專利名稱：一種垂直軸風力發(fā)電機風輪葉片自動開合裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種垂直軸風力發(fā)電機風輪葉片控制裝置，尤其是一種垂直軸風力發(fā)電機風輪葉片自動開合裝置。
背景技術：
把風的動能轉(zhuǎn)變成機械動能，再把機械能轉(zhuǎn)化為電力動能，這就是風力發(fā)電。風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風車技術，大約是每秒三米的微風速度便可以開始發(fā)電。風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，因為風力發(fā)電不需要使用燃料，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染，是一種環(huán)保的能源獲得方式。公知的風力發(fā)電機一般分為水平軸風力發(fā)電機和垂直軸風力發(fā)電機，水平軸風力發(fā)電機受風向變化影響較大，一般要加裝風輪轉(zhuǎn)向裝置才能適應風向變化， 使其機械結構復雜，且有能量損耗在風輪轉(zhuǎn)向過程中。垂直軸風力發(fā)電機受風向變化影響較小，風能利用率較高，但是由于其風能利用率較高造成對風輪結構強度的要求較高，在風力過大時容易損壞。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的垂直軸風力發(fā)電機存在的上述問題，本發(fā)明提供一種垂直軸風力發(fā)電機風輪葉片自動開合裝置。本發(fā)明解決技術問題所采用的技術方案為
一種垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，包括風輪，所述風輪包括葉片，所述葉片有多片，所述多片葉片與所述風輪鉸接，其中，所述葉片與所述風輪鉸接部位設有旋轉(zhuǎn)裝置和定位裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置使所述葉片以其與所述風輪鉸接部位為軸旋轉(zhuǎn)，所述定位裝置鎖定所述葉片的旋轉(zhuǎn)角度，還包括控制裝置，所述控制裝置與所述旋轉(zhuǎn)裝置和所述定位裝置分別連接。上述垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，其中，所述風輪包括一對葉片支撐盤和支撐軸，所述支撐軸為圓柱形，所述一對葉片支撐盤為圓環(huán)形，所述圓環(huán)形內(nèi)圓與所述支撐軸匹配，所述一對葉片支承盤相隔預定距離套在所述支撐軸上；
所述一對葉片支撐盤之間設有葉片，所述葉片多于一片，所述葉片為柱形體，所述柱形體包括上下端面和柱面，所述上下端面形狀及大小相同，并各自與相鄰的所述支撐盤連接， 且使所述柱形體與所述一對支撐盤垂直；
所述圓環(huán)形支撐盤以多條連接其外圓和內(nèi)圓的等分線分成與所述葉片數(shù)相同個等分， 取其中一條等分線稱為當前等分線，所述當前等分線與所述圓環(huán)形支撐盤外圓的交點稱為所述當前等分線的外節(jié)點，所述圓環(huán)形支撐盤外圓上所述當前等分線的外節(jié)點的逆時針方向的前一個由其他等分線與所述外圓相交形成的外節(jié)點稱為所述當前等分線的前節(jié)點；
所述柱形體任一端面包括頭部和尾部，所述頭部為圓形，所述圓形頭部直徑等于所述圓環(huán)形支撐盤的外圓半徑減去內(nèi)圓半徑之差，所述圓形頭部的圓心位于一條所述等分線中點，稱一端面圓形頭部位于所述當前等分線中點的柱形體為當前柱形體，該端面為當前端面，稱當前柱形體沿圓環(huán)形支撐盤逆時針方向的第一個所述柱形體為第二柱形體，稱當前柱形體沿圓環(huán)形支撐盤逆時針方向的第二個所述柱形體為第三柱形體，所述當前等分線的外節(jié)點通過一條圓弧與所述當前等分線的前節(jié)點相連稱為外圓弧，做一圓形，使該圓形與所述當前端面的所述圓形頭部外切，與所述第二柱形體的與所