CN220015391U - 垂直轴翻转桨叶式风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了垂直轴翻转桨叶式风力发电机，涉及到风力发电技术领域，包括发电机机舱，所述发电机机舱上转动安装有轮毂，轮毂上转动安装三或四个桨叶杆，轮毂内安装有伺服电机，每个伺服电机传动连接桨叶杆，控制桨叶的翻转，本发明与传统垂直轴翻转桨叶式风力发电机相比，相同的叶片的面积，新型发电机理论上可以将正向的100％的风能转化为电能，通过在塔座上叠加轮毂，可以获得更多的风能，转化更多的电能，节约安装成本。

Description

垂直轴翻转桨叶式风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及垂直轴翻转桨叶式风力发电机。

背景技术

现有技术中，大型水平轴垂直轴翻转桨叶式风力发电机组价格昂贵，能量转换率不高，这是由于桨叶的安装方向和形态决定的，理论上只有50％左右的风能转化成电能，桨叶的迎风面接受风力吹拂，只有一半的力转化为围绕水平轴旋转的扭矩，另一半力作用于水平轴座上。

发明内容

本发明的目的在于提供垂直轴翻转桨叶式风力发电机，以解决上述背景技术中提出的风能转化为电能的效率过低，没有充分发挥风能的作用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：垂直轴翻转桨叶式风力发电机，包括发电机机舱，所述发电机机舱上转动安装有轮毂，所述轮毂上安装有伺服电机，每个伺服电机分别安装在第一桨叶杆、第二桨叶杆、第三桨叶杆和第四桨叶杆上，每个桨叶杆上套接桨叶。

优选的，所述发电机机舱内安装有发电机，发电机通过变速箱与转动轴连接，转动轴安装在轮毂上，发电机机舱上开设有转动孔，转动轴转动安装在转动孔内。

优选的，所述轮毂上安装有安装杆，安装杆上套接有风向标，风向标上安装有磁铁，所述安装杆的顶端安装有十字轴，十字轴端点感应线圈与风向标磁铁相适配。

优选的，所述桨叶组由3至4片桨叶和轮毂组成，垂直轴翻转桨叶式风力发电机包含多个桨叶组，每两个桨叶组之间安装有连接筒。

优选的，所述第二桨叶的数量有若干个，其大小材质均相同。

本发明的有益效果是：

本发明中，通过伺服电机控制桨叶的迎风角度，使垂直轴两侧产生不对称的受力，从而使桨叶围绕垂直轴旋转，继而带动发电机发电。与传统垂直轴翻转桨叶式风力发电机相比，相同的桨叶的面积，新型发电机理论上可以将100％的风能转化为电能，通过在塔座上叠加轮毂，可以获得更多的电能，节约安装成本，风向标安装在塔杆上，在风力的作用下自由转动，塔杆上固定安装十字轴，十字轴与轮毂上的桨叶杆位置对应，当十字轴上的线圈与风向标上的磁铁接近时，线圈切割磁力线产生电信号，伺服电机启动，转动对应的桨叶，在轮毂之间安装连接筒，使多个轮毂和桨叶组合叠加，如叠罗汉般同步旋转，提高风能利用效率，节约安装成本。

附图说明

图1为本发明提出的垂直轴翻转桨叶式风力发电机的结构示意图；

图2为本发明提出的垂直轴翻转桨叶式风力发电机的连接筒和轮毂的连接结构示意图；

图3为本发明提出的垂直轴翻转桨叶式风力发电机的轮毂的放大结构示意图；

图4为本发明提出的垂直轴翻转桨叶式风力发电机的轮毂、风向标和十字轴的连接结构示意图。

图中：1、发电机机舱；2、轮毂；3、第一桨叶杆；4、第一桨叶；5、第二桨叶杆；6、第二桨叶；7、第三桨叶杆；8、第三桨叶；9、第四桨叶杆；10、第四桨叶；11、安装杆；12、风向标；13、十字轴(4个外端安装线圈)；14、连接筒；15、转动孔；16、转动轴；17、磁铁；18、发电机；19、变速箱；20、伺服电机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-4，垂直轴翻转桨叶式风力发电机，包括发电机机舱1，发电机机舱1上转动安装有轮毂2，轮毂2内安装有多个伺服电机20，每个伺服电机20对应连接第一桨叶杆3、第二桨叶杆5、第三桨叶杆7和第四桨叶杆9，第一桨叶杆3上套接有第一桨叶4，第二桨叶杆5上套接有第二桨叶6，第三桨叶杆7上套接有第三桨叶8，第四桨叶杆9上套接有第四桨叶10，通过第一叶片4、第二叶片6、第三叶片8和第四叶片10在风能的作用下带动轮毂2转动，从而可以把风能转化为电能，同时能提高风力发电的效率。

