顶角相对的扇形区域的外缘设置有轮齿。利用本实用新型，在风力作用下，可使每个叶片均改变迎风角度，进而使得叶片组产生最大的正向转动力矩以及最小的反向转动力矩，有效应用于垂直轴风力发电机，并提高垂直轴风力发电机的发电效率。
Description
技术领域
本实用新型属于风力发电技术领域，涉及一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组。
背景技术
风力发电是清洁的可再生能源，且资源丰富、可无穷使用。传统的风力发电机多为水平轴，而水平轴风力发电机的缺陷为：需要对风装置，风能利用效率不稳定，运转噪音大，安装维修困难。与水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机存在没有风向性、运转噪音低、安装维修方便等优势，一直深受业内人士的追捧。然而，垂直轴风力发电机在使用过程中，既有正向转动力矩，又存在反向转动力矩，使得风能的利用效率低，影响对清洁能源的有效利用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组，每个叶片均可改变迎风角度，提高垂直轴风力发电机的发电效率。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案为：
一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组，包括主支撑轴、风向仪、减速电机、伺服系统、主间歇齿轮、副间歇齿轮、第一伞形齿轮组、第二伞形齿轮组、叶片传动轴、叶片主轴、叶片；主支撑轴为竖直设置，主间歇齿轮通过压力轴承安装于主支撑轴外侧，并在主支撑轴上自由转动，副间歇齿轮位于主间歇齿轮外侧，第一伞形齿轮组的主动轮与副间歇齿轮同轴连接，第一伞形齿轮组的从动轮通过叶片传动轴与第二伞形齿轮组的主动轮同轴连接，第二伞形齿轮组的从动轮与叶片主轴同轴连接，叶片主轴上安装有叶片；副间歇齿轮的数量为4～ 10个、且沿着主间歇齿轮的圆周方向均匀分布，第一伞形齿轮组、第二伞形齿轮组、叶片传动轴、叶片主轴以及叶片的数量均与副间歇齿轮的数量一致；主间歇齿轮的齿轮盘平均分为四个面积相同的扇形区域，其中两个顶角相对的扇形区域的外缘未设置有轮齿，另外两个顶角相对的扇形区域的外缘设置有轮齿；减速电机安装于主支撑轴外侧、且位于主间歇齿轮下方，减速电机的齿轮与主间歇齿轮下部的外齿轮啮合，风向仪位于主支撑轴上方、且通过伺服系统与减速电机连接。
优选的，副间歇齿轮的数量为8个；减速电机为直流减速电机。
利用本实用新型可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组的有益效果为，在风力作用下，通过主间歇齿轮与副间歇齿轮的配合，使每个叶片均可改变迎风角度，即在不同方位上转过不同角度，并形成不同的迎风角度，进而使得叶片组只产生最大的正向转动力矩以及最小的反向转动力矩，有效应用于垂直轴风力发电机，并提高垂直轴风力发电机的发电效率。
附图说明
图1为本实用新型可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组的主视结构示意图；
图2为本实用新型可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组的俯视结构示意图；
图3为本实用新型主间歇齿轮和副间歇齿轮的结构及位置关系图；
图4为本实用新型叶片组在风力作用下的转动状态图。
附图中的编码分别为：1为主支撑轴、2为风向仪、3为减速电机、4为主间歇齿轮、5为副间歇齿轮、6-1为第一伞形齿轮组、6-2为第二伞形齿轮组、7为叶片传动轴、8为叶片主轴、9为叶片。
具体实施方式
如图1至图3所示，一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组，包括主支撑轴1、风向仪2、减速电机3、伺服系统、主间歇齿轮4、副间歇齿轮5、第一伞形齿轮组6-1、第二伞形齿轮组6-2、叶片传动轴7、叶片主轴8、叶片9；主支撑轴1为竖直设置，主间歇齿轮4通过压力轴承安装于主支撑轴1外侧，并在主支撑轴1上自由转动，副间歇齿轮5位于主间歇齿轮4外侧，第一伞形齿轮组6-1的主动轮与副间歇齿轮5同轴连接，第一伞形齿轮组6-1 的从动轮通过叶片传动轴7与第二伞形齿轮组6-2的主动轮同轴连接，第二伞形齿轮组6-2 的从动轮与叶片主轴8同轴连接，叶片主轴8上安装有叶片9；
副间歇齿轮5的数量为8个、且沿着主间歇齿轮4的圆周方向均匀分布，第一伞形齿轮组6-1、第二伞形齿轮组6-2、叶片传动轴7、叶片主轴8以及叶片9的数量均与副间歇齿轮5的数量一致；主间歇齿轮4的齿轮盘平均分为四个面积相同的扇形区域，其中两个顶角相对的扇形区域的外缘未设置有轮齿，另外两个顶角相对的扇形区域的外缘设置有轮齿；
减速电机3为直流减速电机，减速电机3安装于主支撑轴1外侧、且位于主间歇齿轮4 下方，减速电机3的齿轮与主间歇齿轮4下部的外齿轮啮合，风向仪2位于主支撑轴1上方、且通过伺服系统与减速电机3连接。