述當前端面同一平面內(nèi)的端面的所述圓形頭部內(nèi)切，并與所述第三柱形體的與所述當前端面同一平面內(nèi)的端面的所述圓形頭部外切，以該圓形與所述當前端面的所述圓形頭部的切點至所述當前等分線的前節(jié)點截取圓弧，稱該段圓弧為內(nèi)圓弧，所述外圓弧與所述內(nèi)圓弧于所述當前等分線的前節(jié)點處相交形成所述當前端面的尾部，所述外圓弧半徑與所述圓環(huán)形支撐盤外圓半徑相等，所述外圓弧與所述內(nèi)圓弧及所述圓形頭部自所述當前等分線外節(jié)點順時針至所述內(nèi)圓弧與所述圓形頭部切點處截取的圓弧圍成所述當前端面；
還包括多條葉片轉(zhuǎn)軸，所述葉片轉(zhuǎn)軸于所述葉片柱形體上下端面的圓形頭部的圓心貫穿所述柱形體并與所述葉片相鄰的所述支撐盤鉸接，所述葉片轉(zhuǎn)軸兩端伸出所述支撐盤， 所述葉片轉(zhuǎn)軸兩端設有從動齒輪，所述支撐軸設有驅(qū)動齒輪，所述從動齒輪與所述驅(qū)動齒輪嚙合。上述垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，其中，還包括驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置與所述驅(qū)動齒輪連接，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述驅(qū)動齒輪。上述垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，其中，所述從動齒輪上設有定位銷孔， 所述支撐盤上設有定位銷子，所述定位銷孔與所述定位銷子匹配，還包括伸縮裝置，所述伸縮裝置與所述定位銷子連接，所述伸縮裝置與所述控制裝置連接。上述垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，其中，所述定位銷孔有多個，所述多個定位銷孔呈以所述葉片轉(zhuǎn)軸為圓心的圓環(huán)狀分布于所述從動齒輪上。上述垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，其中，還包括風速感應裝置，所述風速感應裝置與所述控制裝置連接。本發(fā)明的有益效果是
可根據(jù)風速自動打開或者合上風力發(fā)電機的風輪葉片，風輪葉片合上后風輪稱為一圓柱體，受風面積小，保護風輪不會在風速過大時損壞。


圖1是本發(fā)明一種垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置的結構示意圖； 圖2是本發(fā)明一種垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置的俯視結構示意圖3是本發(fā)明一種垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置定位銷孔和定位銷軸的剖面結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但不作為本發(fā)明的限定。如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明一種垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，包括風輪1，風輪包括葉片11，葉片有多片，多片葉片11與風輪1鉸接，其中，葉片11與風輪鉸接部位設有旋轉(zhuǎn)裝置和定位裝置，旋轉(zhuǎn)裝置使葉片11以其與風輪1鉸接部位為軸旋轉(zhuǎn)，定位裝置鎖定葉片11的旋轉(zhuǎn)角度，還包括控制裝置，控制裝置與旋轉(zhuǎn)裝置和定位裝置分別連接。本發(fā)明實現(xiàn)的原理是，控制裝置控制旋轉(zhuǎn)裝置旋轉(zhuǎn)，進而帶動葉片11發(fā)生旋轉(zhuǎn)，從而改變?nèi)~片11相對于風輪1的開合角度，同時通過定位裝置鎖定葉片11相對于風輪1的開合角度，使風葉11相對于風輪1的開合角度不會引外力改變。通過本發(fā)明可根據(jù)風力大小改變?nèi)~片相對于風輪的開合角度，在風力較小時加大葉片與風輪的相對角度，從而有效利用風能，在風力過大時減小葉片與風輪的相對角度，從而保護風輪。進一步的，本發(fā)明可以如下方式實施，風輪1包括一對葉片支撐盤12和支撐軸13， 支撐軸13為圓柱形，一對葉片支撐盤12為圓環(huán)形，圓環(huán)形內(nèi)圓121與支撐軸13匹配，一對葉片支承盤12相隔預定距離套在支撐軸13上；