参照图3，本发明中，发电机机舱1内安装有发电机18，发电机18上安装有变速箱19，变速箱19上安装有转动轴16，转动轴16安装在轮毂2上，发电机机舱1上开设有转动孔15，转动轴16转动安装在转动孔15内，便于限制转动轴16在转动时带动轮毂2转动时，不会发生偏转现象，同时利用轮毂2转动带动转动轴16转动，便于转动轴16转动带动发电机18发电。

参照图4，本发明中，轮毂2上安装有安装杆11，安装杆11上套接有风向标12，风向标12在风力的作用下，实时指向风向，风向标12上安装有磁铁17，安装杆11的顶端安装有十字轴13，十字轴每个端点对应下面每个桨叶，十字轴的每一根轴与下面的桨杆在空间应在一个平面。十字轴端点线圈13与磁铁17相适配，通过在安装杆11上套接的风向标12与十字轴13相适配，十字轴13各个端点上的线圈与风向标12上的磁铁17接近时，通过电磁感应产生的电流，通过十字轴内部的闭合电路，经过安装杆11，传给对应的伺服电机20，伺服电机转动桨叶杆。每个感应线圈和与之相对应的伺服电机组成闭合电路，每个闭合电路互不干扰。

(电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律，电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象，例如，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，产生的电流称为感应电流，产生的电动势(电压)称为感应电动势)

参照图1-2，本发明中，桨叶组由3至4片桨叶和轮毂2组成，垂直轴翻转桨叶式风力发电机18包含多个桨叶组，每两个桨叶组之间安装有连接筒14，通过连接筒14连接叠加多个桨叶组，便于获得更多的电能。

参照图1-2，本发明中，桨叶的数量有若干个，其大小材质均相同。

本发明工作原理：

如图2所示，每个桨叶与其所对应的对面的(同轴)桨叶互成90°垂直，这样在垂直轴两侧会产生不平衡的作用力，在工作时，当风从风向标12指示的方向吹来，第一桨叶4已完成做功，即将在伺服电机20的控制下旋转至水平位置，第二桨叶6在风力的作用下满负荷做功，第三桨叶8在水平位置即将旋转，开始接受风力做功，第四桨叶10保持水平，在垂直轴两侧产生不平衡的受力，推动轮毂2旋转，在风力的持续作用下，第二桨叶6到到达原第一桨叶4的位置，完成做功，开始在伺服电机20的控制下，旋转成水平位置，第四桨叶10到达原第三桨叶8的位置，调整成垂直形态，开始接受风力做功，所有桨叶依次调整形态，循环往复，轮毂2不间断旋转发电，在使用时，塔杆上的十字轴13与轮毂2上的桨叶杆位置对应，当十字轴13上的感应线圈与风向标12上的磁铁17接近时，电信号将通过十字轴内和安装杆内的闭合线路启动对应的伺服电机20，带动桨叶杆，转动对应的桨叶。此驱动电力由风力吹动桨叶，带动发电机产生。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.垂直轴翻转桨叶式风力发电机，包括发电机机舱(1)，其特征在于：所述发电机机舱(1)上转动安装有轮毂(2)，轮毂(2)内安装有多个伺服电机(20)，每个伺服电机(20)对应连接第一桨叶杆(3)、第二桨叶杆(5)、第三桨叶杆(7)和第四桨叶杆(9)，第一桨叶杆(3)上套接有第一桨叶(4)，第二桨叶杆(5)上套接有第二桨叶(6)，第三桨叶杆(7)上套接有第三桨叶(8)，第四桨叶杆(9)上套接有第四桨叶(10)。

2.根据权利要求1所述的垂直轴翻转桨叶式风力发电机，其特征在于：所述发电机机舱(1)内安装有发电机(18)，发电机(18)上安装有变速箱(19)，变速箱(19)上安装有转动轴(16)，转动轴(16)安装在轮毂(2)上，所述发电机机舱(1)上开设有转动孔(15)，转动轴(16)转动安装在转动孔(15)内。

3.根据权利要求1所述的垂直轴翻转桨叶式风力发电机，其特征在于：所述轮毂(2)上安装有安装杆(11)，安装杆(11)上套接有风向标(12)，风向标(12)上安装有磁铁(17)，所述安装杆(11)的顶端安装有十字轴(13)，十字轴上每个端点安装感应线圈与风向标上的磁铁(17)相适配，每个感应线圈和与之相对应的伺服电机组成闭合电路，每个闭合电路互不干扰。

4.根据权利要求1所述的垂直轴翻转桨叶式风力发电机，其特征在于：垂直轴翻转桨叶式风力发电机(18)包含多个桨叶组，每两个桨叶组之间安装有连接筒(14)，所述桨叶组由3至4片桨叶和轮毂(2)组成。

5.根据权利要求1所述的垂直轴翻转桨叶式风力发电机，其特征在于：所述桨叶的数量有若干个，其大小材质均相同。