專(zhuān)利名稱：垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特指一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電 機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)。
技術(shù)背景
目前常見(jiàn)的風(fēng)力發(fā)電站，大多數(shù)是使用水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，水平 軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)是指風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)軸的安裝位置為水平的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，現(xiàn)在 普遍使用的是并網(wǎng)型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其不足之處在于水平軸風(fēng) 力發(fā)電機(jī)的機(jī)艙安裝在高達(dá)20m — 50m的塔架上，大型的螺旋槳式風(fēng) 力發(fā)電機(jī)的葉片回轉(zhuǎn)直徑有40米以上，而風(fēng)能有利用價(jià)值的風(fēng)速通常 都在10米/秒以上，單張葉片重達(dá)數(shù)百公斤甚至一噸以上，葉片將會(huì) 受到巨大的離心力的作用，且螺旋槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片的受力模型 是懸臂梁結(jié)構(gòu)，內(nèi)力狀況較差，因此對(duì)于葉片的材質(zhì)有非?？量痰囊?求，需要采用碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂并在非常嚴(yán)格的條件下制造葉片，成本 非常高，導(dǎo)致整個(gè)電站的建設(shè)費(fèi)用高，機(jī)艙和葉片維護(hù)很不方便，制 造安裝難度大，葉片還是一種易損品，對(duì)葉片的更換也造成了發(fā)電成 本的提高，這些都限制了螺旋槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的普及應(yīng)用，且再擴(kuò)大 螺旋槳式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的單機(jī)裝機(jī)容量是非常困難的；另一種垂直軸風(fēng) 力發(fā)電機(jī)是指風(fēng)艙軸線的安裝位置與水平面垂直的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，現(xiàn)有 的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，對(duì)風(fēng)力的利 用率不高，導(dǎo)致設(shè)備龐大而發(fā)電量小，制造成本高，效率低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種在各種風(fēng)向下均可利用風(fēng)力進(jìn)行工 作的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、發(fā)電功率強(qiáng)大，控制方法簡(jiǎn)單的垂直軸風(fēng)力發(fā)電 機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)， 包括有垂直軸及扇葉，其特征在于在垂直軸上周向均布有至少三組 扇葉框架，扇葉框架形成的平面豎直安裝在垂直軸上，扇葉的一個(gè)邊 鉸接在扇葉框架的內(nèi)壁上，在扇葉框架上設(shè)置有扇葉限位塊，限制扇 葉的最大打開(kāi)角度為小于或等于90度，在扇葉框架上靠近垂直軸的一 側(cè)設(shè)置有一條通風(fēng)孔，在扇葉的迎風(fēng)面上設(shè)置有擋風(fēng)條及穿透扇葉的 成排的透風(fēng)小孔。
上述的扇葉垂直鉸接在扇葉框架的外側(cè)內(nèi)壁上。
上述的扇葉限位塊的一端鉸接在扇葉框架上，扇葉限位塊的中部 設(shè)置有可拉動(dòng)扇葉限位塊轉(zhuǎn)動(dòng)以便將扇葉限制在最小打開(kāi)角度的繩 索，繩索的另一端通過(guò)垂直軸引入人們便于操作的位置。
上述的至少三組扇葉框架的每組扇葉框架至少有兩組小框架組 成，內(nèi)側(cè)的小框架固定連接在垂直軸上，外側(cè)的小框架鉸接在內(nèi)側(cè)小 框架的外端，外側(cè)的小框架通過(guò)固定在內(nèi)側(cè)小框架外端的定位塊限制 其最大張開(kāi)角度，外側(cè)小框架完全張開(kāi)后與內(nèi)側(cè)小框架處于同一平面。
上述的透風(fēng)小孔為錐形孔，而且迎風(fēng)面的直徑大，背風(fēng)面的直徑小。
一種用上述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)制作的垂直軸風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，其特征在于將所述的風(fēng)葉結(jié)構(gòu)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與直流或交流發(fā) 電機(jī)連接，形成垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)突出的優(yōu)點(diǎn)是
