[发明专利]可伸展式垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种发电领域的风力发电装置。

背景技术

垂直轴风车很早被应用到人类的生活中，它是中国最早期利用风能的一种形式。但是，垂直轴风力发电机的出现比水平轴风力发电机的出现要晚一些。由于人们普遍认为垂直轴的风能利用率低于水平轴风力发电机，因而导致垂直轴风力发电机长期得不到人们的重视。随着科学技术的不断发展和人类认识水平的不断提高，越来越多的组织机构和个人开始研究垂直轴风力发电机，并取得了很大的发展。现有的垂直轴风力发电机的叶片翼型是对称的，叶片的轴线和回转中心的轴线平行，这些叶片一般被固定在绕主轴旋转的圆周上，叶片和主轴是通过轮辐连接。当风吹过这些具有一定翼型的叶片时，就产生了绕垂直轴转动的力矩，使整个风轮转动。现有垂直轴风力发电机叶片的扫掠面积是不可调节的，很难适应于较宽的风速范围。

发明内容

本发明的目的在于提供通过增加叶片的展开和收拢机构实现自由伸展的可伸展式垂直轴风力发电机。

本发明的目的是这样实现的：

本发明可伸展式垂直轴风力发电机，其特征是：包括发电机、控制电机、螺母、主轴、以及安装在主轴上的制动装置、传动丝杠、叶片，传动丝杠连接控制电机，螺母安装在传动丝杠上，叶片通过轮辐安装在主轴上且通过支撑筋板连接螺母，螺母在传动丝杠上上下移动时，叶片通过轮辐和支撑筋板展开和收拢。

本发明还可以包括：

1、所述的传动丝杠有两个，两个传动丝杠围绕主轴对称布置，用齿形带将两个传动丝杠端部的齿轮连接起来，其中一个传动丝杠连接控制电机。

2、：所述的传动丝杠有四个，四个传动丝杠围绕主轴对称布置，用齿形带将四个传动丝杠端部的齿轮连接起来，其中一个传动丝杠连接控制电机。

3、还包括两个轴承，第一轴承固定在主轴上传动丝杠与主轴的连接处，第二轴承固定在螺母上并随螺母一起做上下直线运动。

4、所述的叶片至少为三个。

本发明的优势在于：本发明克服了现有风机叶片扫略面积不可调的问题，通过调整叶片的扫略面积，使所述的垂直轴风力发电机适应的风速范围加宽，增加垂直轴风力发电机的发电量。

附图说明

图1为本发明的叶片展开的示意图；

图2为本发明的叶片展开的俯视图；

图3为本发明的叶片收缩的示意图；

图4为本发明的A-A向的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～4，可伸展式垂直轴风力发电机是由发电机10、制动装置9、主轴6、叶片1和轮辐2等主要部件组成，其特点在于具有一定对称翼型的叶片1与主轴6平行且绕其均匀分布，轮辐2、主轴6和叶片1采用铰链连接。

叶片1在展开过程中，制动装置9将主轴6抱死，风轮、主轴6和发电机10停止旋转。

控制电机8带动传动丝杠5正向转动，螺母4向上做直线运动。支撑筋板3带动叶片1向外展开。叶片1、轮辐2和支撑筋3板围绕主轴6均匀分布，当叶片1伸展到指定位置时，控制电机8停止转动。制动装置9打开，风轮带动主轴6转动，风力发电机10在额定风速中工作。

当环境风速低于额定风速的极限值时，使控制电机8带动传动丝杠5继续正向转动，螺母4继续向上做直线运动。通过增大所述的可伸展式垂直轴风力发电机叶片1的扫掠面积，来实现叶轮对风能的最大捕获。

当环境风速高于额定风速的极限值时，使控制电机8带动传动丝杠5反向转动，螺母4向下做直线运动。通过减小所述的可伸展式垂直轴风力发电机叶片1的扫掠面积，将功率稳定在额定功率附近。在整个风力发电机的工作过程中，控制电机8可以控制旋转螺母4停留在主轴6上的任意位置。

在I、II两个位置增加两个轴承，轴承I内圈固定在主轴6上，轴承II的内圈固定在螺母4上，与螺母4一起做上下的直线运动，具体位置见图1。这两个轴承将主传动机构和控制机构分离。即当叶片1转动时，控制电机8可以控制叶片1的伸展和收拢，而不需要停止叶片1转动。控制机构有两套传到丝杠5和螺母4，用齿形带12连接两个传动丝杠5端部的齿轮11，控制机构可以通过这种方式保证两个传动丝杠5同向、同速、同步转动，见图4。

在实施中，发电机设置在可伸展式垂直轴风力发电机的主轴6下面。通过联轴器使其与主轴6相连接。为了达到最佳的空气动力学效果，小功率的可伸展式垂直轴风力发电机可以相应的把轮辐2、支撑筋板3、叶片1等相关部件尺寸缩小一些，但是对于大功率的可伸展式垂直轴风力发电机，可以把相应的轮辐2、支撑筋板3和叶片1等相关的部件尺寸加大，同时叶片1的数量也需要增多。