一對葉片支撐盤12之間設有葉片11，葉片11多于一片，葉片11為柱形體，柱形體包括上下端面和柱面，上下端面形狀及大小相同，并各自與相鄰的支撐盤12連接，且使柱形體與一對支撐盤12垂直；
圓環(huán)形支撐盤12以多條連接其外圓122和內(nèi)圓121的等分線分成與葉片11數(shù)相同個等分，取其中一條等分線稱為當前等分線123，當前等分線123與圓環(huán)形支撐盤12外圓122 的交點稱為當前等分線的外節(jié)點1231，圓環(huán)形支撐盤12外圓122上當前等分線123的外節(jié)點1231的逆時針方向的前一個由其他等分線與外圓122相交形成的外節(jié)點稱為當前等分線123的前節(jié)點1232 ；
柱形體任一端面包括頭部311和尾部312，頭部311為圓形，圓形頭部311直徑等于圓環(huán)形支撐盤12的外圓122半徑減去內(nèi)圓121半徑之差，圓形頭部311的圓心位于一條等分線中點，稱一端面圓形頭部311位于當前等分線123中點的柱形體為當前柱形體3，該端面為當前端面31，稱當前柱形體3沿圓環(huán)形支撐盤12逆時針方向的第一個柱形體為第二柱形體4，稱當前柱形體3沿圓環(huán)形支撐盤12逆時針方向的第二個柱形體為第三柱形體5，當前等分線123的外節(jié)點1231通過一條圓弧與當前等分線123的前節(jié)點1232相連稱為外圓弧 313，做一圓形，使該圓形與當前端面31的圓形頭部311外切，與第二柱形體4的與當前端面31同一平面內(nèi)的端面的圓形頭部311內(nèi)切，并與第三柱形體5的與當前端面31同一平面內(nèi)的端面的圓形頭部311外切，以該圓形與當前端面31的圓形頭部311的切點1233至當前等分線123的前節(jié)點1232截取圓弧，稱該段圓弧為內(nèi)圓弧314，外圓弧313與內(nèi)圓弧 314于當前等分線123的前節(jié)點1232處相交形成當前端面31的尾部312，外圓弧313半徑與圓環(huán)形支撐盤12外圓122半徑相等，外圓弧313與內(nèi)圓弧314及圓形頭部311自當前等分線123外節(jié)點1231順時針至內(nèi)圓弧314與圓形頭部311切點1233處截取的圓弧圍成當前端面31 ；
還包括多條葉片轉(zhuǎn)軸111，葉片轉(zhuǎn)軸111于葉片柱形體上下端面的圓形頭部311的圓心貫穿柱形體并與葉片相鄰的支撐盤12鉸接，葉片轉(zhuǎn)軸111兩端伸出支撐盤12，葉片轉(zhuǎn)軸 111兩端設有從動齒輪112，支撐軸13設有一對驅(qū)動齒輪131，從動齒輪112與驅(qū)動齒131 輪嚙合，從動齒輪112可以設在支撐盤12外側(cè)也可以設在支撐盤12內(nèi)側(cè)。以上實施方式可以通過支撐軸13旋轉(zhuǎn)帶動驅(qū)動齒輪131，進而帶動從動齒輪112 轉(zhuǎn)動，從動齒輪112帶動葉片轉(zhuǎn)軸111使葉片11開合，由于葉片轉(zhuǎn)軸111兩端都設有從動齒輪112，這樣可以使葉片11開合時受力均勻，在葉片11縱向尺寸很大時也能平穩(wěn)開合。進一步的，上述實施方式還可以改進成，以一個額外的驅(qū)動裝置連接并驅(qū)動驅(qū)動齒輪131連接，以額外的驅(qū)動裝置驅(qū)動驅(qū)動齒輪131，使得支撐軸13不須旋轉(zhuǎn)，即可實現(xiàn)葉片11開合，由于風力發(fā)電機一般高度較大，支撐軸13通常都較長，驅(qū)動支撐軸13旋轉(zhuǎn)會消耗較多能源，設置額外的驅(qū)動裝置驅(qū)動驅(qū)動齒輪131可節(jié)省能源同時避免支撐軸13因旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生磨損。