CN217682080U - 叶片控摆机构和垂直轴风力机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叶片控摆机构和垂直轴风力机，叶片控摆机构包括支撑架、叶片和摆杆，支撑架的第一端和主轴可枢转地相连，支撑架的第二端和叶片可枢转地相连，摆杆的第一端和叶片可枢转地相连，摆杆的第二端设有滑动轴，支撑架上设有滑槽，滑动轴配合于滑槽内并在滑槽内具有第一极限位置和第二极限位置，当滑动轴由第一极限位置滑动至第二极限位置时，叶片的偏转角度小于90度。本实用新型提供的叶片控摆机构具有其所在的垂直轴风力机的稳定性更好以及叶片的使用寿命更长的优点。

Description

叶片控摆机构和垂直轴风力机

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体地，涉及一种叶片控摆机构和垂直轴风力机。

背景技术

相关技术中，垂直轴风力机的叶片在风力作用下转动时，其迎风面积通常不可调节，从而作用于叶片的叶面上的风力较大，同时，垂直轴风力机依靠叶片的迎风面和背风面阻力差获得动力。由此，在强风环境下，垂直轴风力机的叶片存在荷载较大的缺陷，从而影响垂直轴风力机的稳定性和叶片的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的实施例提出一种叶片控摆机构，该叶片控摆机构具有其所在的垂直轴风力机的稳定性更好以及叶片的使用寿命更长的优点。

本实用新型还提出一种垂直轴风力机。

根据本实用新型实施例的叶片控摆机构包括支撑架、叶片和摆杆，所述支撑架的第一端和主轴可枢转地相连；所述支撑架的第二端和所述叶片可枢转地相连；所述摆杆的第一端和所述叶片可枢转地相连，所述摆杆的第二端设有滑动轴，所述支撑架上设有滑槽，所述滑动轴配合于所述滑槽内并在所述滑槽内具有第一极限位置和第二极限位置，当所述滑动轴由所述第一极限位置滑动至所述第二极限位置时，所述叶片的偏转角度小于90度。

根据本实用新型实施例的叶片控摆机构,在强风环境下，叶片可相对于风向做出适应性地自转/偏转，由此，减少叶片的迎风面积，从而降低了风力作用于叶片的叶面上的荷载，由此增大了叶片公转时的平稳性，从而提升了其所在的垂直轴风力机工作时的稳定性。另外，叶片叶面的荷载的降低也减轻了其结构强度的破坏，延长了叶片的使用寿命。

在一些实施例中，所述滑动轴在所述滑槽内阻尼滑动。

在一些实施例中，所述支撑架包括第一支臂和叶片轴，所述第一支臂的第一端和所述主轴可枢转地相连，所述第一支臂的第二端和所述叶片轴可枢转地相连，所述叶片轴的轴向与所述主轴的轴向一致，所述叶片轴与所述叶片相连，所述滑槽设于所述第一支臂。

在一些实施例中，所述滑槽在所述主轴的径向延伸。

在一些实施例中，所述支撑架还包括第二支臂，所述第二支臂的第一端和所述主轴可枢转地相连，所述第二支臂的第二端和所述叶片轴可枢转地相连，所述第二支臂和所述第一支臂分设于所述叶片轴的两端，所述叶片置于所述第二支臂和所述第一支臂之间。

在一些实施例中，所述摆杆包括第一连杆、第二连杆以及连接轴，所述第一连杆的第一端设有固定轴，所述固定轴和所述叶片可枢转地相连，所述第一连杆的第二端通过所述连接轴和所述第二连杆的第一端可枢转地相连，所述第二连杆的第二端设有所述滑动轴。

