[实用新型]竖直轴半阻力型风力机

说明书

本实用新型属于一种利用风力发电的机械装置。

目前使用的风力机，形式上可分为水平轴风力机和竖直轴风力机两种。水平轴风力机的特点是：能量转换效率高，输出功率大。但是这种风力机制造工艺复杂、成本高。竖直轴风力机结构简单、成本低，适合于小功率需求的场合使用。竖直轴风力机的主要缺点是回转阻力大，转速慢。

本实用新型的目的是提供一种竖直轴风力机。该风力机与现有其它竖直轴风力机相比，其回转阻力减小，能量转换效率提高。

本实用新型所提供的竖直轴半阻力型风力机，其整体结构如附图1所示。图中（1）为竖直转轴；（2）定轴；（3）横翼；（4）同步联杆；（5）滑轮；（6）竖直翼；（7）滑环，滑环左右两边圆弧分别处于不同高度的水平面上；（8）滑环支架；（9）尾翼，尾翼末端的叶片，前边由合页连接，后边由一拉力弹簧（10）固定；（11）为发电机；（12）（13）分别为装在转轴（1）及发电机（11）转轴上的传动齿轮；（14）发电机支架；（15）（16）活动轴套。滑环支架固定在尾翼（9）上，尾翼又固定在活动轴套（15）上；（17）固定轴套；（18）操作台，操作台固定在固定轴套（17）上。操作台上装有活动支点（19）及调速杠杆（20）。调速杠杆（20）的前端与轴套（16）连接。整个风力机通过定轴（2）竖立在风力机底座（21）上。实际使用时底座（21）与风力机塔架连接固定。

上述竖直轴风力机的工作原理为：尾翼（9）指向由风向确定。滑环（7）通过滑环支架（8）固定在尾翼（9）上，随尾翼改变方向。随尾翼变化滑环左右两个不同高度圆弧总是在迎风面上分别位于转轴（1）的两侧。各对横翼（3）平面的水平角度，通过同步联杆（4），由滑环（7）的高低位置确定。滑环位置低，横翼自然下垂，横翼叶片与地面垂直，横翼迎风面大；随滑轮位置增高，横翼平面水平角度逐渐由与地面垂直，变成与地面平行，横翼迎风面由最大变成最小。在迎风面上，由于滑环（7）在转轴（1）左右两侧高低位置不等，两侧横翼平面的倾斜角度不同，造成转轴（1）的正向旋转力矩和反向旋转力矩不等。风力机便是利用该转动力矩差带动发电机旋转。此外风力机的竖直翼（6），其横截面采用流线型，属升力型翼片。竖直翼（6）也可产生一定旋转力矩，带动转轴（1）旋转。

滑环两侧的高度差设计的使：当滑环（7）处于最高位置时，一侧横翼处于水平状态，另一侧横翼刚好处于自然下垂状态。此时风力机的旋转力臂最大。降低滑环高度，可以减小旋转力臂。改变滑环（7）的高度、调整风力机旋转力臂大小的目的是：当风速、风力变化时，利用改变反向旋转阻力矩的大小，保持风力机的旋转力矩处在一定范围之内。以保证风力机转速相对稳定。上述滑环（7）的高度位置，由调速杠杆（20）控制。调速杠杆通过改变活动轴套（16）的位置，调整活动轴套（15）、尾翼（9）及滑环（7）的高度。由于该风力机的反转阻力臂可调，称其为半阻力型风力机。

本实用新型所提供的风力机，其转轴、定轴部分的结构如附图2所示。转轴（1）利用轴承（22）、（23）置于定轴（2）内部，可以自由旋转。尾翼（9）装在活动轴套（15）上，可随（15）绕定轴转动。活动轴套（15）位于活动轴套（16）之上，高度随（16）而定。轴套（16）受杠杆（20）限制，仅能沿定轴做上下滑动。发电机（11）位于电机支架（14）上，通过传动齿轮（12）、（13）由转轴（1）带动旋转。图中固定轴套（17）的作用是：一方面提供发电机导线通过的小孔路径（24），一方面增加活动轴套（15）、（16）的直径，使在其上固定的尾翼、滑环更加牢固稳定。

做为实施例，附图1中的横翼半径可取1.5米，叶片宽度0.4米，竖直翼高2米。滑环半径0.5米，滑轮直径5厘米，滑环两边高低位置差H为10厘米。在上述情况下，当外界风速达到6米／秒时，风力机的输出功率可达1.2瓩。

本实用新型所提供的这种竖直轴半阻力型风力机其优点在于：（1）风力机采用竖直轴形式，其结构简单、造价低；（2）由于采用半阻力型设计，使竖直轴式风力机的旋转力矩增大，能量转换效率提高；（3）根据风力风速不同可以灵活控制风力机转速。这种风力机尤其适合于农村或边远山区使用。