進一步的，從動齒輪112上設有定位銷孔1121，支撐盤12上設有定位銷子1201， 定位銷孔1121與定位銷子1201匹配，還包括伸縮裝置，伸縮裝置與定位銷子1201連接，伸縮裝置與控制裝置連接。伸縮裝置控制定位銷子1201伸出或者縮回，定位銷子1201伸出時插入從動齒輪112上的定位銷孔1121中，使從動齒輪112無法旋轉(zhuǎn)，進而鎖定葉片轉(zhuǎn)軸 111使其無法旋轉(zhuǎn)以實現(xiàn)葉片11定位的功能，定位銷子1201縮回時動齒輪112解除鎖定使葉片轉(zhuǎn)軸111得以帶動葉片11轉(zhuǎn)動，由控制裝置控制伸縮裝置動作使得葉片11的鎖定與解除鎖定可以遠程實現(xiàn)。進一步的，定位銷孔1121可以設置多個，多個定位銷孔1121呈以葉片轉(zhuǎn)軸111為圓心的圓環(huán)狀分布于從動齒輪112上。設置圓環(huán)狀分布的多個定位銷孔1121使葉片11可以呈多種角度定位，定位銷子1201也可以設置多個，多個定位銷子1201可以在葉片11定位時受力均勻分配，延長單個定位銷子1201的使用壽命。進一步的，定位銷子1201為圓柱形，圓柱形插入從動齒輪112上的定位銷孔1121 中，定位銷子1201的縱向截面可制成梯形，或者將圓柱形插入定位銷孔1121的部分制成半球形，這樣可以方便定位銷孔1121與定位銷子1201對位，以避免從動齒輪112與驅(qū)動齒輪 131使用時間過長出現(xiàn)偏移的情況下定位銷子1201無法伸入定位銷孔的情況發(fā)生。進一步的，本發(fā)明還可以包括風速感應裝置，風速感應裝置與控制裝置連接?？刂蒲b置通過風速感應裝置感應到風力大小變化來調(diào)節(jié)控制葉片11的開合角度，以保護風輪1 在風力過大時不致?lián)p壞，或者在風力較小時充分利用風能。以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，并非因此限制本發(fā)明的申請專利范圍，所以凡運用本發(fā)明說明書及圖示內(nèi)容所作出的等效結構變化，均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，包括風輪，所述風輪包括葉片，所述葉片有多片，所述多片葉片與所述風輪鉸接，其特征在于，所述葉片與所述風輪鉸接部位設有旋轉(zhuǎn)裝置和定位裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置使所述葉片以其與所述風輪鉸接部位為軸旋轉(zhuǎn)，所述定位裝置鎖定所述葉片的旋轉(zhuǎn)角度，還包括控制裝置，所述控制裝置與所述旋轉(zhuǎn)裝置和所述定位裝置分別連接。
2.如權利要求1所述垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，其特征在于，所述風輪包括一對葉片支撐盤和支撐軸，所述支撐軸為圓柱形，所述一對葉片支撐盤為圓環(huán)形，所述圓環(huán)形內(nèi)圓與所述支撐軸匹配，所述一對葉片支承盤相隔預定距離套在所述支撐軸上；所述一對葉片支撐盤之間設有葉片，所述葉片多于一片，所述葉片為柱形體，所述柱形體包括上下端面和柱面，所述上下端面形狀及大小相同，并各自與相鄰的所述支撐盤連接， 且使所述柱形體與所述一對支撐盤垂直；所述圓環(huán)形支撐盤以多條連接其外圓和內(nèi)圓的等分線分成與所述葉片數(shù)相同個等分， 