CN214464660U - 一种垂直轴风力发电机风叶装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种垂直轴风力发电机风叶装置,包括风轮骨架和均匀分布在风轮骨架外侧的若干风叶组;其特征在于:每一风叶组中,至少具有一折叠风叶,该折叠风叶通过水平转轴定位在风轮骨架上,并由设置在风轮骨架与折叠风叶间的推杆驱动下,折叠风叶能绕水平转轴朝风轮骨架中心卧倒。本实用新型具有构思独特、结构合理、运行可靠的特点;尤其采用水平转轴折叠方案,在风轮骨架半径恒定下,既可达到调节受风面积的目的,也能降低风轮旋转惯量,保证台风天的安全运行。
Description
技术领域:
本实用新型属于风电设备领域,特别涉及一种垂直轴风力发电机风叶装置,尤其是风叶能卧倒折叠
背景技术:
垂直轴风力发电机风轮输出功率的大小,取决于风轮的迎风面积,主要决定因素是:风轮的直径,风轮的高度,还有风轮中风叶要素,如:风叶的断面形状、风叶弦长(即风叶宽度)和风叶的迎风角。
垂直轴风力发电机在运行时,根据风力的大小,调整风轮与风力相适应的状态,来获得风轮最佳的输出,同时也保护设备的运行安全,尤其在台风天。现有的调节思路有:风轮直径、风叶高度、风叶迎风角。而风叶的断面形状和弦长在生产时己定型,运行时是无法改变的。
已有的专利中大都是改变风叶迎风角和改变风轮直径,还有把垂直风叶整片倾斜角度来降低风叶高度。如:
CN201921271134.1公开一种垂直轴风力发电机捕风结构,包括风叶机构和转轴,五组风叶机构以转轴的中心为圆心均匀设置在转轴的表面;风叶机构通过旋转轴、第一连接壳体、第二连接壳体之间的配合,从而可调整风叶叶片的角度,改变风叶叶片的受风面积,可满足不同区域的使用要求;再通过电动推杆可即时控制风叶机构的长短,来应对风力的变化;通过风叶角度及半径变化,来提高捕风能力。
CN202010506474.9公开一种可调节垂直轴风力发电机,包括管柱;管柱内转动连接有转轴、上端外壁滑动连接有轴套;轴套外壁通过环形导轨连接有滑块及伸缩装置,伸缩装置一端与管柱连接;转轴上端圆周阵列有若干组连接臂,每组连接臂包括上连接杆和下连接杆;上连接杆和下连接杆一端均与转轴铰接,另一端铰接有一叶片;下连接杆铰接有推杆;推杆一端与滑块铰接,以此驱动滑块滑动来调节上下连接杆与转轴夹角,来调节叶片半径。
即使通过上述诸多方案来解决适应风力变化的问题,但垂直轴风力发电机依然存在风速低时(大约风速低于3米/秒)风轮起动困难,风速高时(风速高于25米/秒)无法安全运行。而且要增大功率吋,需加大风轮的迎风面积,即加大风叶弦长、加长风叶高度,在大风时必然带来运行安全,所以限制了垂直轴风力发电机在中、大功率领域的发展,较难象水平轴风力发电机那样有大几十千瓦、几百千瓦以上的功率,往往成为辅助的景观设施。
如何保持叶片半径支撑刚度,通过改变风叶高度来适应风力变化的方案,即成为本实用新型研究的对象。
发明内容:
本实用新型的目的是设计一种风叶通过推杆驱动,调节卧倒和竖起的垂直轴风力发电机风叶装置。
本实用新型技术方案是这样实现的:一种垂直轴风力发电机风叶装置,包括风轮骨架和均匀分布在风轮骨架外侧的若干风叶组;其特征在于:每一风叶组中,至少具有一折叠风叶,该折叠风叶通过水平转轴定位在风轮骨架上,并由设置在风轮骨架与折叠风叶间的推杆驱动下,折叠风叶能绕水平转轴朝风轮骨架中心卧倒。
所述每一风叶组中还至少具有一固定风叶,并固定在风轮骨架外侧,与风轮骨架形成一体;定位折叠风叶的水平转轴设置在固定风叶的端部。
所述每一风叶组中具有一固定风叶和两折叠风叶,两折叠风叶通过水平转轴定位在固定风叶的上下两端部上。
所述推杆为如下择一部件:电动推杆;液压油缸;气缸;所述推杆一端可转动铰接在风轮骨架上、另一端可转动铰接在折叠风叶上。
本实用新型具有构思独特、结构合理、运行可靠的特点;尤其采用水平转轴折叠方案,在风轮骨架半径恒定下,既可达到调节受风面积的目的,也能降低风轮旋转惯量,保证台风天的安全运行;不但折叠风叶与固定风叶组合灵活,长短比例也能根据环境风速自由搭配,组合单折叠风叶和双折叠风叶多种方案,又能借助固定风叶与风轮骨架组成牢固的支撑结构,来抵御外来的大风。
附图说明:
