[发明专利]差动式摆叶垂直轴风力机

说明书

技术领域

差动式摆叶垂直轴风力机，属于垂直轴风力机设备领域。

背景技术

近年来，在我国风能发电产业已进入世界装机容量的最前列，但应用的机型比较单一，对风场条件要求比较严格，因此随着风能产业的不断发展，可利用的风场面积越来越少，甚至出现无地可用的窘境。

目前，我国主要的都是应用螺旋浆式水平轴风力机，这种风力机的优点是可在高风区，即高海拔、高山区等恶劣环境的高风能区工作。但为了降低风力发电成本，风力发电机组技术正朝着提高单机容量、减轻单位千瓦重量、提高转换效率的方向发展，单机容量可从千瓦级上升为兆瓦级，最大容量为5MW，其叶轮直径为124m，塔架高120m，这样就势必造成现有结构的风机出现重量越来越重，塔架越来越高，叶轮直径越来越大等问题。

因此，上述类型的风机对风能产业作出了巨大贡献，同时也存在不少的问题，其中主要的问题有：

（1）对风电场风力资源有严格要求，伴随着风能产业的急速发展，适合风机的场地将越来越少；（2）这种类型的风力机对于小型风机无商业竞争优势，大型风机造价昂贵，需要有雄厚的资金、设备、技术和人力资源储备，不利于推广，使中小企业难以涉足；（3）大型风机零件尺寸大，制造难度大，零件加工精度高，安装调试需专用大型吊装设备，增加了工作难度，不利于风电产业发展；（4）一次性投资大，风险大，回收投资周期长。

综上所述，研制一种能够充分利用低、中速风能区，发展适合我国情的风能的风力机势在必行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种的易于加工、制作，能够充分利用低、中速风能区的差动式摆叶垂直轴风力机。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该差动式摆叶垂直轴风力机，包括塔架、发电机和阻力叶片转动机构，所述的阻力叶片转动机构安装在塔架上方，阻力叶片转动机构与发电机连接，将风能转化为动能传递给发电机，其特征在于：所述阻力叶片转动机构包括旋转驱动器、交错安装在旋转驱动器上的多道转轴以及固定安装在转轴两端的风叶板；所述风叶板的重心偏离其转动轴线，同一转轴两端的风叶板之间的安装夹角为90°，在重力作用下，转轴两端的风叶板均与水平面呈45°夹角静置；阻力叶片转动机构与发电机之间设有增速机构。

在塔架上方设置旋转驱动器，通过旋转驱动器可同时安装多组转轴，并将多组转轴异面垂直设置，多组转轴可分别在旋转驱动器内自由转动，并且同一转轴两端同时安装风叶板，风叶板受到迎风阻力可同时带动与之固定连接的转轴一起旋转，阻力达到一定数值时可带动旋转器旋转，由此可见，该差动式摆叶垂直轴风力机属于阻力型风机，因此，同一转轴上两端的风叶板一端为迎风面时，另一端为顺风面，受到的风的阻力即转化为扭矩传递给发电机，可适用于中、低风速的风能区，扩大了风场使用范围，具有广泛适应性，为实现风力机联组、联片并网发电提供了广阔发展空间。

所述的旋转驱动器包括驱动盘和旋转架，所述驱动盘中部设有与增速机构输出轴连接的固定孔，驱动盘上方固定安装旋转架；所述旋转架上设置有多个转轴安装孔，转轴通过轴承可转动的安装在转轴安装孔内。

所述旋转架竖直方向上设有两个以上的转轴安装孔，所述的转轴安装孔为通孔，多条转轴分别穿过转轴安装孔上下平行设置，相邻转轴之间的夹角相同。

最简单的，所述旋转架上设置有两个转轴安装孔，两个转轴安装孔内水平安装有异面垂直的上转轴和下转轴。旋转架上可设置多组异面垂直的转轴安装孔，从而便于安装多条异面垂直的转轴，进而增加风叶板的数量，增加转动扭矩，充分利用风能，提高发电效率。

优选的，所述旋转架上自上而下等间距的设置有三个转轴安装孔，三个转轴安装孔内水平安装有三条转轴，相邻转轴之间的夹角为60°。

优选的，所述的旋转架上自上而下等间距的设置有四个转轴安装孔，四个转轴安装孔内水平安装有四条转轴，相邻转轴之间的夹角为45°。

所述的风叶板通过平键与转轴端部固定。同一转轴两端的风叶板受到迎风阻力时可发生旋转，可同时带动与之固定连接的转轴一起旋转，并在达到一定数值时带动旋转器旋转。

所述的风叶板为骨架式或折板式风叶板。

所述的同一转轴两端的风叶板之间的夹角为90度，风叶板的数量是转轴数量的两倍。同一转轴两侧的风叶板之间也设有一定的夹角，可使得该差动式摆叶垂直轴风力机不受风力方向的影响，可适用于任何方向的风能。