CN217999778U

CN217999778U - 一种垂直轴风力发电设备

Info

Publication number: CN217999778U
Application number: CN202222241640.4U
Authority: CN
Inventors: 陈建华
Original assignee: Fujian Everstrong Lega Power Equipments Co Ltd
Current assignee: Fujian Everstrong Lega Power Equipments Co Ltd
Priority date: 2022-08-25
Filing date: 2022-08-25
Publication date: 2022-12-09
Anticipated expiration: 2032-08-25

Abstract

本实用新型提供的一种垂直轴风力发电设备，包括风轮、风向检测装置、控制装置和塔架；所述风向检测装置用于检测风向并将风向信息传递给所述控制装置；所述控制装置将风向信息进行处理并驱动不同所述驱动电机动作以调整对应所述叶片的角度。本装置通过所述风向检测装置检测出风的方向，所述控制装置控制垂直迎风面一侧的驱动电机动作，使得该侧所述叶片调整为最大的迎风面积；所述控制装置控制垂直迎风面另一侧的驱动电机朝另一方向动作，使得该侧所述叶片调整为最小的迎风面积。所述风轮的两侧存在较大的扭矩差，所以极大的提高了垂直轴风轮的起动性能。

Description

一种垂直轴风力发电设备

技术领域

本实用新型涉及发电设备技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电设备。

背景技术

水平轴风力发电机的叶片在旋转一周的过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时变化的，而重力的方向始终不变，这样叶片所受的就是一个交变载荷，这对于叶片的疲劳强度是非常不利的。另外，水平轴的发电机都置于几十米的高空，这给发电机的安装、维护和检修带来了很多的不便。垂直轴风轮的叶片在旋转的过程中的受力情况要比水平轴的好的多，由于惯性力与重力的方向始终不变，所受的是恒定载荷，因此疲劳寿命要比水平轴风轮长。同时，垂直轴的发电机可以放在风轮的下部或是地面，便于安装和维护。

然而垂直轴的发电机相比于水平轴风力发电机，垂直轴风轮的起动性能差，需要较大的风速才能启动，这也是垂直轴的发电机在现实中运用的比水平轴风力发电机少的原因。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：本实用新型提供的一种垂直轴风力发电设备，提高垂直轴风轮的起动性能。

