本實(shí)用新型涉及一種垂直風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別涉及一種自變角百葉式的垂直風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。

背景技術(shù)：

自然界風(fēng)力的利用已有很多成熟的技術(shù)，尤其近幾年在材料和制造技術(shù)、控制技術(shù)上得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，風(fēng)力利用效率不斷提高。目前的風(fēng)力機(jī)以水平形式為主，由于葉輪半徑的長(zhǎng)度大，使得風(fēng)力機(jī)必須安裝的離地面較高地方，土建基礎(chǔ)、構(gòu)架和建設(shè)投資都很大，并且系統(tǒng)維護(hù)困難。垂直風(fēng)力機(jī)是將主軸垂直于地面安裝，重心在下部，可安裝在地面任意高度或地下，安裝方便、土建基礎(chǔ)和構(gòu)架都很簡(jiǎn)單、系統(tǒng)維護(hù)方便、建設(shè)投資少。同時(shí)垂直風(fēng)力機(jī)對(duì)風(fēng)向不用識(shí)別和跟蹤系統(tǒng)，自動(dòng)獲得最大迎風(fēng)角既最大風(fēng)力。但現(xiàn)行垂直風(fēng)力機(jī)的工作原理是采用弧形葉面或葉面角變異而獲得的主軸兩側(cè)風(fēng)力差，拖動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，由于葉面形狀的約束，兩側(cè)風(fēng)壓差不可能很大，所以風(fēng)力轉(zhuǎn)化效率不夠高，轉(zhuǎn)換效率低是目前阻礙垂直風(fēng)力機(jī)發(fā)展的主要原因。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是為了提供一種可隨著風(fēng)向自動(dòng)變化葉片角度的、風(fēng)力轉(zhuǎn)化效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便的垂直軸逆程無(wú)風(fēng)阻風(fēng)力機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案，本實(shí)用新型包括立式風(fēng)輪、設(shè)在立式風(fēng)輪下方的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，立式風(fēng)輪包括風(fēng)輪軸，風(fēng)輪軸上設(shè)有上下兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)，旋轉(zhuǎn)盤(pán)的外側(cè)圓周均布多個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架的外側(cè)設(shè)有葉片組件，葉片組件通過(guò)葉片轉(zhuǎn)軸偏心設(shè)在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架上，旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架上設(shè)有用于限定葉片組件中葉片活動(dòng)范圍的限位裝置。

優(yōu)選地，風(fēng)輪軸下方通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，完成風(fēng)能的輸出。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)盤(pán)的外側(cè)圓周均布大于等于3個(gè)且為奇數(shù)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架包括上架和下架，上架和下架之間設(shè)有葉片轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架的上架、下架分別貫穿風(fēng)輪軸的上旋轉(zhuǎn)盤(pán)和下旋轉(zhuǎn)盤(pán)，且在旋轉(zhuǎn)盤(pán)的外側(cè)通過(guò)螺栓緊固連接。

優(yōu)選地，葉片組件為逆程無(wú)風(fēng)阻葉片組件，葉片組件中的葉片為百葉式。

優(yōu)選地，葉片轉(zhuǎn)軸上設(shè)有偏心葉片，葉片轉(zhuǎn)軸設(shè)在葉片的豎向三分之一處，葉片與葉片轉(zhuǎn)軸通過(guò)排列螺栓組連接。

優(yōu)選地，葉片旋轉(zhuǎn)軸之間的間距不大于葉片寬度的三分之二。

優(yōu)選地，葉片轉(zhuǎn)軸通過(guò)螺栓緊固連接在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架上架和下架之間。

優(yōu)選地，葉片組件的葉片開(kāi)閉區(qū)間約束在0-90°或0-120°范圍內(nèi)，葉片轉(zhuǎn)角起始點(diǎn)為近風(fēng)輪軸點(diǎn)，向遠(yuǎn)離風(fēng)輪軸方向旋轉(zhuǎn)90°或120°為終止點(diǎn)，終止點(diǎn)處設(shè)有限位裝置。

