[实用新型]一种风力发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及发电技术领域，尤其是涉及一种风力发电装置。

背景技术

由于石油、煤炭资源的日益紧缺以及火力发电所造成的空气污染日益严重，因此，风力发电越来越受到重视，其不仅无污染，而且取之不尽用之不竭。风力发电的基本原理是利用一个可捕捉风能的风叶将风能转换成风叶转动的机械能，然后通过相应的增速机构带动发电机运转发电。目前，风力发电的风叶转轴通常是水平放置的，例如，在中国专利文献上公开的一种“风力发电机”，公开号为CN1811176A，其中的风叶采用的是具有三个叶片的风叶，而风叶的转轴水平放置。此类风力发电装置存在如下问题：由于风叶需要一定方向的风才能正常有效地工作，而风力发电装置在工作时风向会不断地改变，因此，一方面使风能无法得到完全充分的利用，同时造成风力发电时输出功率的不稳定。为此，人们又发明了一种风叶转轴竖直布置的风力发电装置，其中风叶的叶片围绕竖直的转轴等间距布置，从而使风叶可捕捉不同方向的风能。例如，在中国专利文献上公开的另一种“风力发电机”，公布号为CN101806284A，包含一发电模块、一连接轴与复数片的扇叶，其中，发电模块是一可旋转的风力发电机模块，连接轴竖直地设置在发电模块土，复数片的扇叶则呈轴向并以环状配置方式平衡地分布在发电模块的外侧，并且在各扇叶上段与下段处分别朝连接轴方向伸出至少一连接叶片，各扇叶的至少一连接叶片是连接于连接轴上。当扇叶受风力作用旋转时，带动发电模块一并旋转并产生电能。此类风力发电装置虽然可接受来自各个方向的风能，但是仍然存在如下问题：由于发电时风速会有变化，从而导致风叶的转动速度产生变化，进而使输出的电能的电压、功率不稳定，波动范围大，甚至当风速超过一定值时，风力发电装置出于安全考虑只能停止工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有的风力发电装置所存在的输出电能的电压、功率不稳定、波动范围大、供电质量差的问题，提供一种能降低风速对风叶转速的影响从而使输出电压和功率波动范围小、供电质量好、并且无需因风速过大而停机的风力发电装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种风力发电装置，包括风叶、由风叶驱动的发电机，所述风叶包括中间竖直的转轴，在转轴的上下两端分别同轴地设有圆形的支承板，在转轴的周围绕圆周方向等间距地设有若干竖直布置的叶片，所述叶片的横截面在转轴的径向上由内至外逐渐向一侧倾斜，叶片上远离转轴中心的外侧边的上下两端分别转动连接在转轴上下两端的支承板上，叶片通过转动限位结构形成一个转动初始位置，并通过定位弹簧弹性地定位在转动初始位置，风叶的转轴通过增速机构与发电机相连接。

本实用新型的风力发电装置中叶片是竖直地呈圆环形等间距布置的，因而可接受任意方向的风力，从而可提高风能的利用效率。由于叶片是转动连接在上下两块支承板上的，并通过定位弹簧弹性地定位在转动初始位置，随着风叶的转动，倾斜的叶片会形成一个离心力。当风速超过额定风速时，叶片的离心力迅速增大，离心力在叶片的转动方向上的分力所形成的转动扭矩大于定位弹簧的弹力所形成的阻力矩，叶片绕着远离转轴中心的外侧边向外转动，此时相邻的叶片之间的内外侧边相互靠近，相邻叶片之间的空隙减小，从而使风力对风叶形成的转动扭矩降低，进而使风叶的转速降低，并维持在一个稳定的转速范围内。由于离心力的大小和转速的平方成正比，因此，当风叶的转速稍有提高时，叶片的离心力即大幅提高，从而使风力对风叶所产生的扭矩快速降低以回复到一个正常的变化范围。因而可有效地稳定发电机的输出电压和输出功率，提高供电质量，进而可直接输出供电，并且无需因风速过大而停机。特别是，离心力在叶片的转动方向上的分力会随着叶片的向外转动而逐渐增大，因此，叶片在风速增大时可快速地向外转动，从而对风叶的转速形成反向抑制，从而确保发电机的输出电压维持在在一个稳定的范围内。

作为优选，所述风叶的外面竖直地设有6个固定的导风板，导风板围绕风叶的转轴呈环形等间距分布，导风板的横截面在转轴的径向上由内至外向着风叶的叶片倾斜方向一侧倾斜，从而在两个相邻的导风板之间形成一个与转轴的径向具有倾斜角度的导风口。

6个导风板两两之间即可构成6个具有倾斜角度的导风口，此时风叶的一侧的大部分风力被倾斜的导风板阻挡在风叶外，而风叶另一侧的风力则被导风口引导进入到风叶内，从而有利于风力更好地驱动风叶转动。