CN220487758U - 一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机，包括：偏心轴组件、输出限位机构、变桨叶片机构、承接外壳组件四部分，当空气流过装置下部叶片时，空气推动叶片运动，叶片带动承接外壳组件转动，承接外壳组件与一对圆锥齿轮中大锥齿轮固定连接，大锥齿轮转动带动啮合的小锥齿轮转动，小齿轮与发电机转轴连接，带动发电机发电，将风能转化为叶片的机械能，最终成为电能。本实用新型提供了一种结构，其能通过主动的调节改变叶片受风能面积的变化，从而增加风力机的风能利用率，提高设备的可靠性。

Description

一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机

技术领域

本实用新型涉及绿色能源领域内的风能领域，以及机械领域。具体是指通过风能产生机械能再产生电能。

背景技术

目前垂直轴结构的风力机得到了越来越广泛的应用，这类风力机的结构简单，便于安装和维护，在风向改变的时候无需对风，不需要偏航系统，而且相比于水平风力机，垂直轴风力机可以排列地更加紧密，但由于其结构特点，其难以控制失速，风能利用率低，使得其可靠性有待加强。本实用新型提供了一种结构，其能通过主动的调节改变叶片受风能面积的变化，从而增加风力机的风能利用率，提高设备的可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以实现通过电机主动调节垂直主轴和底部偏心盘转动来改变叶片的桨距，适应风向变化，从而提高各个方向的风力的风能效率，最大限度利用风能，提高系统发电率的风力发电机。该风力发电机将改善现有垂直轴发电机的局限，为人类提供持续稳定，价格低廉的电能。

为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机，包含偏心轴组件、输出限位机构、变桨叶片机构、承接外壳组件。

所述偏心轴组件包含第一限位机构组、轴筒、第二限位机构组、控制电机组、偏心轴，所述输出限位机构包含法兰盘、移动连接螺栓组、承接壳体、大锥齿轮、小锥齿轮、第一移动板组、第二移动板组、第二移动连接螺栓组，所述变桨叶片机构包含仿生叶片、叶片连接轴、连接导轨，所述承接外壳组件包含输出端壳体、中部壳体、输入端壳体。

所述控制电机组通过第一限位机构组、第二限位机构组与偏心轴最上方关节处连接；所述控制电机组分别控制偏心轴上端部分在X轴和Y轴方向上的移动；所述承接壳体下端安装两组叶片连接轴，所述叶片连接轴通过连接导轨与下部法兰盘滑动连接，所述叶片与叶片连接轴相对固定，所述叶片连接轴与连接导轨固定安装，所述两组叶片均匀地安装在输入端壳体四周；所述叶片旋转轴线离所述叶片下边缘的距离等于所述叶片旋转轴线离所述叶片上边缘的距离；所述叶片中心对称轴线与连接导轨中心轴线垂直；所述圆锥齿轮中大锥齿轮与承接壳体卡接，所述承接壳体转动时带动所述圆锥齿轮中的大锥齿轮转动，大锥齿轮啮合小锥齿轮带动小齿轮转动，所述小锥齿轮与发电机转轴连接，带动发电机将机械能转化产生电能；所述偏心轴上端关节与控制电机轴筒旋合卡接，中间关节与承接壳体中间旋合卡接，达到滑动固定效果，所述偏心轴下端部分穿过法兰盘内设有的圆槽部分，所述偏心轴下端关节与法兰盘中心旋合卡接；所述法兰盘与一对移动连接螺栓对称连接，所述第二移动板件通过一对螺栓与第一移动板件组连接，所述第二移动板件组通过一对螺栓与中心承接壳体连接，上述所述所有螺栓连接部分均可转动；

该风力发电机的工作原理是：当风吹向所述叶片时，当空气流过装置下部叶片时，空气推动叶片运动，叶片带动固定连接的壳体转动，壳体与一对圆锥齿轮中大锥齿轮固定连接，大锥齿轮转动带动啮合的小锥齿轮转动，小齿轮与发电机转轴连接，带动发电机发电，将风能转化为叶片的机械能，最终成为电能。本实用新型将风能转化为机械能采用的是风推动叶轮叶片，促使叶片旋转并不断横切风流。一般空气动力包括两部分，一部分是当气流绕物体流动时，物体表面的流动速度发生变化引起气流压力的变化，从而对物体产生合成的压力；另一部分是气流绕物体流动时，在物体附面层内由于气流黏性作用而产生摩擦力。将物体表面这两种力合成起来便得到一个合力，这个合力就是空气动力。所述圆柱形底座因所受两侧的力矩不等，所述底座发生转动，所述底座的转动带动所述圆锥齿轮大齿轮转动，所述圆锥齿轮小齿轮转动，带动所述发电机运转发电。