一种垂直轴风力发电设备，包括风轮、风向检测装置、控制装置和塔架；

所述风轮上绕所述风轮的旋转中心间隔设有驱动组件；

所述驱动组件包括驱动电机和叶片；

所述驱动电机的主体固定在所述风轮上；

所述驱动电机的输出轴与所述叶片的一端固定连接；

所述叶片的另一端与所述风轮可转动连接；

所述叶片的转动轴线与所述风轮的旋转中心所在的虚拟轴线平行；

所述控制装置固定安装于所述塔架上；

所述风向检测装置安装于所述风轮上；

所述风向检测装置和所述驱动电机分别与所述控制装置电连接；

所述风向检测装置用于检测风向并将风向信息传递给所述控制装置；所述控制装置将风向信息进行处理并驱动不同所述驱动电机动作以调整对应所述叶片的角度。

进一步地，所述风向检测装置包括风向标和角度传感器；

所述风向标可转动设置于所述风轮上；

所述风向标与所述角度传感器电连接；

所述角度传感器与所述控制装置电连接。

进一步地，所述风向标包括多个子风向标；

多个所述子风向标并列间隔排列；

多个所述子风向标间固定连接。

进一步地，所述叶片为半圆槽形。

进一步地，所述叶片的一面设有加强筋。

进一步地，所述驱动组件还包括上支撑架和下支撑架；

所述上支撑架的一端与所述风轮固定连接；

所述上支撑架的另一端与所述叶片的另一端可转动连接；

所述下支撑架的一端与所述风轮固定连接；

所述下支撑架的另一端与所述驱动电机的主体固定连接。

进一步地，还包括发电机；

所述发电机的主体固定与所述塔架上；

所述发电机的输出轴与所述风轮的旋转中心固定连接。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型提供的一种垂直轴风力发电设备，包括风轮、风向检测装置、控制装置和塔架；所述风轮上绕所述风轮的旋转中心间隔设有驱动组件；所述驱动组件包括驱动电机和叶片；所述驱动电机的主体固定在所述风轮上；所述驱动电机的输出轴与所述叶片的一端固定连接；所述叶片的另一端与所述风轮可转动连接；所述叶片的转动轴线与所述风轮的旋转中心所在的虚拟轴线平行；所述风向检测装置用于检测风向并将风向信息传递给所述控制装置；所述控制装置将风向信息进行处理并驱动不同所述驱动电机动作以调整对应所述叶片的角度。垂直轴风力发电在实际运转过程中，所述风轮的虚拟轴所在的平面将迎风面均分成左右两侧，如果左面起到驱动风轮转动，那右面阻碍风轮转动；这也是垂直轴风轮的起动性能差的原因。而本装置通过所述风向检测装置检测出风的方向，所述控制装置控制垂直迎风面一侧的驱动电机动作，使得该侧所述叶片调整为最大的迎风面积；所述控制装置控制垂直迎风面另一侧的驱动电机朝另一方向动作，使得该侧所述叶片调整为最小的迎风面积。所述风轮的两侧存在较大的扭矩差，所以极大的提高了垂直轴风轮的起动性能。当一侧的叶片转向另一侧时，控制装置会控制驱动电机带动叶片转动调整迎风面积，保证所述风轮正向力矩与反向力矩的差值保持最大。

附图说明

图1所示为本实用新型实施例的一种垂直轴风力发电设备的第一结构示意图；

图2所示为本实用新型实施例的一种垂直轴风力发电设备的第二结构示意图；

图3所示为本实用新型实施例的一种垂直轴风力发电设备的正视图；

图4所示为本实用新型实施例的一种垂直轴风力发电设备的俯视图；

图5为图1中A的局部放大图；

图6为图2中B的局部放大图；

标号说明：

1、风轮；2、塔架；3、驱动电机；4、叶片；5、控制装置；6、风向标；7、加强筋；8、上支撑架；9、下支撑架；10、发电机。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

请参照图1至图6，一种垂直轴风力发电设备，包括风轮、风向检测装置、控制装置和塔架；

所述风轮上绕所述风轮的旋转中心间隔设有驱动组件；

所述驱动组件包括驱动电机和叶片；

所述驱动电机的主体固定在所述风轮上；

所述驱动电机的输出轴与所述叶片的一端固定连接；

所述叶片的另一端与所述风轮可转动连接；

所述控制装置固定安装于所述塔架上；

所述风向检测装置安装于所述风轮上；

从上述描述可知，本实用新型提供的一种垂直轴风力发电设备，包括风轮、风向检测装置、控制装置和塔架；所述风轮上绕所述风轮的旋转中心间隔设有驱动组件；所述驱动组件包括驱动电机和叶片；所述驱动电机的主体固定在所述风轮上；所述驱动电机的输出轴与所述叶片的一端固定连接；所述叶片的另一端与所述风轮可转动连接；所述叶片的转动轴线与所述风轮的旋转中心所在的虚拟轴线平行；所述风向检测装置用于检测风向并将风向信息传递给所述控制装置；所述控制装置将风向信息进行处理并驱动不同所述驱动电机动作以调整对应所述叶片的角度。垂直轴风力发电在实际运转过程中，所述风轮的虚拟轴所在的平面将迎风面均分成左右两侧，如果左面起到驱动风轮转动，那右面阻碍风轮转动；这也是垂直轴风轮的起动性能差的原因。而本装置通过所述风向检测装置检测出风的方向，所述控制装置控制垂直迎风面一侧的驱动电机动作，使得该侧所述叶片调整为最大的迎风面积；所述控制装置控制垂直迎风面另一侧的驱动电机朝另一方向动作，使得该侧所述叶片调整为最小的迎风面积。所述风轮的两侧存在较大的扭矩差，所以极大的提高了垂直轴风轮的起动性能。当一侧的叶片转向另一侧时，控制装置会控制驱动电机带动叶片转动调整迎风面积，保证所述风轮正向力矩与反向力矩的差值保持最大。

