CN210622978U - 一种垂直轴风力发电机的风轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电机的风轮，包括底盘，底盘的中间位置设有向上的主轴，主轴的上部设有顶盘，底盘和顶盘之间设有叶片，顶盘和底盘设为大小相同的圆形，底盘和顶盘的边缘之间穿装有叶片轴，叶片轴的上端延伸至顶盘上方，叶片轴有多个，每个叶片轴上均套装有叶片，叶片设为弧形，叶片的圆弧半径与底盘的半径数值相同，叶片可以旋转闭合为圆柱形，顶盘的上端设有控制室，控制室内设有控制机构，通过改变叶片的攻角，能提高风能的利用率，在风速过大时风轮可以封闭进而进行自保，同时风叶结构简单，无变截面，便于大批量生产。

Description

一种垂直轴风力发电机的风轮

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电机的风轮。

背景技术

风力发电机是将风能转换为机械能，机械能转换为电能的电力设备。目前大中型风电主要采用水平轴风力机，属升力型风力机，具有转速高、风的利用率较高的优点。目前投入商业运营的风力发电机主流风力发电机基本上是水平轴风力发电机。

风力发电机的支撑采用的是竖向直立塔筒，随着水平轴风力发电机容量的不断增大，目前主流风力发电机的容量已达2兆瓦—3 .5兆瓦，相应的发电机的整体机舱的重量已达70-100吨，机舱高度也达到100米左右。设备的制作、运输、安装成本显著增加，因此水平轴风力发电机的发展已达到瓶颈期。

旋转轴是垂直于地面的风力发电机叫垂直轴风力发电机。垂直轴风力发电机具有低噪声、维护简单等优点。传统的H型垂直轴风力发电机风轮轴是垂直的，风轮轴的两端与梁或板相连接，风轮轴上固定有若干以风轮轴为中心呈辐射状的水平支撑杆；水平支撑杆的端部固定有呈垂直状的桨叶(叶片)，桨叶(叶片)有一定的角度(攻角)，叶片在风的吹动下，风轮整体绕风轮轴中心转动；风轮轴上固定有发电机的转子，转子随同风轮轴一同转动，发电机的定子固定于梁或板上，是静止的，风轮转动时风轮轴驱动转子相对于定子转动而产生电力。

目前垂直轴风力机调整攻角的方法主要有两类：一类为程序控制，另一类为利用风力与挡杆控制，变攻角技术扩宽了风速的利用范围，提高了风能的利用率，但风速过大，风力发电机就无法工作，并且由于传统垂直轴风力发电机结构问题，风速过大时无法停止转动更无法自我保护，从而造成风机的损坏。因此需要一种可以改变攻角，提高风能的利用率，又能在风速过大时实现自保的发电机风轮。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种垂直轴风力发电机的风轮，通过改变叶片的攻角，能提高风能的利用率，在风速过大时风轮可以封闭进而进行自保，同时风叶结构简单，无变截面，便于大批量生产。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种垂直轴风力发电机的风轮，包括底盘，所述底盘的中间位置设置有向上的主轴，所述主轴的上部设置有顶盘，所述底盘和顶盘之间设置有叶片，所述顶盘和底盘设置为大小相同的圆形，所述底盘和顶盘的边缘之间穿装有叶片轴，所述叶片轴的上端延伸至顶盘上方，所述叶片轴有多个，每个叶片轴上均套装有叶片，所述叶片设置为弧形，所述叶片的圆弧半径与底盘的半径数值相同，所述叶片可以旋转闭合为圆柱形，所述顶盘的上端设置有控制室，所述控制室内设置有控制叶片轴旋转的控制机构。

进一步的，所述叶片轴有6个，所述叶片轴均匀的分布在顶盘和底盘的边缘，所述叶片有6个，所述叶片的弧度为60度。

进一步的，所述控制机构的数量与叶片轴的数量相同，所述控制机构与叶片轴一一对应。

进一步的，所述控制机构包括伺服电机和蜗轮蜗杆减速机，所述伺服电机的输出轴与蜗轮蜗杆减速机的输入轴通过弹性联轴器连接，所述蜗轮蜗杆减速机的输出轴与叶片轴的上端连接。

进一步的，所述控制室内还设置有控制伺服电机的微处理器。

进一步的，所述控制室内设置有风速仪。

进一步的，所述叶片的端面设置为倾斜面，相邻的叶片之间相互配合。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过伺服电机带动叶片转动，进而改变叶片的攻角，也就是改变叶片的迎风角度，进而提高风能的利用率，在风速过大时叶片可以旋转闭合为一个圆柱形，进而进行自保，同时风叶结构简单，无变截面，便于大批量生产