優(yōu)選地，所述限位裝置包括第一限位桿、第二限位桿和橫向限位桿，橫向限位桿設(shè)在葉片轉(zhuǎn)軸的下方，第一限位桿豎向設(shè)在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架的最外側(cè)葉片轉(zhuǎn)軸旁邊豎向設(shè)有第一限位桿，第一限位桿通過(guò)螺栓緊固連接在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架的上架和下架之間；第二限位桿豎向設(shè)在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架上除最外側(cè)葉片轉(zhuǎn)軸外的其余葉片轉(zhuǎn)軸旁邊，第二限位桿通過(guò)螺栓緊固連接在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架的下架上；第一限位桿、第二限位桿與橫向限位桿適配。

優(yōu)選地，所述葉片的材料選用鋁合金或鈦合金材料。

本實(shí)用新型專利的有益效果如下：

1、本實(shí)用新型專利采用的是自動(dòng)變化葉片角度的逆程無(wú)風(fēng)阻葉片組件，當(dāng)葉片處于動(dòng)力側(cè)時(shí)，因?yàn)闃?gòu)成葉片組的葉片是基于其葉片轉(zhuǎn)軸外偏心布設(shè)，由于相鄰葉片的三分之一區(qū)的限位作用使葉片無(wú)法沿葉片轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，依托葉片轉(zhuǎn)軸軸承為自由狀態(tài)，至此葉片即處于橫向排列，與風(fēng)向完全垂直，使得葉片獲得最大風(fēng)能；當(dāng)葉片處于阻力側(cè)時(shí)，每個(gè)葉片葉根至葉尖方向，將一直保持與風(fēng)向平行，這樣，葉片在逆程或在阻力側(cè)，對(duì)風(fēng)力機(jī)總成所形成的風(fēng)阻就會(huì)最小，在葉片所涵蓋面積內(nèi)，風(fēng)力機(jī)獲得最大風(fēng)能；另外，本實(shí)用新型的葉片結(jié)構(gòu)使得風(fēng)輪軸兩側(cè)始終產(chǎn)生最大的風(fēng)力差，拖動(dòng)風(fēng)輪軸旋轉(zhuǎn)，葉片做成百葉式是為了在葉片變換角度時(shí)，單片葉片沖擊力較小，葉片可以選擇重量輕、耐腐蝕材料制造；因此，本實(shí)用新型風(fēng)力轉(zhuǎn)化效率高，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、投資小、安全等特點(diǎn)；

2、本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架等分的固定在旋轉(zhuǎn)盤(pán)的外側(cè)圓周，分組數(shù)為奇數(shù)，有利于整個(gè)系統(tǒng)受力均衡；

3、本實(shí)用新型將葉片轉(zhuǎn)軸偏心固定于葉片的三分之一處，一方面偏心設(shè)置有利于加快葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，另一方面葉片的三分之一區(qū)可在工作區(qū)間內(nèi)完成對(duì)相鄰葉片的三分之二區(qū)的限位工作，使得葉片完成最大做功；

4、本實(shí)用新型設(shè)置限位裝置，一方面可以限定葉片的活動(dòng)范圍，另一方面還可完全吸收葉片換向時(shí)的沖擊力，延長(zhǎng)葉片運(yùn)轉(zhuǎn)壽命。

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)用新型一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1實(shí)施例的工作示意圖；

圖3為本實(shí)用新型另一種實(shí)施例的工作示意圖；

圖4為葉片組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖5中A部放大圖；

其中，1-立式風(fēng)輪，2-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，3-風(fēng)輪軸，4-旋轉(zhuǎn)盤(pán)，5-旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架，6-葉片，7-葉片轉(zhuǎn)軸，8-第一限位桿，9-第二限位桿，10-橫向限位桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

