垂直軸風力發電機內置式葉片轉動結構的製作方法

2023-08-07 08:00:41

本發明涉及垂直軸風力發電機技術領域。

背景技術：

為了更好的利用風能，人們設計了多種形式的風力發電系統，從結構形式上看主要有風力機旋轉軸在空間為水平方向的水平軸風力機和旋轉軸在空間為垂直方向的垂直軸風力機。

如圖1，是現有的垂直軸風力發電機，其風輪採用具有一定翼形的葉片，這些葉片一般被固定在繞迴轉中心旋轉的懸臂上，並坐落在一個塔架上，塔架上面固定垂直風輪，垂直風輪中心有一個垂直軸，通過懸臂再將葉片連接到垂直軸上而組成垂直風輪。

對於固定葉片角度的垂直軸風輪在轉動時，當葉片處於不同位置時，其扭矩大小、方向都不同，在有些位置扭矩大、在有些位置扭矩小、在有些位置扭矩為正、在有些位置扭矩為負。隨著風輪直徑的增大和轉速的下降，這些變化的絕對值尤其明顯，而風輪最終的輸出扭矩是這些扭矩的合力矩，這樣垂直風輪的氣動效率就較低，必須對葉片角度根據葉片所處位置進行實時調節以提高垂直風輪的效率。調節垂直風機葉片角度有多重方法，例如，中國專利公開號CN1811173A，名稱為垂直軸風力發電機葉片攻角調節裝置，是通過凹槽凸輪實現對葉片轉角的控制，由於凹槽凸輪需大功率電機根據風向變化時刻調整凹槽凸輪相對於風向的角度，不僅功耗大、控制精度和速度也難以保證。

又例如，中國專利公開號CN1858438A，名稱為垂直軸風力發電機葉片轉角自動控制系統,是通過電機實現對葉片轉角的控制，但由於電機置於葉片外部，且電機轉軸垂直於葉片，為了能滿足高風速下能控制葉片轉動，不僅要求電機功率很大，而且外置的電機、減速機風阻也很大，這樣的結構造成高成本、高功耗、氣動效率低。

此外，如中國專利公開號CN 103758693A，名稱為一種大型垂直軸風力發電機葉片轉角調節和鎖定裝置，是採用伺服電機、減速機通過葉片柄轉動葉片，並採用葉片剎車的方式控制葉片轉動的方法，但也有結構複雜、成本較高和轉動部分風阻較大的缺點。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，達到低功耗、高氣動效率、低成本的目的，實現商業化發展，本發明提供了一種垂直軸風力發電機內置式葉片轉動結構。

本發明的具體技術方案是：

一種垂直軸風力發電機內置式葉片轉動結構，包括支持翼、葉片，在葉片內部，設有葉片轉軸； 葉片轉軸和葉片固定連接，葉片轉軸通過機座與支持翼連接，葉片轉軸可在機座中轉動；葉片內部設有控制葉片轉軸旋轉的電機、減速機以及齒輪。

進一步的，所述機座是套設在葉片轉軸外部的軸套結構，該軸套的一端是法蘭結構，可通過法蘭與支持翼連接。

進一步的，在葉片位於弦線前緣的1/2到1/4的位置之間設置葉片轉軸。

進一步的，所述電機與減速機連接；減速機固定於減速機固定板上；所述齒輪由主動齒輪和被動齒輪組成，所述主動齒輪與減速機輸出軸固定連接，被動齒輪固定在機座上，主動齒輪和被動齒輪嚙合；葉片轉軸穿設在減速機固定板和被動齒輪中，葉片轉軸與減速機固定板固定；葉片轉軸與該被動齒輪聯動，葉片轉軸可在被動齒輪中轉動，減速機固定板相對於機座轉動。

進一步的，葉片被分為上、中、下三段並通過轉軸相互固定，轉軸圓心相同並垂直於地面。

進一步的，上述驅動葉片轉動的電機、減速機和齒輪被設置在下支持翼的機座上。

本發明的有益效果是可實現低功耗、高氣動效率的前提下對葉片轉角進行控制。

附圖說明

圖1是現有的垂直軸風力發電機的結構示意圖。

圖2是本發明垂直軸風力發電機內置式葉片轉動結構的示意圖。

圖3是本發明發明垂直軸風力發電機內置式葉片轉動結構的剖面圖。

圖4是本發明實施例1的結構示意圖。

圖5是本發明葉片轉軸設置位置的示意圖。

圖中：10-支持翼；11-葉片；22-葉片轉軸；33-電機；34-減速機；35-被動齒輪；36-主動齒輪；37-減速機固定板；55-機座。

具體實施方式

如圖4所示，是本發明垂直軸風力發電機內置式葉片轉動結構實施例1的結構示意圖。

如圖2、圖3和圖5所示，本發明由圍繞垂直軸的若干個支持翼，葉片由上葉片、中葉片和下葉片三段組成，上、中、下葉片的葉片轉軸二二相連固定，葉片轉軸設置在葉片玄線上並位於前緣1/4到1/2之間；機座上設有可轉動的葉片11、葉片轉軸22、電機33、減速機34、被動齒輪35和主動齒輪36。在中葉片轉軸和下葉片轉軸之間設有一端通過法蘭固定連接支持翼10的機座55，另一端套設於葉片轉軸22外。機座上、下端面分別設置上軸承和下軸承，葉片轉軸22穿設該軸承，並可相對於該機座55轉動。機座的上端面有一被動齒輪35和機座55固定，被動齒輪上端的葉片轉軸22上還安裝有減速機固定板37，減速機固定板37和葉片轉軸22固定，但減速機固定板37可圍繞被動齒輪35轉動，減速機固定板上固定有減速機34和電機33，當電機收到來自中央處理器的指令後轉動，則減速機上的主動齒輪36轉動，由於被動齒輪35和機座55固定，則主動齒輪36將圍繞被動齒輪35轉動，從而帶動葉片11轉動，實現對葉片轉角的控制。