本实用新型可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组的工作原理为：风向仪2采集外部风向信息，通过风向仪2的控制器将风向转角信号传递给伺服系统，进而驱动并控制直流减速电机3 的转动，控制与减速电机3下部外齿轮啮合的主间歇齿轮4的转动，使主间歇齿轮4的停止方位与风向始终保持一致；均匀分布于主间歇齿轮4圆周方向上的副间歇齿轮5随着叶片9的转动而转动，并依次通过第一伞形齿轮组6-1、叶片传动轴7、第二伞形齿轮组6-2将副间歇齿轮5的速比转换和转动方向传递到叶片主轴8，控制叶片主轴8的转动角度，进而控制叶片9的转动，使得所有叶片9在不同方位上转过不同的角度，形成不同的迎风角度，进而使得叶片组产生最大的正向转动力矩，产生最小的反向转动力矩。
如图4所示，本实用新型叶片组在风力作用下的转动状态具体为，主间歇齿轮4的齿轮盘平均分为四个面积相同的扇形区域A、B、C、D，其中，扇形区域A和扇形区域C的顶角相对、且其外缘均未设置有轮齿，扇形区域B和扇形区域D的顶角相对、且其外缘均设置有轮齿。扇形区域A的外缘没有轮齿，副间歇齿轮5经过扇形区域A时，只进行滑动，转动角度为0度，与之连接的叶片9转动的角度为0度，使得叶片9与风向的夹角从0度到45度变化；扇形区域B的外缘设置有轮齿，副间歇齿轮5经过扇形区域B时啮合转动180度，与之连接的叶片9通过伞形齿轮组的速比转换转动90度，使叶片9与风向始终垂直；扇形区域C的外缘没有轮齿，副间歇齿轮5经过扇形区域C时只进行滑动，转动角度为0度，与之连接的叶片9通过伞形齿轮组的速比转换转动0度，使叶片9与风向的夹角从45度到0度变化；扇形区域D的外缘设置有轮齿，副间歇齿轮5经过扇形区域D时啮合转动180度，与之连接的叶片9通过伞形齿轮组的速比转换转动90度，使叶片9与风向始终平行；图4中，直线箭头为风向，弧线箭头为叶片组在风力作用下的转动方向。
本实用新型可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组通过主支撑轴与垂直轴风力发电机连接，在有风条件下，通过改变每个叶片的迎风角度，使得叶片组只产生最大的正向转动力矩，进而提高风力发电机的发电效率。
Claims (3)
1.一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组，其特征在于，包括主支撑轴(1)、风向仪(2)、减速电机(3)、伺服系统、主间歇齿轮(4)、副间歇齿轮(5)、第一伞形齿轮组(6-1)、第二伞形齿轮组(6-2)、叶片传动轴(7)、叶片主轴(8)、叶片(9)；
所述主支撑轴(1)为竖直设置，所述主间歇齿轮(4)通过压力轴承安装于主支撑轴(1)外侧，并在主支撑轴(1)上自由转动，所述副间歇齿轮(5)位于主间歇齿轮(4)外侧，所述第一伞形齿轮组(6-1)的主动轮与副间歇齿轮(5)同轴连接，所述第一伞形齿轮组(6-1)的从动轮通过叶片传动轴(7)与第二伞形齿轮组(6-2)的主动轮同轴连接，所述第二伞形齿轮组(6-2)的从动轮与叶片主轴(8)同轴连接，所述叶片主轴(8)上安装有叶片(9)；
所述副间歇齿轮(5)的数量为4～10个、且沿着主间歇齿轮(4)的圆周方向均匀分布，所述第一伞形齿轮组(6-1)、第二伞形齿轮组(6-2)、叶片传动轴(7)、叶片主轴(8)以及叶片(9)的数量均与副间歇齿轮(5)的数量一致；
所述主间歇齿轮(4)的齿轮盘平均分为四个面积相同的扇形区域，其中两个顶角相对的扇形区域的外缘未设置有轮齿，另外两个顶角相对的扇形区域的外缘设置有轮齿；
所述减速电机(3)安装于主支撑轴(1)外侧、且位于主间歇齿轮(4)下方，所述减速电机(3)的齿轮与主间歇齿轮(4)下部的外齿轮啮合，所述风向仪(2)位于主支撑轴(1)上方、且通过伺服系统与减速电机(3)连接。
2.如权利要求1所述的一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组，其特征在于，所述副间歇齿轮(5)的数量为8个。
3.如权利要求1所述的一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组，其特征在于，所述减速电机(3)为直流减速电机。
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| CN201820991564.XU CN208474046U (zh) | 2018-06-26 | 2018-06-26 | 一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108757304A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-06 | 宁夏工商职业技术学院（宁夏化工技工学校、宁夏机电工程学校、宁夏农业机械化学校） | 一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组 |
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2018
- 2018-06-26 CN CN201820991564.XU patent/CN208474046U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN108757304A (zh) * | 2018-06-26 | 2018-11-06 | 宁夏工商职业技术学院（宁夏化工技工学校、宁夏机电工程学校、宁夏农业机械化学校） | 一种可变迎风角度的垂直轴发电机叶片组 |
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