取其中一條等分線稱為當前等分線，所述當前等分線與所述圓環(huán)形支撐盤外圓的交點稱為所述當前等分線的外節(jié)點，所述圓環(huán)形支撐盤外圓上所述當前等分線的外節(jié)點的逆時針方向的前一個由其他等分線與所述外圓相交形成的外節(jié)點稱為所述當前等分線的前節(jié)點；所述柱形體任一端面包括頭部和尾部，所述頭部為圓形，所述圓形頭部直徑等于所述圓環(huán)形支撐盤的外圓半徑減去內(nèi)圓半徑之差，所述圓形頭部的圓心位于一條所述等分線中點，稱一端面圓形頭部位于所述當前等分線中點的柱形體為當前柱形體，該端面為當前端面，稱當前柱形體沿圓環(huán)形支撐盤逆時針方向的第一個所述柱形體為第二柱形體，稱當前柱形體沿圓環(huán)形支撐盤逆時針方向的第二個所述柱形體為第三柱形體，所述當前等分線的外節(jié)點通過一條圓弧與所述當前等分線的前節(jié)點相連稱為外圓弧，做一圓形，使該圓形與所述當前端面的所述圓形頭部外切，與所述第二柱形體的與所述當前端面同一平面內(nèi)的端面的所述圓形頭部內(nèi)切，并與所述第三柱形體的與所述當前端面同一平面內(nèi)的端面的所述圓形頭部外切，以該圓形與所述當前端面的所述圓形頭部的切點至所述當前等分線的前節(jié)點截取圓弧，稱該段圓弧為內(nèi)圓弧，所述外圓弧與所述內(nèi)圓弧于所述當前等分線的前節(jié)點處相交形成所述當前端面的尾部，所述外圓弧半徑與所述圓環(huán)形支撐盤外圓半徑相等，所述外圓弧與所述內(nèi)圓弧及所述圓形頭部自所述當前等分線外節(jié)點順時針至所述內(nèi)圓弧與所述圓形頭部切點處截取的圓弧圍成所述當前端面；還包括多條葉片轉(zhuǎn)軸，所述葉片轉(zhuǎn)軸于所述葉片柱形體上下端面的圓形頭部的圓心貫穿所述柱形體并與所述葉片相鄰的所述支撐盤鉸接，所述葉片轉(zhuǎn)軸兩端伸出所述支撐盤， 所述葉片轉(zhuǎn)軸兩端設有從動齒輪，所述支撐軸設有驅(qū)動齒輪，所述從動齒輪與所述驅(qū)動齒輪嚙合。
3.如權利要求2所述垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，其特征在于，還包括驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動裝置與所述驅(qū)動齒輪連接，所述驅(qū)動裝置驅(qū)動所述驅(qū)動齒輪。
4.如權利要求2所述垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，其特征在于，所述從動齒輪上設有定位銷孔，所述支撐盤上設有定位銷子，所述定位銷孔與所述定位銷子匹配，還包括伸縮裝置，所述伸縮裝置與所述定位銷子連接，所述伸縮裝置與所述控制裝置連接。
5.如權利要求3所述垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，其特征在于，所述定位銷孔有多個，所述多個定位銷孔呈以所述葉片轉(zhuǎn)軸為圓心的圓環(huán)狀分布于所述從動齒輪上。
6.如權利要求1-5中任一所述垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，其特征在于，還包括風速感應裝置，所述風速感應裝置與所述控制裝置連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垂直軸風力發(fā)電機葉片自動開合裝置，包括風輪，所述風輪包括葉片，所述葉片有多片，所述多片葉片與所述風輪鉸接，其中，所述葉片與所述風輪鉸接部位設有旋轉(zhuǎn)裝置和定位裝置，所述旋轉(zhuǎn)裝置使所述葉片與所述風輪鉸接部位為軸旋轉(zhuǎn)，所述定位裝置鎖定所述葉片的旋轉(zhuǎn)角度，還包括控制裝置，所述控制裝置與所述旋轉(zhuǎn)裝置和所述定位裝置分別連接。本發(fā)明的有益效果是可根據(jù)風速自動打開或者合上風力發(fā)電機的風輪葉片，風輪葉片合上后風輪稱為一圓柱體，受風面積小，保護風輪不會在風速過大時損壞。
文檔編號F03D7/06GK102367785SQ201110287750
公開日2012年3月7日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權日2011年9月26日
發(fā)明者周陽 申請人:上海慶華蜂巢建材有限公司