CN220687483U - 一种垂直轴自适应风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种垂直轴自适应风力发电机，主要提供了一种可调节叶片组件长度、可根据风力大小保持较佳发电效率且安全性高的垂直轴自适应风力发电机。本实用新型包括机座外壳、旋转组件以及若干组叶片组件，所述机座外壳内部安装有相互电连接的控制器、发电机，所述旋转组件位于所述机座外壳的上部，所述旋转组件包括旋转杆和旋转轴，所述旋转杆与所述机座外壳之间安装有轴承；所述叶片组件包括至少一组相互滑动配合的电动推杆、伸缩杆，所述伸缩杆的外端部固定安装有叶片。该实用新型结构简单，便于维护，可根据风力大小适当调整叶片伸出长度，保持较佳发电效率，且不易受损，有效提高设备使用寿命。本实用新型广泛适用于风力发电领域。

Description

一种垂直轴自适应风力发电机

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，具体涉及一种垂直轴自适应风力发电机。

背景技术

风力发电正在世界上掀起一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会造成环境污染，是一种环保的能源获得方式。风力发电主要由三个因素影响，一是扇叶的受风面积，二是电机的转速，三是空气动力学。受风面积影响功率、转速影响发电效率、空气动力学影响空气利用率。

一般设计风力发电机，确定好功率后再根据当地的平均风速推算出受风面积，进而完成后续的结构设计。所以成品的风力发电机的受风面积是不会变动的。而电机发电功率与转速的关系曲线基本上是正比，但电机的设计额定功率的额定转速一般取某定值，超过额定转速时电机的发电功率确实能提高，但长时间超负荷运作容易损坏电机及电流电压过高也容易损坏控制器。

现有的垂直轴风力发电机的转轴长度恒定，自然风力大小都是不固定的，导致风力发电机难以保持在一个最佳效率状态下进行发电工作，而当风大较大时，容易造成叶片、发电机以及控制器的损坏。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种可调节叶片伸缩长度、可保持较佳效率状态且安全性高的垂直轴自适应风力发电机。

为实现上述目的，本实用新型所述垂直轴自适应风力发电机所采用的技术方案是：

一种垂直轴自适应风力发电机，包括机座外壳、旋转组件以及若干组叶片组件，所述机座外壳内部安装有相互电连接的控制器、发电机，所述旋转组件位于所述机座外壳的上部，所述旋转组件包括旋转杆和旋转轴，所述旋转轴安装于旋转杆内部且下端穿过所述机座外壳与所述发电机传动连接，所述旋转杆与所述机座外壳之间安装有轴承；所述叶片组件包括至少一组相互滑动配合的电动推杆、伸缩杆，所述电动推杆与所述控制器电信号连接且一端固定安装在所述旋转杆的上端，所述伸缩杆的外端部固定安装有叶片。

进一步地，所述旋转组件顶端安装有避雷针，有利于提高装置安全性和可靠性。

进一步地，所述叶片组件数量为3组，相邻的所述电动推杆之间夹角为120°，有利于提高叶片总受风面积，使各叶片的在单位时间段受风量相同，且运转稳定性更佳。

进一步地，所述旋转杆与电动推杆之间设置有支撑杆，提高整个装置结构稳定性。

进一步地，所述叶片的上下两端部均安装有叶片端板，有利于提高风能转化效率。

进一步地，每组所述叶片组件包括2组相互滑动配合的电动推杆、伸缩杆，提高叶片组件的稳定性。

与现有的垂直轴发电机相比，本实用新型至少具有以下有益效果：

本实用新型提供的垂直轴自适应风力发电机中，与现有的风力发电机中的刚性固定叶片组件不同，本实用新型提供一种可调节叶片伸缩长度的叶片组件，在面对不恒定风力时，通过控制器判定当前转速，自适应改变叶片组件的长度，使得叶片组件旋转半径距离随之改变，从而调整半径距离达到调整转速的效果，使得转速尽量保持在额定转速内，使发电效率保持在较佳状态。同时避免在风力过大时，发电机转速长时间超过额定转速，从而损坏电机及控制器，提高了本实用新型的发电效率且保障装置安全性及延长使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中需要使用的附图做简单说明。

