本發(fā)明涉及一種垂直軸風(fēng)力機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)。

背景技術(shù)：

垂直軸風(fēng)力機(jī)按照風(fēng)力機(jī)葉片的工作原理可以分為升力型和阻力型兩種。升力型風(fēng)力機(jī)是依靠升力來(lái)工作的風(fēng)力機(jī)，它雖然風(fēng)能利用率高，但是其啟動(dòng)的風(fēng)速高，只適合在風(fēng)能資源豐富的地區(qū)使用，不適合微風(fēng)情況下發(fā)電；而阻力型風(fēng)力機(jī)是依靠阻力來(lái)工作的風(fēng)力機(jī)，它雖然風(fēng)能利用率低，但是其啟動(dòng)風(fēng)速小，適合在南方等風(fēng)能資源不豐富的地區(qū)使用，能夠在微風(fēng)情況下發(fā)電，市場(chǎng)廣闊。

傳統(tǒng)垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用率低的主要原因是當(dāng)來(lái)流沖擊風(fēng)輪時(shí)，在其迎風(fēng)一側(cè)受到的是有效推力矩，但另一側(cè)受到的是阻力矩，其合力矩才是推動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)做功的有效力矩。顯然，由于背風(fēng)側(cè)阻力矩的存在，其風(fēng)能利用率大大降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)普遍存在的風(fēng)能利用率低的問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種可變翼風(fēng)力機(jī)，當(dāng)風(fēng)吹向葉片時(shí)，迎風(fēng)側(cè)一側(cè)葉片在風(fēng)力的作用下推動(dòng)擺桿繞其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)張開(kāi)，同理背風(fēng)面一側(cè)葉片旋轉(zhuǎn)收縮，兩擺桿的運(yùn)動(dòng)在連桿的聯(lián)動(dòng)作用下相互助力，使得阻礙風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)做功的阻力矩大大減小，從而提高風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用率。

技術(shù)方案：本發(fā)明一種可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)由葉片、擺桿、擺桿銷軸、連桿、機(jī)架筒、頂蓋、輸出軸、銷軸、限位擋塊等組成。其特征在于頂蓋與圓筒固定連接；兩個(gè)擺桿與連桿以及機(jī)架筒組成一組四連桿機(jī)構(gòu)；機(jī)架筒內(nèi)總共設(shè)有四組上述機(jī)構(gòu)，沿機(jī)架筒軸向分上下兩層各兩組布置，上層兩組機(jī)構(gòu)的葉片圓周上相隔90°布置，下層兩組布置方式同上，但與上層葉片相互錯(cuò)開(kāi)45°角，且上下兩層葉片間留有足夠的空間，以免造成葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的相互干涉；在機(jī)架筒外部的各擺桿外端固定連接上風(fēng)力葉片；當(dāng)風(fēng)吹向葉片時(shí)，機(jī)架筒上迎風(fēng)側(cè)一側(cè)葉片在風(fēng)力的作用下推動(dòng)擺桿繞其與機(jī)架筒組成的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)張開(kāi)，同理背風(fēng)側(cè)一側(cè)葉片旋轉(zhuǎn)收縮，兩擺桿的運(yùn)動(dòng)在連桿的聯(lián)動(dòng)作用下相互助力完成。

進(jìn)一步地，所述的四連桿機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的連接方式是：兩個(gè)擺桿通過(guò)處于擺桿中部的擺桿銷軸與機(jī)架筒組成可相互轉(zhuǎn)動(dòng)的連接，并以此擺桿銷軸為界把擺桿分為機(jī)架筒外和機(jī)架筒內(nèi)兩部分，兩擺桿機(jī)架筒內(nèi)部分的端部通過(guò)銷軸與連桿的兩端部組成可相互轉(zhuǎn)動(dòng)的連接，由 此形成由兩擺桿、連桿和機(jī)架筒組成的四連桿機(jī)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述的可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)，其葉片的個(gè)數(shù)為8個(gè)，葉片與各擺桿外端固定連接。