如圖1-5所示，本實(shí)用新型包括立式風(fēng)輪、設(shè)在立式風(fēng)輪下方的發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，立式風(fēng)輪包括風(fēng)輪軸，風(fēng)輪軸上設(shè)有上下兩個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)，旋轉(zhuǎn)盤(pán)的外側(cè)圓周均布多個(gè)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架，旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架的外側(cè)設(shè)有逆程無(wú)風(fēng)阻葉片組件，葉片組件中的葉片為百葉式，葉片組件通過(guò)葉片轉(zhuǎn)軸偏心設(shè)在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架上，葉片轉(zhuǎn)軸上設(shè)有偏心葉片，葉片轉(zhuǎn)軸設(shè)在葉片的豎向三分之一處，葉片與葉片轉(zhuǎn)軸通過(guò)排列螺栓組連接，葉片旋轉(zhuǎn)軸之間的間距不大于葉片寬度的三分之二；旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架包括上架和下架，上架和下架之間設(shè)有葉片轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架的上架、下架分別貫穿風(fēng)輪軸的上旋轉(zhuǎn)盤(pán)和下旋轉(zhuǎn)盤(pán)，且在旋轉(zhuǎn)盤(pán)的外側(cè)通過(guò)螺栓緊固連接，旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架上還設(shè)有用于限定葉片組件中葉片活動(dòng)范圍的限位裝置。所述限位裝置包括第一限位桿、第二限位桿和橫向限位桿，橫向限位桿設(shè)在葉片轉(zhuǎn)軸的下方，第一限位桿豎向設(shè)在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架的最外側(cè)葉片轉(zhuǎn)軸旁邊豎向設(shè)有第一限位桿，第一限位桿通過(guò)螺栓緊固連接在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架的上架和下架之間；第二限位桿豎向設(shè)在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架上除最外側(cè)葉片轉(zhuǎn)軸外的其余葉片轉(zhuǎn)軸旁邊，第二限位桿通過(guò)螺栓緊固連接在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架的下架上；第一限位桿、第二限位桿與橫向限位桿適配。

風(fēng)輪軸下方通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，完成風(fēng)能的輸出。

所述旋轉(zhuǎn)盤(pán)的外側(cè)圓周均布3或5或7個(gè)奇數(shù)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架；便于整個(gè)立式風(fēng)輪的受力均衡。

所述葉片轉(zhuǎn)軸通過(guò)螺栓緊固連接在旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架上架和下架之間，葉片組件的葉片開(kāi)閉區(qū)間約束在0-90°或0-120°范圍內(nèi)，葉片轉(zhuǎn)角起始點(diǎn)為近風(fēng)輪軸點(diǎn)，向遠(yuǎn)離風(fēng)輪軸方向旋轉(zhuǎn)90°或120°為終止點(diǎn)，終止點(diǎn)處設(shè)有限位裝置。

所述葉片的材料選用鋁合金或鈦合金材料。

如圖2、圖3所示，當(dāng)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架與風(fēng)向夾角為0°時(shí)，葉片組件的葉片與風(fēng)向平行；當(dāng)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架與風(fēng)向夾角為0-90°時(shí)，葉片組件的葉片由于相鄰葉片三分之一區(qū)的限位作用，葉片無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片全部閉合，此時(shí)葉片做功最大；當(dāng)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架與風(fēng)向夾角為90-240°時(shí)，葉片組件的葉片由于氣流原因，葉片與旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架之間形成一定角度，即限位裝置所能承受的最大角度90°或120°；當(dāng)旋轉(zhuǎn)風(fēng)力架與風(fēng)向夾角為240°-360°時(shí)，由于風(fēng)力原因，限位裝置不能達(dá)到滿載狀態(tài)，此時(shí)葉片與風(fēng)向完全平行，葉片產(chǎn)生最小的風(fēng)阻，兩側(cè)葉片的角度隨風(fēng)向自動(dòng)變化，在葉片所涵蓋面積內(nèi)，風(fēng)輪軸獲得最大風(fēng)動(dòng)力；本實(shí)用新型葉片組件的結(jié)構(gòu)使得風(fēng)輪軸兩側(cè)始終產(chǎn)生最大的風(fēng)力差，拖動(dòng)風(fēng)輪軸旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪軸下端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，完成風(fēng)能的輸出。

本實(shí)用新型工作時(shí)，當(dāng)葉片處于動(dòng)力側(cè)時(shí)，因?yàn)闃?gòu)成葉片組件的葉片是基于其葉片轉(zhuǎn)軸外偏心設(shè)置，并因相鄰葉片三分之一處的限位作用，且依托葉片轉(zhuǎn)軸軸承為自由狀態(tài)，至此葉片即處于橫向排列，與風(fēng)向完全垂直，使得葉片獲得最大風(fēng)能；當(dāng)葉片處于阻力側(cè)時(shí)，每個(gè)葉片葉根至葉尖方向，將一直保持與風(fēng)向平行，這樣，葉片在逆程或在阻力側(cè)，對(duì)風(fēng)力機(jī)總成所形成的風(fēng)阻就會(huì)最小，在葉片所涵蓋面積內(nèi)，風(fēng)力機(jī)獲得最大風(fēng)能。

上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型專利的實(shí)施方式做了詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型專利并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型專利宗旨的前提下作出各種變化。