附图说明

图1为本实用新型实施例1的主视图；

图2为本实用新型实施例1的图1中A向剖面图；

图3为本实用新型实施例1的叶片展开示意图；

图4为本实用新型实施例1的控制结构示意图；

其中：1-底盘，2-叶片，3-顶盘，4-控制室，5-微处理器，6-风速仪，8-叶片轴，9-涡轮蜗杆减速机，10-弹性联轴器，11-伺服电机。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

如图1-4所示的一种垂直轴风力发电机的风轮，包括底盘1，底盘1的中间位置安装有向上的主轴，主轴的上部安装有顶盘3，底盘1和顶盘3加工为直径相同的圆盘状，底盘1和顶盘3的边缘之间安装有叶片轴8，叶片轴8有6个，叶片轴8均匀的分布在顶盘3和底盘1的边缘，叶片轴8通过轴承安装在顶盘3和底盘1上，叶片轴8可以和顶盘3底盘1之间产生相对转动，每个叶片轴8上均固定有一个叶片2，叶片2有6个，每个叶片轴8上均固定有叶片2，叶片2加工为弧形，叶片2的圆弧半径与底盘1的半径数值相同，叶片2的弧度为120度，叶片2可以旋转闭合与顶盘3和底盘1配合为圆柱形，叶片2的端面加工为倾斜面，相邻的两个叶片2相互配合，这样可以闭合的更加紧密，叶片轴8的上端延伸至顶盘3上方，顶盘3的上端为有控制室4，控制室4内安装有控制叶片轴8旋转的控制机构，控制机构有6个，控制机构与叶片轴8一一对应，控制机构包括安装在控制室4内的伺服电机11和蜗轮蜗杆减速机9，伺服电机11的输出轴与蜗轮蜗杆减速机9的输入轴通过弹性联轴器10连接，蜗轮蜗杆减速机9的输出轴与叶片轴8的上端连接，伺服电机11转动带动叶片轴8转动，进而通过伺服电机11控制叶片2攻角角度的改变，控制室4内还安装有与伺服电机11相连的微处理器5，微处理器5用于控制伺服电机11转动，控制室4内还安装有风速仪6，风速仪6用于测定风速，同时将风速信息传递给微处理器5，从而通过风速的改变控制叶片2攻角的改变。

使用时，由风速仪6测定风速，如果风速在规定范围内，那么由微处理器5控制伺服电机11的输出轴转动，带动蜗轮蜗杆减速机9的输出轴转动，进而带动叶片轴8转动，也就是带动叶片2张开，此时根据风速的大小调整叶片2的攻角，攻角与风速成反比，风速大时，攻角角度较小，风速小时，攻角角度较大，进而使风轮的转速相对恒定，输出稳定电压，如果风速过大，超过规定的范围，则叶片2攻角变为零，风轮上的叶片2闭合，形成圆柱形，从而达到风轮自我保护的目的。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种垂直轴风力发电机的风轮，包括底盘，所述底盘的中间位置设置有向上的主轴，所述主轴的上部设置有顶盘，所述底盘和顶盘之间设置有叶片，其特征在于：所述顶盘和底盘设置为大小相同的圆形，所述底盘和顶盘的边缘之间穿装有叶片轴，所述叶片轴的上端延伸至顶盘上方，所述叶片轴有多个，每个叶片轴上均套装有叶片，所述叶片设置为弧形，所述叶片的圆弧半径与底盘的半径数值相同，所述叶片可以旋转闭合为圆柱形，所述顶盘的上端设置有控制室，所述控制室内设置有控制叶片轴旋转的控制机构。

2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机的风轮，其特征在于：所述叶片轴有6个，所述叶片轴均匀的分布在顶盘和底盘的边缘，所述叶片有6个，所述叶片的弧度为60度。

3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机的风轮，其特征在于：所述控制机构的数量与叶片轴的数量相同，所述控制机构与叶片轴一一对应。

4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机的风轮，其特征在于：所述控制机构包括伺服电机和蜗轮蜗杆减速机，所述伺服电机的输出轴与蜗轮蜗杆减速机的输入轴通过弹性联轴器连接，所述蜗轮蜗杆减速机的输出轴与叶片轴的上端连接。

5.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电机的风轮，其特征在于：所述控制室内还设置有控制伺服电机的微处理器。

6.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机的风轮，其特征在于：所述控制室内设置有风速仪。

7.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机的风轮，其特征在于：所述叶片的端面设置为倾斜面，相邻的叶片之间相互配合。

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