在一些实施例中，所述叶片的第一端止抵于所述第一支臂，所述叶片的第二端止抵于所述第二支臂，所述叶片的第一端的端面设有向内部延伸的盲孔，所述固定轴配合于所述盲孔内。

在一些实施例中，所述第一连杆的第二端和所述第二连杆的第一端层叠，所述连接轴沿所述第一连杆和所述第二连杆的厚度方向依次穿过所述第一连杆和所述第二连杆，所述连接轴的两端均设有连接凸缘，所述第一连杆和所述第二连杆止抵于相对的所述连接凸缘上。

根据本实用新型实施例的垂直轴风力机包括所述主轴和如上述任一实施例所述的叶片控摆机构，所述叶片控摆机构有多个并在所述主轴的周向间隔分布，多个所述第一支臂的第一端相连，多个所述第二支臂的第一端相连。

由此，垂直轴风力机中包括了多个叶片，多个叶片在风力作用下的同步转动提高了垂直轴风力机的发电效率。

根据本实用新型实施例的垂直轴风力机的其它技术优势和上述实施例的叶片控摆机构的技术优势相同，此处不再赘述。

附图说明

图1是根据本实用新型实施例的叶片控摆机构的示意图。

图2是根据本实用新型实施例的叶片控摆机构的又一示意图。

图3是根据本实用新型实施例的叶片控摆机构的再一示意图。

附图标记：100、叶片控摆机构；1、支撑架；11、第一支臂；111、滑槽；12、叶片轴；13、第二支臂；2、叶片；3、摆杆；31、第一连杆；311、固定轴；32、第二连杆；321、滑动轴；33、连接轴；4、主轴。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面结合图1-3描述根据本实用新型实施例的叶片控摆机构100和垂直轴风力机。

如图1-图3所示，根据本实用新型实施例的叶片控摆机构100包括支撑架1、叶片2和摆杆3，支撑架1的第一端和主轴4可枢转地相连。支撑架1的第二端和叶片2可枢转地相连。摆杆3的第一端和叶片2可枢转地相连，摆杆3的第二端设有滑动轴321，支撑架1上设有滑槽111，滑动轴321配合于滑槽111内并在滑槽111内具有第一极限位置和第二极限位置，当滑动轴321由第一极限位置滑动至第二极限位置时，叶片2的偏转角度小于90度。

根据本实用新型实施例的叶片控摆机构100,当风力作用于叶片2时，叶片2具有以下两种运动，其一为叶片2带动支撑架1绕主轴4公转，利用该运动实现了风能-机械能-电能的转化，即实现了风力发电。其二为叶片2相对于支撑架1自转/偏转，叶片2自转/偏转时，带动摆杆3做平面运动，摆杆3带动滑动轴321在滑槽111内滑动，当滑动轴321滑动至第一极限位置或第二极限位置时，叶片2停止自转/偏转。由此，实现叶片2的控摆效果。

由此，在强风环境下，叶片2可相对于风向做出适应性地自转/偏转，由此，减少叶片2的迎风面积，从而降低了风力作用于叶片2的叶面上的荷载，由此增大了叶片2公转时的平稳性，从而提升了其所在的垂直轴风力机工作时的稳定性。另外，叶片2叶面的荷载的降低也减轻了其结构强度的破坏，延长了叶片2的使用寿命。

另外，通过滑动轴321在滑槽111内的滑动控制叶片2的自转/偏转角度，使得叶片2可以适应于更宽的风力范围和风速范围。

在一些实施例中，滑动轴321在滑槽111内阻尼滑动。

通常，风力过大时，通过叶片2驱动滑动轴321在滑槽111内急速滑动，由此，滑动轴321易和支撑架1产生强烈的机械碰撞，造成部件之间的物理损伤。而该设计的作用在于，滑动轴321在滑槽111内的阻尼滑动，适当地减缓了滑动轴321的滑动速度，由此，降低了滑动轴321和支撑架1的冲击力，减轻了两者之间的物理损伤。