1 、本實(shí)用新型可在任意風(fēng)向下始終保持在同一旋轉(zhuǎn)方向上工作， 即可在任意風(fēng)向下始終保持一個(gè)轉(zhuǎn)向上的風(fēng)葉受力，另一轉(zhuǎn)向上的葉不受力；
2、 本實(shí)用新型可根據(jù)發(fā)電功率的大小而設(shè)計(jì)風(fēng)葉總面積的大小， 基本不受風(fēng)葉重量的限制；
3、 由于本實(shí)用新型采用垂直軸結(jié)構(gòu)，與水平軸結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī) 相比，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單，高度降低，便于維修；
4、 本實(shí)用新型的扇葉及扇葉框架的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可用金屬、塑料、 纖維等材料制作，制作容易，成本低廉；
5、 本實(shí)用新型可連接直流或交流發(fā)電機(jī)對(duì)外輸出電能，根據(jù)發(fā)電 功率的大小可設(shè)計(jì)形成系列產(chǎn)品，適宜在2級(jí)風(fēng)力以上的地區(qū)安裝使 用。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理及受力分析示意圖，圖中的中空箭 頭方向表示風(fēng)向，有弧線的箭頭方向表示扇葉的轉(zhuǎn)動(dòng)方向； 圖2是圖1的A—A向剖視圖； 圖3是本實(shí)用新型的立體示意圖4是本實(shí)用新型的扇葉上的透風(fēng)小孔的局部剖視圖，圖中的中
空箭頭方向表示風(fēng)向；
圖5是本實(shí)用新型的扇葉全部張開(kāi)后的局部示意圖6是本實(shí)用新型的扇葉限位塊將扇葉限制在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)
示意圖7是本實(shí)用新型的扇葉限位塊將扇葉限制在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)、而且 將扇葉框架折疊定位后的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面以具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述，參見(jiàn)圖l一6: 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，包括有垂直軸10及扇葉30，其特征 在于在垂直軸10上周向均布有至少三組扇葉框架20，扇葉框架20形成的平面豎直安裝在垂直軸10上，扇葉30的一個(gè)邊鉸接在扇葉框 架20的內(nèi)壁上，在扇葉框架20上設(shè)置有扇葉限位塊40,限制扇葉30 的最大打開(kāi)角度為小于或等于90度，在扇葉框架20上靠近垂直軸10 的一側(cè)設(shè)置有一條通風(fēng)孔2011，在扇葉30的迎風(fēng)面上設(shè)置有擋風(fēng)條 301及穿透扇葉30的成排的透風(fēng)小孔302，擋風(fēng)條301及成排的透風(fēng) 小孔302可有效地保證風(fēng)在扇葉30上的停留時(shí)間及風(fēng)力與垂直軸10 上的扭距的能量轉(zhuǎn)化。
上述的扇葉30垂直鉸接在扇葉框架20的外側(cè)內(nèi)壁上。 上述的扇葉限位塊40的一端鉸接在扇葉框架20上，扇葉限位塊 40的中部設(shè)置有可拉動(dòng)扇葉限位塊40轉(zhuǎn)動(dòng)以便將扇葉20限制在最小 打開(kāi)角度的繩索50，繩索50的另一端通過(guò)垂直軸10引入人們便于操 作的位置。
上述的至少三組扇葉框架20的每組扇葉框架有三組小框架201、 202、 203組成，內(nèi)側(cè)的小框架201固定連接在垂直軸IO上，外側(cè)的小 框架202及203分別鉸接在內(nèi)側(cè)小框架201及(相對(duì)于小框架203來(lái) 說(shuō)是"內(nèi)側(cè)小框架")202的外端，外側(cè)的小框架202及203通過(guò)固定 在內(nèi)側(cè)小框架201及202外端的定位塊2012、 2022限制其最大張開(kāi)角 度，外側(cè)小框架202、 203完全張開(kāi)后與內(nèi)側(cè)小框架201處于同一平面。
上述的扇葉30上的透風(fēng)小孔301為錐形孔，而且迎風(fēng)面的直徑大， 背風(fēng)面的直徑小。
一種用上述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)制作的垂直軸風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，其特征在于將所述的風(fēng)葉結(jié)構(gòu)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與直流或交流發(fā) 電機(jī)連接，形成垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