图1是本实用新型立体结构示意图；

图2为本实用新型主视图；

图3是沿图2中A-A线剖视图；

图4是沿图2中B-B线剖视图；

图5是所述叶片组件立体结构示意图；

图6是所述叶片组件局部结构示意图。

1、机座外壳，21、旋转杆，22、旋转轴，6、轴承，41、电动推杆，42、伸缩杆，51、叶片，3、避雷针，23、支撑杆，52、叶片端板。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型作进一步展开说明，但需要指出的是，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-4所示，一种垂直轴自适应风力发电机，包括机座外壳1、旋转组件以及若干组叶片组件，所述机座外壳1内部安装有相互电连接的控制器、发电机，所述旋转组件位于所述机座外壳1的上部，所述旋转组件包括旋转杆21和旋转轴22，所述旋转轴22安装于旋转杆21内部且下端穿过所述机座外壳1与所述发电机传动连接。所述旋转杆21与所述机座外壳1之间安装有轴承6，所述轴承6支撑旋转杆21的转动，减小转动摩擦力，延长装置的使用寿命。所述叶片组件包括至少一组相互滑动配合的电动推杆41、伸缩杆42，所述电动推杆41与所述控制器电信号连接且一端固定安装在所述旋转杆21的上端。所述旋转组件承载叶片组件的转动，同时将叶片组件转动的机械能传递给所述发电机，所述发电机通过旋转组件转动产生的机械能转化为电能，输出给外部电网或储存设备。所述伸缩杆42的外端部固定安装有叶片51，所述控制器通过监测发电机转速和输出电压等参数，控制伸缩杆42进行伸缩，进而控制叶片组件的伸出长度。

作为其中一个实施例，所述旋转组件顶端安装有避雷针3，可以防止雷击损坏发电机或其他设备，保护人员和设备的安全。通过避雷针3将雷电释放到地面，避免雷电对设备造成损害，提高设备使用的安全性和可靠性。

作为其中一个实施例，所述叶片组件的数量为3组，相邻的所述电动推杆41之间夹角为120°，有利于提高叶片51总受风面积，使各叶片51的在单位时间段受风量相同，提高风力转化率，可以使得叶片51在风的作用下能够更好地旋转，从而带动发电机发电。同时可以使得叶片51更好地适应风向的变化，提高发电机的工作效率和稳定性。进一步地可以减少叶片51之间的风力干扰，使得叶片51之间的风力作用更加均匀，从而延长了发电机的使用寿命。

如图5所示，作为其中一个实施例，所述旋转杆21与电动推杆41之间设置有支撑杆23，主要作用是增加叶片51的稳定性和减少叶片51的振动。支撑杆23可以使得叶片51在旋转过程中更加稳定，减少因叶片51振动而产生的噪音，同时也可以减少叶片51的磨损和损坏，延长设备的使用寿命。

如图6所示，作为其中一个实施例，所述叶片51的上下两端部均安装有叶片端板52，有利于叶片51限制空气流动的泄漏，使得叶片产生更大的气流和气压，叶片端板52可以在叶片51末端形成一个封闭的空气室，限制空气从叶尖处泄漏，从而增加了转化的效率，此外，叶片端板52也可以减少扇叶在运转时产生的噪音，提高了使用的舒适性

作为其中一个实施例，每组所述叶片组件包括2组相互滑动配合的电动推杆41、伸缩杆42，提高叶片组件的稳定性。

垂直轴自适应风力发电机的转速监控可以有多种形式，如霍尔值变化速度等。叶片51受风运动时，通过叶片组件带动旋转杆21绕旋转轴22转动，从而带动机座外壳1内部的发电机转动工作发电，通过控制器监控霍尔值变化速度从而推算出发电机转速。

风速在最佳值X时，系统保持半径距离恒定在初始半径。在系统判断风速变大超过X时，控制电动推杆41伸长，从而调整发电机的转速不受风力变大而增快。在系统判断风速变小低于X时，控制电动推杆41缩短，从而调整发电机的转速不受风力变小而减慢。

以上对本实用新型的较佳实施例进行了具体说明，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构变化，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种垂直轴自适应风力发电机，包括机座外壳(1)、旋转组件以及若干组叶片组件，所述机座外壳(1)内部安装有相互电连接的控制器、发电机，其特征在于：所述旋转组件位于所述机座外壳(1)的上部，所述旋转组件包括旋转杆(21)和旋转轴(22)，所述旋转轴(22)安装于旋转杆(21)内部且下端穿过所述机座外壳(1)与所述发电机传动连接，所述旋转杆(21)与所述机座外壳(1)之间安装有轴承(6)；所述叶片组件包括至少一组相互滑动配合的电动推杆(41)、伸缩杆(42)，所述电动推杆(41)与所述控制器电信号连接且一端固定安装在所述旋转杆(21)的上端，所述伸缩杆(42)的外端部固定安装有叶片(51)，所述叶片(51)的上下两端部均安装有叶片端板(52)。

2.根据权利要求1所述的一种垂直轴自适应风力发电机，其特征在于：所述旋转组件顶端安装有避雷针(3)。

3.根据权利要求1所述的一种垂直轴自适应风力发电机，其特征在于：所述叶片组件的数量为3组，相邻的所述电动推杆(41)之间夹角为120°。

4.根据权利要求1所述的一种垂直轴自适应风力发电机，其特征在于：所述旋转杆(21)与电动推杆(41)之间设置有支撑杆(23)。

5.根据权利要求1所述的一种垂直轴自适应风力发电机，其特征在于：每组所述叶片组件包括2组相互滑动配合的电动推杆(41)、伸缩杆(42)。