[发明专利]垂直轴风力发电机桨叶的回转半径调节机构及垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明属于垂直轴风力发电机领域，具体地说，尤其涉及垂直轴风力发电机桨叶回转半径的调节机构及垂直轴风力发电机。 

背景技术

垂直轴风力发电机桨叶的回转半径是桨叶到其回转中心的半径值，目前垂直轴风力发电机桨叶的回转半径在设计时便已经确定，不可调节，且该设定的回转半径值与额定风速、切出风速及风力发电机的额定功率密切相关。另外，风力发动机的输出功率与桨叶的实际回转半径及实际风速呈正相关。在日常运行过程中，我们发现实际风速常常与额定风速、切出风速有很大差异。 

当实际风速较低时，高垂直轴风力发电机启动比较困难，此时如果能适当增大桨叶的回转半径来提高垂直轴风力发电机的启动扭矩，就可有效解决启动难的问题，同时还可以将这种低风速加以利用，扩大了风速利用范围。 

当实际风速介于额定风速和切出风速之间的时候，受电机容量等等因素的限制需要将风力发电机的输出功率稳定在其额定功率附近，而现有结构无法根据实际风速来适应性地调节桨叶的回转半径，进而 导致风力发电机的输出功率与其额定功率偏差较大，这样就会对电网产生较大的冲击。此时普通无变半径的垂直轴风力发电机只能强制停机、停止发电，但这样又会大量浪费风能资源；而本发明有利于提高垂直轴风力发电机发电功率的稳定性、高负载下的安全性、不同风速情况的适应性，以及扩大对风速的利用范围。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种垂直轴风力发电机桨叶的回转半径调节机构，它能够调节风力发电机桨叶的回转半径。 

本发明的技术方案如下：一种垂直轴风力发电机桨叶的回转半径调节机构，包括竖直设置的桨叶(1)，多片该桨叶分布在同一圆周上，且各桨叶(1)的上、下部均分别套装有一个叶片箍(2)，其特征在于：在所述桨叶(1)所在圆的内侧设置动力组件、竖直管组件、执行组件、风机轮毂外壳(3)和主动锥齿轮(4)，其中风机轮毂外壳(3)对称设在所述竖直管组件的上、下端，在竖直管组件内设置所述动力组件，该动力组件包括动力装置(5)和竖直输出轴(6)，其中竖直输出轴(6)对称设在动力装置(5)的上、下方，并在动力装置(5)的带动下绕各自的轴心线转动，且两根竖直输出轴(6)远离动力装置的一端伸到对应的风机轮毂外壳(3)内，并在两伸入端均套装有所述主动锥齿轮(4)； 

在两个风机轮毂外壳(3)上均水平设有所述执行组件，该执行组件的位置与所述叶片箍(2)一一对应；所述执行组件包括丝杆(7)、从动锥齿轮(8)和导管(9)，其中丝杆(7)通过轴承支撑于对应的 所述风机轮毂外壳(3)上，且丝杆(7)的内端伸到风机轮毂外壳内，并在该伸入端套装所述从动锥齿轮(8)，该从动锥齿轮与所述主动锥齿轮(4)相啮合； 

所述导管(9)通过螺纹副套装于丝杆(7)的外部，该导管的外端与对应的所述叶片箍(2)固定连接，在所述动力装置(5)的带动下，各桨叶(1)可同步向外扩张或者朝内收拢，从而同步调节各个桨叶(1)的回转半径。 

安装本调节机构时，将下面一个风机轮毂外壳的下端与轮毂法兰盘连接，该轮毂法兰盘设在轮毂主轴的上端，该轮毂主轴位于风力发电机的上方，并通过联轴器与风力发电机的主轴相连。运行时，所述桨叶(1)在风能的作用下绕回转中心转动，从而带动风力发电机发电机发电。 

如附图1至5所示，需要调节桨叶(1)的回转半径时，启动动力装置(5)，该动力装置带动两根竖直输出轴(6)绕各自的轴心线自转，进而带动两个所述主动锥齿轮(4)转动，转动的两个主动锥齿轮(4)同时带动与之啮合的各个从动锥齿轮(8)同步转动，进而带动所述丝杆(7)转动，转动的丝杆(7)带动它上面的导管(该导管相当于螺母)同步沿该丝杆(7)轴向滑移，最终带动桨叶(1)在水平面内移动，且各个桨叶(1)实现联动，并同步向外扩张或者朝内收拢，从而同步调节各个桨叶(1)的回转半径。 

当实际风速较低时，高垂直轴风力发电机启动比较困难，此时如果能适当增大桨叶的回转半径来提高垂直轴风力发电机的启动扭矩， 就可有效解决启动难的问题，同时还可以将这种低风速加以利用，扩大了风速利用范围。