[发明专利]应用于垂直轴潮流能水轮机的可折叠式叶片装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种应用于垂直轴潮流能水轮机的可折叠式叶片装置及控制方法，该装置包括轮毂和多个叶片，叶片包括主叶片和折叠叶片，多个主叶片绕轮毂的外周周向均匀分布；每个主叶片远离轮毂的一端均设有折叠叶片，每个主叶片和相应的折叠叶片通过转轴转动连接，每个主叶片上均设有驱动组件；每个驱动组件和相应的转轴传动连接，驱动组件能够作用于转轴，使折叠叶片折叠。所以本发明只需要控制驱动组件，使折叠叶片折叠、伸展或完全展开，就能适应涨潮和退潮时潮流方向的变化，提高获能效率，所以不需要通过复杂变桨来提高获能效率。伸展或完全展开，适应涨潮和退潮时潮流方向的变化，提高获能效率。

技术领域

本发明属于水轮机技术领域，具体涉及一种应用于垂直轴潮流能水轮机的可折叠式叶片装置及控制方法。

背景技术

潮流能是潮水在水平运动时所含有的动能，又称海流能；潮流能具有随机性和间歇性，使得水轮机获能变化幅度大且不稳定。

单一的变桨距调节沿桨叶的纵轴旋转整个叶片，改变桨叶位置，控制能量吸收。但增加了变桨距装置，控制复杂；且频繁而大量的调，增大变桨伺服机构的疲劳与叶片载荷，增加故障机率。

传统垂直轴水轮机自启动能力差等问题，直接影响了潮流能的装置的平稳运行与开发效率在流速低于启动流速时，潮流能水轮机不能正常启动；而当风速超过切出流速时，水轮机必须停机自保，这严重影响了潮流能的利用。

目前的水轮机叶片为一体结构，这样叶片转动时，既受水流的推力，也受到水流的阻力，从而导致水流的动能利用率不高，导致发电效果差，实用性不强，不能满足人们的使用需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于垂直轴潮流能水轮机的可折叠式叶片装置及控制方法，解决现有技术中，水轮机叶片为一体结构，转向变桨技术需要对整个叶片进行调节，变桨复杂，导致水流的动能利用率不高，导致发电效果差技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：

一种应用于垂直轴潮流能水轮机的可折叠式叶片装置，包括轮毂和多个叶片，叶片包括主叶片和折叠叶片，多个主叶片绕轮毂的外周周向均匀分布；每个折叠叶片设置在主叶片远离轮毂的一端，每个主叶片和相应的折叠叶片通过转轴转动连接，每个主叶片上均设有驱动组件；每个驱动组件和相应的转轴传动连接，驱动组件能够带动转轴，使相应的折叠叶片转动。

通过设置驱动组件，驱动组件能够作用于转轴，使折叠叶片转动，所以本发明只需要控制驱动组件，使折叠叶片折叠、伸展或完全展开，就能适应涨潮和退潮时潮流方向的变化，提高获能效率，所以不需要通过复杂变桨来提高获能效率。

进一步的是，主叶片和折叠叶片的长度之比为1：(0.5～1)，此比例优化叶片质量分布和降低叶片质量，并保证叶片承受极限风载时各个部位受力安全。

进一步的是，折叠叶片为弧形板，克服了垂直轴水轮机自启动性能差，荷载波动大的缺点，提高垂直轴水轮机发电的稳定性。

进一步的是，驱动组件为两个；驱动组件包括电机，电机固定安装在主叶片上，电机的输出轴上安装有主动齿轮，转轴上相应位置固定套设有和主动齿轮啮合的从动齿轮。

通过启动电机，使主动齿轮转动，带动从动齿轮和转轴，使折叠叶片旋转。

进一步的是，转轴上沿转轴的长度方向间隔设置有四个连接件，相邻两个连接件之间距离相同；其中两个连接件分别安装在转轴的两端；连接件包括连接块和U型底座，连接块的另一端与U型底座铰接，转轴和连接块通过轴承转动连接，转轴和U型底座固连。

通过使四个连接件等间距安装在转轴上，当水轮机转动时，可以使转轴各部分承受均匀的外力。