下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明:
图1为单一折叠风叶风力发电机示意图
图2为单一折叠风叶风力发电机折叠状态示意图
图3为单折叠风叶风力发电机示意图
图4为单折叠风叶风力发电机折叠状态示意图
图5为双折叠风叶风力发电机示意图
图6为双折叠风叶风力发电机折叠状态示意图
图7为三风叶组风力发电机俯视示意图
其中
1—风轮骨架 2—风叶组 21—折叠风叶 22—固定风叶
3—发电机 4—水平转轴 5—推杆
具体实施方式:
参照图1至图7,垂直轴风力发电机风叶装置,包括风轮骨架1和风叶组2,若干风叶组2均匀分布在风轮骨架1外侧,受风带动风轮骨架1旋转,再由风轮骨架1驱动发电机3发电。每一风叶组2中,至少具有一折叠风叶21,该折叠风叶21通过水平转轴4定位在风轮骨架1上,并由设置在风轮骨架1与折叠风叶21间的推杆5驱动下,折叠风叶21能绕水平转轴4朝风轮骨架1中心卧倒。
如图1和图2,风力发电机中,只设置一折叠风叶21,当风力过大时,通过推杆5牵引折叠风叶21逐渐往风轮骨架中心卧倒,以此减少受风的有效面积,而且也能降低旋转惯量。当折叠风叶21调节接近水平位时,风叶几乎没受风面积,风轮骨架1停止旋转。
如图3和图4,每一风叶组中还至少具有一固定风叶22,并固定在风轮骨架1外侧,与风轮骨架1形成一体;定位折叠风叶21的水平转轴4设置在固定风叶22的端部。水平转轴4优选设置在固定风叶22的上端部,以此来降低风叶总高度,也能保持风叶下端离地面高度的恒定。本方案中,可根据最大抗风能力来设计固定风叶22的规格,以保证在台风天也能正常工作,而在弱风环境借助展开的折叠风叶21来扩大受风面积,满足低风速状态下驱动风轮骨架1旋转。且根据需要还可做叠加,由同等两个风轮骨架1同时驱动发电机3。
如图5和图6,每一风叶组中具有一固定风叶22和两折叠风叶21,两折叠风叶21通过水平转轴4定位在固定风叶22的上下两端部上,组合出受风面积更大的风叶。在总高度不受限的条件下,依然可叠加多个风轮骨架1的办法来增加受风面积,解决垂直轴风力发电机无法实现大功率发电的问题。
推杆5为如下择一部件:电动推杆;液压油缸;气缸;推杆5一端可转动铰接在风轮骨架1上、另一端可转动铰接在折叠风叶21上,结构相对简单可行。在众多可选择推杆部件中,尤其以电动推杆为佳,只需电力即可实现调节,无需其它配套设备,且可控折叠风叶21折叠的角度,达到适时调节的目的。
参照图7,以三风叶组2为例,在三风叶组2之间通过风轮骨架1来加强抗风能力。
由于风叶局部可竖立、卧倒的调节,所以可加长风叶设计的总高度。增加风叶高度后的可卧倒折叠风叶组成的风力发电机,在低速风时更可自行起动;在小高速风时,可以卧倒其中的一折叠叶片;在大高速风时,可以卧倒其中所有折叠叶片,这时只有固定叶片迎风工作,使得可卧倒叶片的垂直轴风力发电机,可以在风速变化更大的区域中工作发电,而且突破垂直轴风力发电机无法高功率发电的局限,充分体现垂直轴风力发电机无偏航机构、结构简单、噪音小对外环保、外形美丽可观光的优势。
Claims (4)
1.一种垂直轴风力发电机风叶装置,包括风轮骨架和均匀分布在风轮骨架外侧的若干风叶组;其特征在于:每一风叶组中,至少具有一折叠风叶,该折叠风叶通过水平转轴定位在风轮骨架上,并由设置在风轮骨架与折叠风叶间的推杆驱动下,折叠风叶能绕水平转轴朝风轮骨架中心卧倒。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机风叶装置,其特征在于:每一风叶组中还至少具有一固定风叶,并固定在风轮骨架外侧,与风轮骨架形成一体;定位折叠风叶的水平转轴设置在固定风叶的端部。
3.根据权利要求1或2所述的一种垂直轴风力发电机风叶装置,其特征在于:每一风叶组中具有一固定风叶和两折叠风叶,两折叠风叶通过水平转轴定位在固定风叶的上下两端部上。
4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电机风叶装置,其特征在于:推杆为如下择一部件:电动推杆;液压油缸;气缸;所述推杆一端可转动铰接在风轮骨架上、另一端可转动铰接在折叠风叶上。
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