專利名稱：一種風輪葉片可調速的垂直軸風力發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及風カ發(fā)電機，具體為ー種應用于離網型垂直軸風カ發(fā)電機。
背景技術：
風カ發(fā)動機目前分為垂直式和水平式發(fā)動機；相對于水平軸風カ發(fā)電機，由于垂直式風カ發(fā)電電機體積小、安裝方便、啟動風速小、風向改變時適應カ強，其具有效率高、風能利用率高、靜音、維修成本低等優(yōu)勢，目前得到了廣泛的開發(fā)和利用。無論是阻力型還是升力型垂直軸風カ發(fā)電機組其風輪葉片都是固定的，在超過額定風速以后，由于機械強度和發(fā)電機、電カ電子容量等物理性能的限制，必須降低風輪的能量捕獲，使功率輸出仍保持在額定值附近。這樣也同時限制了葉片承受的負荷和整個風カ機收到的沖擊，從而保證風力機安全不受損害。否則，失速將引起葉片震動，葉片動カ失速是非線性顫振，將會引起很 大的動應力，造成葉片疲勞破壞，影響風カ機運行安全性和可靠性。但目前現(xiàn)有技術的垂直軸風カ發(fā)電機在風葉失速上還沒有很好的控制方法，只能通過發(fā)電機的電磁剎車及手動剎車來控制風葉的失速，這就在加大發(fā)電機的體積及成本的同時，還造成了失速狀態(tài)下功率輸出的損失。

發(fā)明內容
針對上述缺陷，本發(fā)明提供一種改進型垂直軸風カ發(fā)電機，通過改變葉片攻角來改善風輪的運行性能，適應風速的變化、調節(jié)風速與風カ發(fā)電機負荷間的關系。這樣解決了目前垂直軸風カ發(fā)電機葉片失速的問題，使風カ發(fā)電機能在較寬的風速范圍內工作，在高風速段依然能保持功率的平穩(wěn)輸出。極大地提高了風カ發(fā)電機的整體發(fā)電效率。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案為ー種垂直軸風カ發(fā)電機，包括與地面垂直的主軸，發(fā)電裝置、升カ葉片，所述升カ葉片為機翼狀結構，并通過連桿、輪轂與主軸相連且繞主軸等距分布，所述升カ葉片上還安裝有調節(jié)風葉攻角的調速裝置。本發(fā)明的進ー步改進為所述每片升力葉片上安裝有調節(jié)風葉攻角的調速裝置。本發(fā)明的升力風葉采用了機翼狀結構，其目的是為了充分利用機翼的啟動特性，利用機翼的升力特性來推動風輪的旋轉。本發(fā)明在機翼上安裝有調節(jié)風葉攻角的調速裝置，這本案例的調速裝置為球鉸接頭。安裝在升力風葉的上下端，離葉片前緣1/4葉片弦長前的位置上，這樣可保證葉片在任何角度風對葉片的作用力合力的作用點在轉軸的后方，能使葉片隨風擺動。


圖I為本發(fā)明的組裝結構圖；圖2為本發(fā)明的俯視圖；圖3為本發(fā)明球鉸接頭的結構圖中1為主軸；2為升カ葉片；3為連桿；4為輪轂；5為發(fā)電裝置；6 :調速裝置；7
連接軸。
具體實施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結合附圖和實施例對本發(fā)明做進ー步描述，該實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不夠成對本發(fā)明保護范圍的限定。參考圖I所示本發(fā)明涉及ー種垂直軸風カ發(fā)電機，包括與地面垂直的主軸1，安裝在主軸I下面的發(fā)電裝置5，連接在主軸I上的上、下輪轂4，三塊機翼狀結構的升カ葉片2，所述三塊升カ葉片2通過連桿3繞主軸I等距分布；每塊升カ葉片2對應著上、下兩組連桿3，每組連桿3為兩根，其分別連接升力葉片2和輪轂4，所述每組的兩根連接3撐開形成 角度β，而角度β選擇在30度-60度之間，以此可以提高連桿的整體承受カ；所述下輪轂通過連盤與發(fā)電裝置5連接，當升カ葉片2旋轉帶動輪轂旋轉，從而通過連盤使發(fā)電裝置啟動運行。參考圖2所示本圖為發(fā)明的俯視圖。在升カ葉片2旋轉當中，當風速超過其額定風速時，調速裝置將開始調節(jié)攻角a，使升カ葉片2開始左右擺動。風速越大，其攻角a將變得越大，升カ葉片2的擺動幅度也隨之擴大,攻角a的最大角度為±15度。參考圖3所不本案為風速調節(jié)球絞接機構圖。在球面部使用聞精度的軸承用鋼球，通過模壓鋳造將鋼球包起來，在保持柄被成形后，通過特殊焊接將連桿與球鏈接在一起。另外，在外圈外徑部加工了輥軋螺絲，可簡單地安裝在連接桿3上，只要將螺絲擰緊就可達到沒有間隙的結實的固定。本發(fā)明的工作原理為風輪在旋轉當中，當風速超過其額定風速時，安裝在風葉上的調速裝置將開始調節(jié)攻角a，使葉片開始左右擺動。風速越大，其攻角a將變得越大，葉片的擺動幅度也隨之擴大，攻角a的最大角度為±15度。風葉的調速，就避免了大迎角下風葉的失速狀態(tài)。經計算，由于本結構去掉了發(fā)電機內電磁剎車裝置，可以將垂直軸發(fā)電機的成本減少15%，由于避免了風葉的失速，保證風機在高風速段依然能保持功率的平穩(wěn)輸出，這樣可以使發(fā)電能力整體提聞40%左右。
權利要求
1.一種垂直軸風力發(fā)電機，包括與地面垂直的主軸，發(fā)電裝置、升力葉片，其特征在于所述升力葉片為機翼狀結構，并通過連桿、輪轂與主軸相連且繞主軸等距分布，所述升力葉片上還安裝有調節(jié)風葉風速的調速裝置。
2.根據權利要求I所述的垂直軸風力發(fā)電機，其特征在于通過安裝在風葉上的調速裝置，使葉片隨風左右擺動成一定的角度，最大角度，所述a角度為±15度。
3.根據權利要求I或2所述的垂直軸風力發(fā)電機，其調速裝置特征在于能使葉片發(fā)生擺動的機械或者微機控制的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及垂直軸風力發(fā)電機。目前在垂直軸風力發(fā)電機的風葉失速上還沒有很好的控制方法，只能通過發(fā)電機的電磁剎車及手動剎車來控制風葉的失速，這就加大了發(fā)電機的體積及成本，及造成失速狀態(tài)下功率輸出的極大損失。本發(fā)明通過改變葉片攻角的方式，調節(jié)風葉的風速。它是用簡單的調速裝置控制風葉的擺動，以此改變風葉的攻角去消除風葉的失速。本發(fā)明不再需要額外的控制器，結構簡單，成本低廉。
文檔編號F03D3/06GK102678455SQ20121014602
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月8日 優(yōu)先權日2012年5月8日
發(fā)明者李 杰 申請人:李 杰