進(jìn)一步地，所述的限位檔塊在迎風(fēng)側(cè)葉片完全張開(kāi)后限定擺桿的繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)；同時(shí)也限定了背風(fēng)側(cè)葉片的收縮角度，以防葉片收縮過(guò)度，影響下一個(gè)周期的正常張開(kāi)。

進(jìn)一步地，所述的風(fēng)力葉片在機(jī)架筒旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，隨著其受風(fēng)角度的變化而自動(dòng)調(diào)整姿態(tài)，使迎風(fēng)側(cè)葉片受風(fēng)面積增大，背風(fēng)側(cè)葉片受風(fēng)面積減小，有效減小了背風(fēng)側(cè)葉片的阻力，從而提高了風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率。

有益效果：本發(fā)明的有益效果是：

1.設(shè)計(jì)了一種新型可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)，通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)，使得風(fēng)在吹向葉片時(shí)，其迎風(fēng)一側(cè)葉片張開(kāi)，背風(fēng)一側(cè)葉片收起，減小了葉片在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中背風(fēng)一側(cè)葉片上的阻力矩，大大提高了風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率。

2.葉片數(shù)量為8個(gè)，風(fēng)力機(jī)運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)矩值波動(dòng)較小，風(fēng)力機(jī)運(yùn)行比較穩(wěn)定。

3.風(fēng)力機(jī)8個(gè)葉片采用上下兩層各四個(gè)布置，且上下兩層葉片錯(cuò)開(kāi)45°，一方面增大了風(fēng)力機(jī)葉片受風(fēng)面積，提高了風(fēng)力機(jī)輸出功率；另一方面使得風(fēng)力機(jī)適應(yīng)于不同方向的風(fēng)。

4.風(fēng)力機(jī)上方采用錐形頂蓋，一方面可以擋雨，保護(hù)機(jī)架筒內(nèi)部元件，使其免受風(fēng)吹雨打，提高風(fēng)力機(jī)零件的使用壽命；另一方面頂蓋下方與風(fēng)力機(jī)葉片間距較小，減少了風(fēng)從葉片上端流走，最大程度把風(fēng)收集起來(lái)，提高風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用率。

附圖說(shuō)明

圖1為可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)去除頂蓋后的俯視圖；

圖2為可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)四連桿機(jī)構(gòu)張開(kāi)收縮圖；

圖3為可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)立體圖；

圖4為可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)機(jī)架筒內(nèi)部四連桿機(jī)構(gòu)主視圖；

圖5為可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)機(jī)架筒內(nèi)部四連桿機(jī)構(gòu)俯視圖；

圖中：1-葉片，2-擺桿，3-擺桿銷軸，4-連桿，5-機(jī)架筒，6-頂蓋，7-輸出軸，8-銷軸，9-限位擋塊

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例中提供了一種可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)，通過(guò)四連桿機(jī)構(gòu)，使得風(fēng)在吹向葉片時(shí)，其迎風(fēng)一側(cè)葉片張開(kāi)，背風(fēng)一側(cè)葉片收起，減小了葉片旋轉(zhuǎn)過(guò)程中背風(fēng)一側(cè)葉片的阻力矩，從而提高了風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用率。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清晰地描述，顯然，描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

結(jié)合圖1～5，本發(fā)明一種可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)由葉片1，擺桿2，擺桿銷軸3，連桿4，機(jī)架筒5，頂蓋6，輸出軸7，銷軸8，限位檔塊9等組成，其中葉片1、擺桿2和與通過(guò)連桿4連接的對(duì)應(yīng)位置的擺桿和葉片結(jié)構(gòu)是中心對(duì)稱結(jié)構(gòu)。風(fēng)力機(jī)葉片1與擺桿2通過(guò)固定連接方式按圖1所示連接為一體，限位檔塊9限制擺桿2繞其擺桿銷軸3擺動(dòng)的角度為葉片閉合到完全張開(kāi)所對(duì)應(yīng)的擺動(dòng)角度。