进一步地，所述风向检测装置包括风向标和角度传感器；

所述风向标可转动设置于所述风轮上；

所述风向标与所述角度传感器电连接；

所述角度传感器与所述控制装置电连接。

从上述描述可知，风向标随风向进行摆动，摆动的角度数据由角度传感器传输给控制装置，控制装置将角度传感器传输来数据进行处理，并控制驱动电机动作，以此来控制叶片的迎风角度。

进一步地，所述风向标包括多个子风向标；

多个所述子风向标并列间隔排列；

多个所述子风向标间固定连接。

从上述描述可知，多个子风向标能够更加灵敏的对风向进行偏摆，且整体结构更加稳定可靠。

进一步地，所述叶片为半圆槽形。

从上述描述可知，半圆槽形叶片一方面能够提高叶片的刚度，能够更好的保持结构的稳定度；另一方面半圆槽形能够更好的将空气兜住，提供更大的正向力矩。

进一步地，所述叶片的一面设有加强筋。

从上述描述可知，加强筋的设置能够使得叶片具有更好的刚度和机械强度，保持良好的结构稳定度。

进一步地，所述驱动组件还包括上支撑架和下支撑架；

所述上支撑架的一端与所述风轮固定连接；

所述上支撑架的另一端与所述叶片的另一端可转动连接；

所述下支撑架的一端与所述风轮固定连接；

所述下支撑架的另一端与所述驱动电机的主体固定连接。

从上述描述可知，上支撑架和下支撑教架能够很好的固定叶片，保证叶片的正常工作。

进一步地，还包括发电机；

所述发电机的主体固定与所述塔架上；

所述发电机的输出轴与所述风轮的旋转中心固定连接。

从上述描述可知，风轮的转动将风能转化为机械能，发电机将风轮传递的机械能转化为电能。

请参照图1至图6，本实用新型的实施例一为：

一种垂直轴风力发电设备，包括风轮1、风向检测装置、控制装置5和塔架2；

所述风轮1上绕所述风轮1的旋转中心间隔设有驱动组件；

所述驱动组件包括驱动电机3和叶片4；

所述驱动电机3的主体固定在所述风轮1上；

所述驱动电机3的输出轴与所述叶片4的一端固定连接；

所述叶片4的另一端与所述风轮1可转动连接；

所述叶片4的转动轴线与所述风轮1的旋转中心所在的虚拟轴线平行；

所述控制装置5固定安装于所述塔架2上；

所述风向检测装置安装于所述风轮1上；

所述风向检测装置和所述驱动电机3分别与所述控制装置5电连接；

所述风向检测装置用于检测风向并将风向信息传递给所述控制装置5；所述控制装置5将风向信息进行处理并驱动不同所述驱动电机3动作以调整对应所述叶片4的角度。

优选的，所述塔架2采用采用六边形的桶状结构，便于内部走线。

具体的，塔架2通过螺栓螺母固定在底面上；安装塔架2时需注意地基的稳定性。

请参照图1、图2和图5，具体的，所述风向检测装置包括风向标6和角度传感器；

所述风向标6可转动设置于所述风轮1上；

所述风向标6与所述角度传感器电连接；

所述角度传感器与所述控制装置5电连接。

具体的，角度传感器的工作原理及与所述控制装置5的信号传输属于较为成熟的现有技术，角度传感在现实生活的具体运用十分的广泛，故在此不做过多的赘述。

请参照图1、图2和图5，具体的，所述风向标6包括多个子风向标；

多个所述子风向标并列间隔排列；

多个所述子风向标间固定连接。

请参照图2和图6，具体的，所述叶片4为半圆槽形。

请参照图2和图6，具体的，所述叶片4的一面设有加强筋7。

具体的，所述加强筋7包括水平和竖直两个方向，以保证所述叶片4的刚度和强度。

请参照图1至图5，具体的，所述驱动组件还包括上支撑架8和下支撑架9；

所述上支撑架8的一端与所述风轮1固定连接；

所述上支撑架8的另一端与所述叶片4的另一端可转动连接；

所述下支撑架9的一端与所述风轮1固定连接；

所述下支撑架9的另一端与所述驱动电机3的主体固定连接。

优选的，所述上支撑架8、所述下支撑架9和所述叶片4构成三角形结构，三角形具有结构稳定性。