本实用新型创新部分设计为；当风向改变时，所述控制电机启动，带动所述第一、第二限位机构水平面内转动，带动偏心轴上端关节在力的作用下移动到相应位置，而法兰盘中间圆槽与偏心轴的下部关节转动卡接，使得偏心轴下端关节以中间关节对称相对于上端关节发生相应位移，偏心轴下端关节带动法兰盘中心位置改变，从而叶片组件桨距改变；叶片桨距改变，改变叶片与风向的夹角，增大风对叶片作用的合力，使适应风向变化，从而提高各个方向的风力的风能效率，最大限度利用风能，提高系统发电率的风力发电机。

所述的风力发电机，其特征是：所述转柱上安装的几组所述叶片，可以是2组、4组、6组等，但是2组叶片利用风力的效能最大，当叶片数量过多时反而会降低风能利用率，可以根据需要制造，使利用风力效能最大化，合理地安装在所述转柱四周，每组所述叶片能够根据生产、运输、安装方便的需要，包含多只所述叶片。

所述的垂直偏心轴风力发电机，其特征是：所述发电机能够根据需要选用垂直轴式发电机类型，所述加速箱能够根据需要，相应选择配套类型；每台风力发电机所安装的所述发电机的数量，能够根据需要选择安装1台或多台；安装多台时，能够根据风力的大小，自动控制需要工作的所述发电机的台数。

所述发电机发出的电，能够通过电缆，镇流器，蓄电池，逆变器后安全稳定地接入电网。

附图说明

图1是一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机的整体结构示意图；

图2是一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机的偏心轴组件示意图；

图3是一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机的输出限位机构示意图；

图4是一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机的变桨叶片机构示意图；

图5是一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机的承接外壳组件示意图。

图例说明：

偏心轴组件-1，第一限位机构组-1-1，轴筒-1-2，第二限位机构组-1-3，控制电机组-1-4，偏心轴-1-5，输出限位机构-2，法兰盘-2-1，移动连接螺栓组-2-2，承接壳体2-3，大锥齿轮-2-4，小锥齿轮-2-5，第一移动板组-2-6，第二移动板组-2-7，第二移动连接螺栓组2-8，变桨叶片机构-3，仿生叶片-3-1，叶片连接轴-3-2，连接导轨-3-3，承接外壳组件-4，输入端壳体-4-1，中部壳体-4-2，输出端壳体-4-3。

具体实施方式

实施例：

如图所示，本实用新型提供了一种垂直轴风力发电机，包括输入端壳体4-1，输入端壳体4-1顶端设置有输出端壳体4-3，输出端壳体4-3内安装有大锥齿轮2-4，大锥齿轮2-4与小锥齿轮2-5传动连接，输出端壳体4-3下连接有叶片连接轴3-2，叶片连接轴3-2与仿生叶片3-1连接，当风力足够时，风带动仿生叶片3-1转动，仿生叶片3-1通过连接导轨3-3与法兰盘2-1连接，仿生叶片3-1转动带动叶片连接轴3-2转动，叶片连接轴3-2转动带动输入端壳体4-1和承接壳体2-3转动，承接壳体2-3内开设有与大锥齿轮2-4对应的卡槽，当承接壳体2-3转动时大锥齿轮2-4随之转动，同时大锥齿轮2-4带动与之啮合的小锥齿轮2-5转动，从而实现风力发电功能；

进一步的是，大锥齿轮2-4内有偏心轴1-5，偏心轴1-5上端转动卡接有轴筒1-2，轴筒1-2与第一限位机构组1-1传动连接，第二限位机构组1-3与第一限位机构组1-1传动连接，控制电机1-4与第二限位机构组1-3传动连接，控制电机1-4启动时，使得第二限位机构组1-3在水平面内转动，第二限位机构组1-3带动第一限位机构组1-1发生位移，第一限位机构组1-1通过轴筒1-2使得被连接的偏心轴1-5上端在力的作用下移动到相应位置；

