[实用新型]叶片转角可变垂直轴风力发电机

说明书

技术领域：

本实用新型属风能发电领域，涉及一种叶片转角可变垂直轴发电机。

背景技术：

风力发电机因其没有燃料问题也不会产生辐射或空气污染等特点，已成为一项具有相当大的发展潜力的可再生能源。风力发电是将风能转换为机械能的动力机械，又称风车。目前，常见风力机的类型按照风力机风轮转轴与风的位置，分为水平轴风力机和垂直轴风力机。水平轴风力机的工作原理是：风轮围绕一个水平轴旋转，且风轮的旋转平面与风向垂直。风轮上的叶片是径向安置的，与旋转轴相垂直，并与风轮的旋转平面成一个角度。而垂直轴风力机与之相反，风轮围绕一个垂直轴旋转，相对于传统的水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机具有设计方法先进、风能利用率高、起动风速低、无噪声等众多优点，而且垂直轴风力机不存在“对风损失”的问题，其风能利用率完全有可能超过水平轴风轮。但在实际运转中，现有的垂直轴风力机因叶片与支架固定，因此，在叶轮绕主轴旋转的过程中，未能使叶片始终迎风，出现做负功的现象。这就不能使风能的效率得到充分利用。

发明内容：

本发明的目的在于对已有技术存在的缺陷进行改进，提供一种叶片角度可变的垂直轴发电机，充分高效的利用风能发电。

为达到上述目的，本实用新型的构思是：在风力机上设计传动比为1∶2的圆锥齿轮、传动轴传动机构，实现叶片转角变化是叶轮的0.5倍，并且方向相反，达到整个过程(除一个特定角度不做功)都是做正功。

工作原理及过程如下：如附图中图1所示，为一叶片转角可变的垂直轴风力发电机的叶片旋转情况。假设位置A为初始位置，叶片两端1’2’相对处于水平位置，当风轮围绕着垂直轴旋转的同时，叶片以1∶2的传动比绕着旋转轴自转，故当叶轮绕主轴转360°时，叶片只转过180°。在B位置，叶片两端1’2’相对处于45°位置。可知，在D→A→B区域上，叶片所承受到的风力对主轴产生了顺时针的力矩，驱动叶轮旋转，即风力对叶片做正功。在B→C→D的区域上，由于叶片角度的调整仍然对主轴产生了一个顺时针力矩，使B→C→D区域上的每一个位置做正功。特别地，在C位置上，叶片正好处于90°位置，与风向平行，叶片基本不受力，不产生力矩。此时，在叶轮绕主轴旋转一周的过程中完全取消了风力对叶片做负功的现象。

如附图中图2中所示，假设风向固定、风使整个机架做如图顺时针旋转，则使得此时主 轴上第一锥齿轮z1不动，啮合传动后有第二锥齿轮z2方向向上，第三锥齿轮z3向下转动，经过各自传动轴传递运动使得第四锥齿轮z4向上，第五锥齿轮z5向下转动，通过各自锥齿轮啮合使第五锥齿轮z5、第七锥齿轮z7同时向右转动。达到使叶片自转与支架旋转方向相反的目的。其中需要将第四锥齿轮z4和第五锥齿轮z5，第六锥齿轮z6和第七锥齿轮z7两对锥齿轮的传动比1∶2，达到转速为叶轮的0.5倍的目的。

在叶轮上的齿轮4驱动小齿轮，增速后带动直流发电机1，实现发电功能。

根据上述实用新型结构的构思，本实用新型专利采用：

一种叶片转角可变垂直轴风力发电机，包括：直流电机、主轴以及构成风机的叶轮和叶片，其特征在于：

1)叶片上下端各有一个短轴分别通过轴承与所述叶轮转动连接；

2)叶片一端的短轴上固定安装第五锥齿轮z5、第七锥齿轮z7，第五锥齿轮z5与第四锥齿轮z4啮合、第七锥齿轮z7与第六锥齿轮z6啮合，第四锥齿轮z4、第六锥齿轮z6安装在传动轴的一端，该传动轴的另一端安装第二锥齿轮z2、第三锥齿轮z3，该两个锥齿轮与第一锥齿轮z1啮合，该第一锥齿轮z1安装在主轴上。

上述叶片自转转速是所述叶轮公转转速的0.5倍，并且转向相反。

上述第五锥齿轮z5、第七锥齿轮z7与第四锥齿轮z4、第六锥齿轮z6之间的传动比i＝2，所述第二锥齿轮z2、第三锥齿轮z3与第一锥齿轮z1之间的传动比i＝1。

上述主轴通过轴承竖直安装在底座上，上端固定连接一个对风装置10；所述叶轮通过轴承与所述主轴转动连接；所述叶轮同心固定连接一个大齿轮4，该大齿轮与一个小齿轮啮合，该小齿轮与所述直流电机1的转轴固定连接。

本实用新型采用叶片与叶轮转动连接，并通过锥齿轮传动机构使叶片自转与公转相关联，使叶片在叶轮转动中做正功，从而提高风能利用率。

附图说明：

图1是本实用新型的叶片旋转原理图。

图2是本实用新型机构传动原理图。

具体实施方式

实用新型的优选实施例结合附图说明如下：