[发明专利]一种防台风自动变体的阻力型风力机及其自动变体方法

说明书

本发明公开了一种防台风自动变体的阻力型风力机，垂直轴阻力型风力机，具有不受风向影响、结构简单、便于制造和维护等优点。为了充分利用风能发电，风力发电机往往安置在海边或盛行大风等场地。但是强烈的台风往往对风力发电机的结构危害很大，如撕裂风力机叶片，折断风力机支杆。阻力型风力机虽然结构简单，制造和维护方便，但是难于承受台风或飓风的威胁。为了既能利用大风处的风能，又能防止台风的侵害，本发明设计了一种防台风自动变体的阻力型风力机，它能够通过所设计的一套特种变形机构，在发生台风时，自动将风轮叶片变为密切闭合的旋成椭球体状态，从而大大减小台风对风力机的破坏力。

技术领域：

本发明涉及一种风力发电装置，尤其涉及一种防台风自动变体的阻力型风力机及其自动变体方法，属于风力发电机领域。

背景技术：

目前垂直轴(即风力机转轴沿垂直方向)阻力型风力发电机受到重视，是因为其具有不受风向影响、小风可以启动、结构简单、便于维护等优点。但现有的垂直轴阻力型风力发电机的叶片结构，在台风作用下容易损坏。

为了解决正常风速下阻力型风力发电机可以工作、而在台风时能自动实现风轮变体，防止台风对风力机的危害，特提出一种特殊的防台风自动变体的阻力型风力机。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供种防台风自动变体的阻力型风力机及其自动变体方法，其可解决台风对于阻力型风力发电机结构损害的问题。

本发明采用如下技术方案：一种防台风自动变体的阻力型风力机，包括支柱、阻力型风轮和自动变体系统；

所述阻力型风轮包括等角度环绕支柱的四个叶片，所述阻力型风轮的叶片形状设计为一个旋成椭球面的四分之一瓣面；

所述自动变体系统包括台风感知与报警装置以及风轮变体执行机构，所述台风感知与报警装置包括风速仪、无线发射模块和信号接收模块，所述风轮变体执行机构包括变体机构和叶片，所述变体机构包括撑杆、万向接头、步进电机、电机驱动板、导引齿轮和弧形齿条，所述弧形齿条与叶片固定连接，所述导引齿轮与弧形齿条啮合，所述导引齿轮与步进电机中心轴连接，所述步进电机与电机驱动板电线接头连接，所述万向接头一端与导引齿轮中心轴连接，另一端与撑杆连接，所述无线发射模块安装于风速仪的下面，所述信号接收模块安装在电机驱动板上；

所述阻力型风轮的叶片在执行风力发电工作状态时，叶片的弦线与支柱垂直，4个叶片同转向等转角90°设置，在风力作用下左右叶片的阻力不等，阻力型风轮转动带动发电；在台风状态时，叶片由于变体机构的作用，由叶片弦向与支柱外圆垂直状态转为绕支柱的旋成椭球面的一瓣面，并且四个叶片合成一个密切的旋成椭球面。

进一步地，叶片展开时，撑杆的角度与叶片弦向呈逆时针15°定位状态。

进一步地，叶片展开时，叶片的弦向与支柱垂直。

进一步地，叶片合拢时，撑杆的角度与叶片弦向呈逆时针45°定位状态。

进一步地，叶片合拢时，叶片的凹面弦线垂直正对支柱。

进一步地，设叶片最大截面处的半径为r，弧形齿条确定尺寸为半径r时的60°弧长，展开工作状态时的撑杆角度，是与叶片弦向呈逆时针15°。

进一步地，所述弧形齿条的截面设计为双向U槽形，弧形齿条在U槽的内底部，所述导引齿轮在U槽内，并与弧形齿条相啮合。

进一步地，还包括滚轮，所述滚轮内侧与U槽的向心面接触，所述滚轮的铰支中心轴与撑杆固定连接。

进一步地，所述叶片的上下两头的设有与支柱外圆密合的圆弧缺口。

本发明还采用如下技术方案：一种防台风自动变体的阻力型风力机的自动变体方法，步骤如下：