具体地，为实现滑动轴321在滑槽111内的阻尼滑动，可以增大滑动轴321和支撑架1构成滑槽111的壁面的压力或者两者接触面的粗糙度。

在一些实施例中，如图2所示，支撑架1包括第一支臂11和叶片轴12，第一支臂11的第一端和主轴4可枢转地相连，第一支臂11的第二端和叶片轴12可枢转地相连，叶片轴12的轴向与主轴4的轴向一致，叶片轴12与叶片2相连，滑槽111设于第一支臂11。

第一支臂11用于承载叶片2和叶片轴12，同时叶片2通过叶片轴12实现了安装于第一支臂11上的效果。

具体地，叶片2的长度方向和叶片轴12的轴向一致。

具体地，滑槽111邻近第一支臂11的第二端，由此，滑槽111邻近叶片2所在位置，可以适当地减少了摆杆3的设计长度。

在一些实施例中，如图2所示，滑槽111在主轴4的径向延伸。

由此，滑槽111的长度方向和主轴4的轴向正交，提高了叶片2、摆杆3以及滑动轴321之间的传动效果，便于滑动轴321的滑动。

具体地，滑槽111的中心线和叶片轴12的轴心共线。

在一些实施例中，如图3所示，支撑架1还包括第二支臂13，第二支臂13的第一端和主轴4可枢转地相连，第二支臂13的第二端和叶片轴12可枢转地相连，第二支臂13和第一支臂11分设于叶片轴12的两端，叶片2置于第二支臂13和第一支臂11之间。

由此，叶片2和叶片轴12的重力分摊至第一支臂11和第二支臂13上，由两者共同承载，提高了支撑架1受力的均匀性和稳定性，同时，第一支臂11和第二支臂13的设置也增加了支撑架1的结构强度。

在一些实施例中，如图2和图3所示，摆杆3包括第一连杆31、第二连杆32以及连接轴33，第一连杆31的第一端设有固定轴311，固定轴311和叶片2可枢转地相连，第一连杆31的第二端通过连接轴33和第二连杆32的第一端可枢转地相连，第二连杆32的第二端设有滑动轴321。

第一连杆31和第二连杆32既提高了叶片2摆动的灵活度，便于叶片2在强风环境下快速“卸力”，又减缓了风力传递至滑动轴321上的驱动力的大小，进一步增强了滑动轴321滑动的平稳性，从而降低机械碰撞的程度。

另外，第一连杆31和第二连杆32还提高了叶片2的偏转角度，进一步便于叶片2的“卸力”。

在一些实施例中，如图3所示，叶片2的第一端止抵于第一支臂11，叶片2的第二端止抵于第二支臂13，叶片2的第一端的端面设有向内部延伸的盲孔，固定轴311配合于盲孔内。

由此，第一支臂11和第二支臂13实现了对于叶片2在叶片轴12的轴向限位的作用。另外，固定轴311和盲孔的配合实现了固定轴311和叶片2的相对转动的效果。

可以理解地，固定轴311、盲孔以及叶片轴12的轴向均一致。

在一些实施例中，如图3所示，第一连杆31的第二端和第二连杆32的第一端层叠，连接轴33沿第一连杆31和第二连杆32的厚度方向依次穿过第一连杆31和第二连杆32，连接轴33的两端均设有连接凸缘，第一连杆31和第二连杆32止抵于相对的连接凸缘上。

连接凸缘用于对第一连杆31、连接轴33以及第二连杆32的限位，避免三者之间相互脱离，从而保证第一连杆31至第二连杆32的传动的可靠性和稳定性。

可以理解地，第一连杆31和第二连杆32置于两个连接凸缘之间。

如图3所示，根据本实用新型实施例的垂直轴风力机包括主轴4和如上述任一实施例中的叶片控摆机构100，叶片控摆机构100有多个并在主轴4的周向间隔分布，多个第一支臂11的第一端相连，多个第二支臂13的第一端相连。