本實(shí)用新型的工作原理是在垂直軸10的外表面上焊接三組扇葉 框架20，每組扇葉框架20的之間周向相距120度，參見(jiàn)圖l:南風(fēng)吹 來(lái)時(shí)，扇葉框架20東側(cè)的扇葉30全面呈順風(fēng)狀態(tài)，打開(kāi)后呈"I "狀，此時(shí)風(fēng)阻系數(shù)最小，而扇葉框架20西側(cè)的兩組扇葉30全部關(guān)閉， 風(fēng)力F可分解成分力Fl和F2，分力F1對(duì)扇葉30不作功，作用于扇 葉30上的分力F2推動(dòng)扇葉30做順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，扇葉30的轉(zhuǎn)動(dòng)可通過(guò) 垂直軸IO及機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與直流或交流發(fā)電機(jī)連接，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電 能，為蓄電設(shè)備充電或直接輸出直流或交流電，當(dāng)風(fēng)力較大時(shí)，可拉 動(dòng)扇葉限位塊40的操縱繩索50，將扇葉30關(guān)小或關(guān)閉(參見(jiàn)圖6)， 當(dāng)扇葉30關(guān)小或關(guān)閉后，由于反方向旋轉(zhuǎn)的力矩增大，使轉(zhuǎn)速減慢， 以防止發(fā)電量過(guò)大將用電器損壞；當(dāng)風(fēng)力太大，例如臺(tái)風(fēng)季節(jié)，可在 關(guān)閉扇葉30的同時(shí)，拉動(dòng)扇葉框架20的操縱繩索51，將扇葉框架20 折疊成圖7所示的三角形狀，這樣，使整機(jī)的受風(fēng)面積減小，而且， 正轉(zhuǎn)力矩與反轉(zhuǎn)力矩部分抵消，使轉(zhuǎn)動(dòng)速度減慢，扇葉框架20和扇葉 30不容易被大風(fēng)吹壞。
上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例之一，并非以此限 制本實(shí)用新型的實(shí)施范圍，故凡依本實(shí)用新型的形狀、結(jié)構(gòu)、原 理所做的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，包括有垂直軸及扇葉，其特征在于在垂直軸上周向均布有至少三組扇葉框架，扇葉框架形成的平面豎直安裝在垂直軸上，扇葉的一個(gè)邊鉸接在扇葉框架的內(nèi)壁上，在扇葉框架上設(shè)置有扇葉限位塊，限制扇葉的最大打開(kāi)角度為小于或等于90度，在扇葉框架上靠近垂直軸的一側(cè)設(shè)置有一條通風(fēng)孔，在扇葉的迎風(fēng)面上設(shè)置有擋風(fēng)條及穿透扇葉的成排的透風(fēng)小孔。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的扇葉垂直鉸接在扇葉框架的外側(cè)內(nèi)壁上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的扇葉限位塊的一端鉸接在扇葉框架上，扇葉限位塊的中部設(shè) 置有可拉動(dòng)扇葉限位塊轉(zhuǎn)動(dòng)以便將扇葉限制在最小打開(kāi)角度的繩索， 繩索的另 一端通過(guò)垂直軸弓I入人們便于操作的位置。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的至少三組扇葉框架的每組扇葉框架至少有兩組小框架組成， 內(nèi)側(cè)的小框架固定連接在垂直軸上，外側(cè)的小框架鉸接在內(nèi)側(cè)小框架 的外端，外側(cè)的小框架通過(guò)固定在內(nèi)側(cè)小框架外端的定位塊限制其最 大張開(kāi)角度，外側(cè)小框架完全張開(kāi)后與內(nèi)側(cè)小框架處于同一平面。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，其特征在 于所述的透風(fēng)小孔為錐形孔，而且迎風(fēng)面的直徑大，背風(fēng)面的直徑小。
6、 一種用根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)制作 的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于將所述的風(fēng)葉結(jié)構(gòu)通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)與直流或交流發(fā)電機(jī)連接，形成垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，即垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)葉結(jié)構(gòu)，包括有垂直軸及扇葉，其特征在于在垂直軸上周向均布有至少三組扇葉框架，扇葉框架形成的平面豎直安裝在垂直軸上，扇葉的一個(gè)邊鉸接在扇葉框架的內(nèi)壁上，在扇葉框架上設(shè)置有扇葉限位塊，限制扇葉的最大打開(kāi)角度為小于或等于90度，在扇葉框架上靠近垂直軸的一側(cè)設(shè)置有一條通風(fēng)孔，在扇葉的迎風(fēng)面上設(shè)置有擋風(fēng)條及穿透扇葉的成排的透風(fēng)小孔，優(yōu)點(diǎn)是本實(shí)用新型可在可在任意風(fēng)向下始終保持一個(gè)轉(zhuǎn)向上的風(fēng)葉受力，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單、重量輕、便于維修、制作容易、成本低廉，可連接直流或交流發(fā)電機(jī)對(duì)外輸出電能，適宜在2級(jí)風(fēng)力以上的地區(qū)安裝使用。
文檔編號(hào)F03D11/00GK201232605SQ20082011300
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月18日
發(fā)明者張國(guó)明, 陳和友 申請(qǐng)人:張國(guó)明