请参照图5，具体的，还包括发电机10；

所述发电机10的主体固定与所述塔架2上；

所述发电机10的输出轴与所述风轮1的旋转中心固定连接。

具体的，所述发电机10的结构以及风力发电原理属于较为成熟的现有技术，故在此不过多的赘述。

综上所述，本实用新型提供的一种垂直轴风力发电设备，包括风轮、风向检测装置、控制装置和塔架；所述风轮上绕所述风轮的旋转中心间隔设有驱动组件；所述驱动组件包括驱动电机和叶片；所述驱动电机的主体固定在所述风轮上；所述驱动电机的输出轴与所述叶片的一端固定连接；所述叶片的另一端与所述风轮可转动连接；所述叶片的转动轴线与所述风轮的旋转中心所在的虚拟轴线平行；所述风向检测装置用于检测风向并将风向信息传递给所述控制装置；所述控制装置将风向信息进行处理并驱动不同所述驱动电机动作以调整对应所述叶片的角度。垂直轴风力发电在实际运转过程中，所述风轮的虚拟轴所在的平面将迎风面均分成左右两侧，如果左面起到驱动风轮转动，那右面阻碍风轮转动；这也是垂直轴风轮的起动性能差的原因。而本装置通过所述风向检测装置检测出风的方向，所述控制装置控制垂直迎风面一侧的驱动电机动作，使得该侧所述叶片调整为最大的迎风面积；所述控制装置控制垂直迎风面另一侧的驱动电机朝另一方向动作，使得该侧所述叶片调整为最小的迎风面积。所述风轮的两侧存在较大的扭矩差，所以极大的提高了垂直轴风轮的起动性能。当一侧的叶片转向另一侧时，控制装置会控制驱动电机带动叶片转动调整迎风面积，保证所述风轮正向力矩与反向力矩的差值保持最大。风向检测装置采用风向标和角度传感器构成，风向标随风向进行摆动，摆动的角度数据由角度传感器传输给控制装置，控制装置将角度传感器传输来数据进行处理，并控制驱动电机动作，以此来控制叶片的迎风角度。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种垂直轴风力发电设备，其特征在于，包括风轮、风向检测装置、控制装置和塔架；

所述风轮上绕所述风轮的旋转中心间隔设有驱动组件；

所述驱动组件包括驱动电机和叶片；

所述驱动电机的主体固定在所述风轮上；

所述驱动电机的输出轴与所述叶片的一端固定连接；

所述叶片的另一端与所述风轮可转动连接；

所述控制装置固定安装于所述塔架上；

所述风向检测装置安装于所述风轮上；

2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电设备，其特征在于，所述风向检测装置包括风向标和角度传感器；

所述风向标可转动设置于所述风轮上；

所述风向标与所述角度传感器电连接；

所述角度传感器与所述控制装置电连接。

3.根据权利要求2所述的一种垂直轴风力发电设备，其特征在于，所述风向标包括多个子风向标；

多个所述子风向标并列间隔排列；

多个所述子风向标间固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电设备，其特征在于，所述叶片为半圆槽形。

5.根据权利要求1或4所述的一种垂直轴风力发电设备，其特征在于，所述叶片的一面设有加强筋。

6.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电设备，其特征在于，所述驱动组件还包括上支撑架和下支撑架；

所述上支撑架的一端与所述风轮固定连接；

所述上支撑架的另一端与所述叶片的另一端可转动连接；

所述下支撑架的一端与所述风轮固定连接；

所述下支撑架的另一端与所述驱动电机的主体固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电设备，其特征在于，还包括发电机；

所述发电机的主体固定与所述塔架上；

所述发电机的输出轴与所述风轮的旋转中心固定连接。