由此，垂直轴风力机中包括了多个叶片2，多个叶片2在风力作用下的同步转动提高了垂直轴风力机的发电效率。

根据本实用新型实施例的垂直轴风力机的其它技术优势和根据本实用新型实施例的叶片控摆机构100的技术优势相同，此处不再赘述。

具体地，主轴4上设有可转动的第一轴套，多个第一支臂11的第一端均与第一轴套相连。

具体地，主轴4上设有可转动第二轴套，多个第二支臂13的第一端和第二轴套相连。

需要说明地，叶片控摆机构100的数量优选为三个。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种叶片控摆机构，其特征在于，包括：

支撑架(1)，所述支撑架(1)的第一端和主轴(4)可枢转地相连；

叶片(2)，所述支撑架(1)的第二端和所述叶片(2)可枢转地相连；和

摆杆(3)，所述摆杆(3)的第一端和所述叶片(2)可枢转地相连，所述摆杆(3)的第二端设有滑动轴(321)，所述支撑架(1)上设有滑槽(111)，所述滑动轴(321)配合于所述滑槽(111)内并在所述滑槽(111)内具有第一极限位置和第二极限位置，当所述滑动轴(321)由所述第一极限位置滑动至所述第二极限位置时，所述叶片(2)的偏转角度小于90度。

2.根据权利要求1所述的叶片控摆机构，其特征在于，所述滑动轴(321)在所述滑槽(111)内阻尼滑动。

3.根据权利要求2所述的叶片控摆机构，其特征在于，所述支撑架(1)包括第一支臂(11)和叶片轴(12)，所述第一支臂(11)的第一端和所述主轴(4)可枢转地相连，所述第一支臂(11)的第二端和所述叶片轴(12)可枢转地相连，所述叶片轴(12)的轴向与所述主轴(4)的轴向一致，所述叶片轴(12)与所述叶片(2)相连，所述滑槽(111)设于所述第一支臂(11)。

4.根据权利要求1所述的叶片控摆机构，其特征在于，所述滑槽(111)在所述主轴(4)的径向延伸。

5.根据权利要求3所述的叶片控摆机构，其特征在于，所述支撑架(1)还包括第二支臂(13)，所述第二支臂(13)的第一端和所述主轴(4)可枢转地相连，所述第二支臂(13)的第二端和所述叶片轴(12)可枢转地相连，所述第二支臂(13)和所述第一支臂(11)分设于所述叶片轴(12)的两端，所述叶片(2)置于所述第二支臂(13)和所述第一支臂(11)之间。

6.根据权利要求5所述的叶片控摆机构，其特征在于，所述摆杆(3)包括第一连杆(31)、第二连杆(32)以及连接轴(33)，所述第一连杆(31)的第一端设有固定轴(311)，所述固定轴(311)和所述叶片(2)可枢转地相连，所述第一连杆(31)的第二端通过所述连接轴(33)和所述第二连杆(32)的第一端可枢转地相连，所述第二连杆(32)的第二端设有所述滑动轴(321)。

7.根据权利要求6所述的叶片控摆机构，其特征在于，所述叶片(2)的第一端止抵于所述第一支臂(11)，所述叶片(2)的第二端止抵于所述第二支臂(13)，所述叶片(2)的第一端的端面设有向内部延伸的盲孔，所述固定轴(311)配合于所述盲孔内。

8.根据权利要求6所述的叶片控摆机构，其特征在于，所述第一连杆(31)的第二端和所述第二连杆(32)的第一端层叠，所述连接轴(33)沿所述第一连杆(31)和所述第二连杆(32)的厚度方向依次穿过所述第一连杆(31)和所述第二连杆(32)，所述连接轴(33)的两端均设有连接凸缘，所述第一连杆(31)和所述第二连杆(32)止抵于相对的所述连接凸缘上。

9.一种垂直轴风力机，其特征在于，包括所述主轴(4)和如权利要求1-8中任一项所述的叶片控摆机构，所述叶片控摆机构有多个并在所述主轴(4)的周向间隔分布，多个所述第一支臂(11)的第一端相连，多个所述第二支臂(13)的第一端相连。

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