如圖1所示，兩個(gè)擺桿2，連桿4以及機(jī)架筒5(擺桿2通過(guò)擺桿銷軸3與機(jī)架筒5形成鉸鏈連接)組成了一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)，葉片1與擺桿2固定連接。當(dāng)風(fēng)吹向風(fēng)力機(jī)葉片時(shí)，葉片上的受力將使擺桿2產(chǎn)生繞其擺桿銷軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。風(fēng)力在機(jī)架筒5的左右面葉片上產(chǎn)生壓力的作用效果是一致的，都是使受力葉片繞其擺桿銷軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，不同的是一面葉片被收縮以減小了受風(fēng)面積的同時(shí)，另一面的葉片則會(huì)通過(guò)其擺桿的旋轉(zhuǎn)增大了受風(fēng)面積，且兩葉片的運(yùn)動(dòng)通過(guò)連桿4互相助力，共同協(xié)調(diào)完成。如圖2所示，對(duì)稱擺桿相互運(yùn)動(dòng)的結(jié)果使得迎風(fēng)側(cè)葉片的擺桿繞其擺桿銷軸3轉(zhuǎn)動(dòng)張開(kāi)，并受到限位檔塊9的阻擋停止在與圓筒切線成90°位置，圖2所示迎風(fēng)側(cè)葉片在此位置能獲得最大的受風(fēng)面積，從而可獲得最大的正向驅(qū)動(dòng)力矩；同時(shí)背風(fēng)側(cè)擺桿也受到限位擋塊9的阻擋，轉(zhuǎn)動(dòng)到與圓筒切線約成45°位置(使背風(fēng)側(cè)葉片最大限度閉合)，使背風(fēng)側(cè)葉片的受風(fēng)面積減小到最小，從而使反向阻力矩減小到最小程度。因此，提高了風(fēng)力機(jī)的合轉(zhuǎn)矩，從而提高了風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用率。

如圖2所示，在風(fēng)的作用下，迎風(fēng)側(cè)葉片張開(kāi)的角度為90°，背風(fēng)側(cè)葉片收縮的角度約為45°，顯然葉片張開(kāi)和收縮的實(shí)際角度是可以根據(jù)風(fēng)力機(jī)實(shí)際結(jié)構(gòu)和使用效果在一定范圍內(nèi)調(diào)整的，對(duì)于不同張開(kāi)收縮角度的可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)，都屬于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍。

如圖1和圖3所示，風(fēng)力機(jī)葉片的數(shù)量為8個(gè)，這樣布置可以提高風(fēng)力機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性；如圖1和圖3所示，風(fēng)力機(jī)的四組機(jī)構(gòu)，沿機(jī)架筒5軸向分上下兩層各兩組布置，上層兩組機(jī)構(gòu)的葉片圓周上相隔90°布置，下層兩組布置方式同上，但與上層葉片相互錯(cuò)開(kāi)45°角，且上下兩層葉片間留有足夠的空間，以免造成葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的相互干涉。風(fēng)力機(jī)葉片采用上下布置的方式，可以增加風(fēng)力機(jī)的受風(fēng)面積，在風(fēng)能利用率一定的情況下，提高風(fēng)力機(jī)輸出功率。

如圖3所示，風(fēng)力機(jī)葉片在風(fēng)的作用下，葉片1帶動(dòng)機(jī)架筒5旋轉(zhuǎn)，機(jī)架筒5通過(guò)輸出 軸7將風(fēng)力機(jī)獲得的動(dòng)能輸出到后續(xù)發(fā)電機(jī)中，以獲得電能。

如圖4和圖5所示，擺桿2與連桿4通過(guò)銷軸8相連，顯然也可以采用其他連接方式，本發(fā)明實(shí)施例不作限定。為了防止在同一水平安裝的兩組機(jī)構(gòu)的連桿4在同一高度發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，其中一組機(jī)構(gòu)的連桿4安裝在銷軸8的上半部，另一組的連桿4則安裝在銷軸8的下半部(圖4中沒(méi)有標(biāo)出)。擺桿2與擺桿銷軸3鉸鏈連接，擺桿銷軸3與機(jī)架筒5可通過(guò)軸承形成鉸鏈方式連接。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種可變翼垂直軸阻力型風(fēng)力機(jī)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。