[发明专利]一种用于大型垂直轴风力机的横撑装置

说明书

一种用于大型垂直轴风力机的横撑装置，其属于风力发电领域。这种横撑装置包括固定横撑、可动横撑、连接轴和驱动机构，固定横撑通过连接轴连接可动横撑。该横撑装置具有连接叶片、提高自起性能以及降低转速的功能。在横撑结构上设置可动横撑，通过改变横撑的迎风面积来改变空气阻力，进而提高垂直轴风机在低风速静止状态下的起动力矩，同时降低在高风速条件下的转速，进而来实现提高自起性能、调节风力机转速的功能。该横撑装置能够解决垂直轴风机固有的气动性能差以及转速控制问题，同时能够在最大程度上减少附加设备对垂直轴风机整体结构以及气动性能的影响。

技术领域

本发明涉及一种用于大型垂直轴风力机的横撑装置，其属于风力发电领域。

技术背景

风能作为一种无污染、分布广，且不受时间限制的可再生能源，受到各国普遍重视。风能资源的开发利用主要通过风力机将风能转换为电能，目前主要使用的风力机包括水平轴风机和垂直轴风机两种，其中水平轴风机发展历史悠久，技术成熟。与传统的水平轴风机相比，垂直轴风机能够捕获来自各个方向的风能，而且无需偏航对风装置。同时垂直轴风机的发电系统可以布置在地面，方便维护保养。另外垂直轴风机运行的叶尖速比较小，能够有效降低风机运行过程中的气动噪声，因此垂直轴风机也被认为更加适合在城市环境中使用。

对风力机设计而言，一般需要考虑风机在低风速下的起动性能，即自起性能以及在高风速条件下的性能。升力型垂直轴风机的自起性能通常较差，需要用外界电机辅助来实现自起，或者使用阻力型风机来辅助起动。这两种方法往往造成了垂直轴风机结构上的复杂，同时也会提高成本。当风速超出额定风速时，风力机需要通过各种手段来控制转速，避免风轮飞车对叶片结构以及发电系统的破坏。针对垂直轴风机在低风速下自起性能差以及高风速条件下的转速控制问题，本发明提出了一种横撑设计形式，用于提高垂直风机的自起性能，同时可以控制垂直轴风机的转速。

发明内容

针对垂直轴风机在低风速下自起性能差以及高风速下的转速控制问题，本发明提供一种用于大型垂直轴风机的横撑装置。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种用于大型垂直轴风力机的横撑装置，风力机叶片通过流线型的固定横撑与转轴连接，所述固定横撑上设有流线型的可动横撑、连接轴以及驱动机构，固定横撑通过连接轴连接可动横撑；传动连杆的一端通过第一铰链连接可动横撑，另一端通过第二铰链连接驱动机构，驱动机构通过传动连杆让可动横撑绕连接轴展开或闭合。

所述驱动机构包含伺服电机、丝杠和与丝杠配合的丝母，所述传动连杆的一端通过第一铰链连接可动横撑，另一端通过第二铰链连接丝母，所述伺服电机驱动丝杠旋转，在丝杠上移动的丝母通过传动连杆让可动横撑绕连接轴展开或闭合。

所述驱动机构采用液压机构或气动机构，所述传动连杆的一端通过第一铰链连接可动横撑，另一端通过第二铰链连接液压机构或气动机构的驱动件，液压机构或气动机构的驱动件通过传动连杆让可动横撑绕连接轴展开或闭合。

所述固定横撑上在偏后的一侧设有至少一个可动横撑。

所述固定横撑上在偏后的两侧设有至少一对可动横撑,每对可动横撑通过各自的传动连杆与驱动机构铰链连接。

所述固定横撑上的尾端设有至少一个可动横撑。

本发明的有益效果是：这种用于大型垂直轴风力机的横撑装置包括固定横撑、可动横撑、连接轴和用于驱动可动横撑转动的驱动机构，固定横撑通过连接轴连接可动横撑。该横撑装置具有连接叶片、提高自起性能以及降低转速的功能，在横撑结构上设置可动横撑，通过改变横撑的迎风面积来改变空气阻力，进而提高垂直轴风机在静止状态下的起动力矩，同时降低在高风速条件下的转速，进而来实现提高自起性能、调节风力机转速的功能，能够最大程度的减少附加设备对垂直轴风机整体结构以及气动性能的影响。该横撑装置通过设置固定横撑用于连接风力机叶片和风机旋转轴，通过改变可动横撑的迎风面积，从而改变横撑在有风情况下的迎风阻力，进而提高垂直轴风机的起动性能，同时也可以用来控制风机在极端风速条件下的转速。