更进一步的是，承接壳体2-3内部中轴与偏心轴1-5的中轴转动卡接，输入端壳体4-1内安装法兰盘2-1，法兰盘2-1与偏心轴1-5底端转动卡接，法兰盘2-1下表面固定有连接导轨3-3，叶片连接轴3-2与仿生叶片3-1和连接导轨3-3无滑动连接，当风向改变时，控制电机1-4启动，带动第一限位机构组1-1和第二机构限位组1-3移动，使得轴筒1-2位置改变，导致偏心轴1-5上端发生位移，由于偏心轴1-5中轴与承接壳体2-3内部中轴卡接固定，最终使得偏心轴1-5底端发生相应位移，带动法兰盘2-1中心位置改变，仿生叶片3-1桨距改变，从而达到更高效利用风能的目的；

更进一步的是，法兰盘2-1上方固定有第一移动板组2-6、第二移动板组2-7，第一移动板组2-6，第二移动板组2-7通过第一移动连接螺栓组2-2相连，第一移动版组2-6与承接壳体2-3下端面重合，法兰盘2-1-通过第二移动连接螺栓组2-8与第二移动板组2-7滑动连接，通过上述结构与连接，使得法兰盘2-1能够在保持水平的前提下移动，从而实现变桨距功能。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机，包括偏心轴组件、输出限位机构、变桨叶片机构、承接外壳组件，其特征在于，所述偏心轴组件包括第一限位机构组、轴筒、第二限位机构组、控制电机组、偏心轴，所述输出限位机构包含法兰盘、移动连接螺栓组、承接壳体、大锥齿轮、小锥齿轮、第一移动板组、第二移动板组、第二移动连接螺栓组，所述变桨叶片机构包括仿生叶片、叶片连接轴、连接导轨，所述承接外壳组件包括输入端壳体、中部壳体、输出端壳体，所述输入端壳体顶端设置有所述输出端壳体，所述输出端壳体内安装有所述大锥齿轮，所述大锥齿轮与所述小锥齿轮传动连接，所述承接外壳组件下连接有叶片连接轴，所述叶片连接轴与仿生叶片连接，风带动所述仿生叶片转动，所述仿生叶片通过连接导轨与法兰盘连接，所述仿生叶片转动带动所述叶片连接轴转动，所述叶片连接轴转动带动所述输入端壳体和承接壳体转动，所述承接壳体内开设有与所述大锥齿轮对应的卡槽，当所述承接壳体转动时大锥齿轮随之转动，所述大锥齿轮也带动所述小锥齿轮同步转动。

2.根据权利要求1所述的一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机，其特征在于，所述大锥齿轮内有偏心轴，所述偏心轴上端转动卡接有轴筒，所述轴筒与第一限位机构组传动连接，所述第一限位机构组与第二限位机构组传动连接，所述第二限位机构组与控制电机传动连接，所述控制电机启动时，使得所述第二限位机构组在水平面内转动，所述第二限位机构组带动所述第一限位机构组发生位移，所述第一限位机构组通过轴筒使得被连接的所述偏心轴上端在力的作用下移动到相应位置。

3.根据权利要求2所述的一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机，其特征在于，所述承接壳体内部中轴与所述偏心轴的中轴转动卡接，所述输入端壳体内安装法兰盘，所述法兰盘与所述偏心轴底端转动卡接，所述法兰盘下表面固定有连接所述导轨，所述叶片连接轴与所述仿生叶片以及所述导轨无滑动连接，当风向改变时，所述控制电机启动，带动所述第一限位机构组和第二机构限位组移动，使得所述轴筒位置改变，导致所述偏心轴上端发生位移，所述偏心轴中轴与所述承接壳体内部中轴卡接固定，使得所述偏心轴底端发生相应位移，所述法兰盘中心位置也改变，同时所述仿生叶片桨距改变。

4.根据权利要求1所述的一种可变桨距偏心垂直轴风力发电机，其特征在于，所述法兰盘上方固定有第一移动板组、第二移动板组，所述第一移动板组和所述第二移动板组通过第一移动连接螺栓组相连，所述第一移动板组与所述承接壳体下端面重合，所述法兰盘通过第二移动连接螺栓组与所述第二移动板组滑动连接。