垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構及垂直軸風力發電機的製作方法
2023-10-08 16:23:29
專利名稱：垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構及垂直軸風力發電機的製作方法
技術領域：
本發明屬於垂直軸風力發電機領域，具體地說，尤其涉及垂直軸風力發電機槳葉迴轉半徑的調節機構及垂直軸風力發電機。
背景技術：
垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑是槳葉到其迴轉中心的半徑值，目前垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑在設計時便已經確定，不可調節，且該設定的迴轉半徑值與額定風速、切出風速及風力發電機的額定功率密切相關。另外，風力發動機的輸出功率與槳葉的實際迴轉半徑及實際風速呈正相關。在日常運行過程中，我們發現實際風速常常與額定風速、切出風速有很大差異。當實際風速較低時，高垂直軸風力發電機啟動比較困難，此時如果能適當增大槳葉的迴轉半徑來提高垂直軸風力發電機的啟動扭矩，就可有效解決啟動難的問題，同時還可以將這種低風速加以利用，擴大了風速利用範圍。當實際風速介於額定風速和切出風速之間的時候，受電機容量等等因素的限制需要將風力發電機的輸出功率穩定在其額定功率附近，而現有結構無法根據實際風速來適應性地調節槳葉的迴轉半徑，進而導致風力發電機的輸出功率與其額定功率偏差較大，這樣就會對電網產生較大的衝擊。此時普通無變半徑的垂直軸風力發電機只能強制停機、停止發電，但這樣又會大量浪費風能資源；而本發明有利於提高垂直軸風力發電機發電功率的穩定性、高負載下的安全性、不同風速情況的適應性，以及擴大對風速的利用範圍。
發明內容
本發明所要解決的技術問題在於提供一種垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構，它能夠調節風力發電機槳葉的迴轉半徑。本發明的技術方案如下一種垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構，包括豎直設置的槳葉(I)，多片該槳葉分布在同一圓周上，且各槳葉(I)的上、下部均分別套裝有一個葉片箍(2)，其特徵在於在所述槳葉(I)所在圓的內側設置動力組件、豎直管組件、 執行組件、風機輪轂外殼(3)和主動錐齒輪(4)，其中風機輪轂外殼(3)對稱設在所述豎直管組件的上、下端，在豎直管組件內設置所述動力組件，該動力組件包括動力裝置(5)和豎直輸出軸出)，其中豎直輸出軸(6)對稱設在動力裝置(5)的上、下方，並在動力裝置(5)的帶動下繞各自的軸心線轉動，且兩根豎直輸出軸(6)遠離動力裝置的一端伸到對應的風機輪轂外殼(3)內，並在兩伸入端均套裝有所述主動錐齒輪(4)；在兩個風機輪轂外殼(3)上均水平設有所述執行組件，該執行組件的位置與所述葉片箍(2) —一對應；所述執行組件包括絲杆(7)、從動錐齒輪(8)和導管(9)，其中絲杆
(7)通過軸承支撐於對應的所述風機輪轂外殼(3)上，且絲杆(7)的內端伸到風機輪轂外殼內，並在該伸入端套裝所述從動錐齒輪(8)，該從動錐齒輪與所述主動錐齒輪(4)相齧
所述導管(9)通過螺紋副套裝於絲杆(7)的外部，該導管的外端與對應的所述葉片箍(2)固定連接，在所述動力裝置(5)的帶動下，各槳葉(I)可同步向外擴張或者朝內收攏，從而同步調節各個槳葉(I)的迴轉半徑。安裝本調節機構時，將下面一個風機輪轂外殼的下端與輪轂法蘭盤連接，該輪轂法蘭盤設在輪轂主軸的上端，該輪轂主軸位於風力發電機的上方，並通過聯軸器與風力發電機的主軸相連。運行時，所述槳葉(I)在風能的作用下繞迴轉中心轉動，從而帶動風力發電機發電機發電。如附圖I至5所示，需要調節槳葉⑴的迴轉半徑時，啟動動力裝置(5)，該動力裝置帶動兩根豎直輸出軸(6)繞各自的軸心線自轉，進而帶動兩個所述主動錐齒輪(4)轉動， 轉動的兩個主動錐齒輪(4)同時帶動與之嚙合的各個從動錐齒輪(8)同步轉動，進而帶動所述絲杆(7)轉動，轉動的絲杆(7)帶動它上面的導管(該導管相當於螺母)同步沿該絲杆(7)軸向滑移，最終帶動槳葉(I)在水平面內移動，且各個槳葉(I)實現聯動，並同步向外擴張或者朝內收攏，從而同步調節各個槳葉(I)的迴轉半徑。當實際風速較低時，高垂直軸風力發電機啟動比較困難，此時如果能適當增大槳葉的迴轉半徑來提高垂直軸風力發電機的啟動扭矩，就可有效解決啟動難的問題，同時還可以將這種低風速加以利用，擴大了風速利用範圍。當實際風速介於額定風速和切出風速之間的時候，功率控制器可根據當前的風速信號、風機轉速信號、額定功率信號、當前葉片半徑值計算出所需半徑值，並將計算得出的最佳半徑值傳遞給變半徑控制器，並由變半徑控制器控制動力裝置同步調節所述各個槳葉 (I)的迴轉半徑，從而將風力發電機的輸出功率限制在其額定功率附近，這樣不僅能保證風力發電機正常工作，避免風速在大於額定風速時，發電機對電網產生較大的衝擊，有效克服傳統結構的缺陷，而且很好地利用原來不用有效利用的風能資源，大幅提高經濟效益；本發明可根據需要調節槳葉的迴轉半徑，很好地克服了傳統結構不能調節槳葉迴轉半徑的缺陷，結構簡單、製作方便，具有良好的技術和經濟價值，適於在垂直軸風力發電機領域大規模推廣運用。在本技術方案中，所述動力組件由動力裝置(5)、豎直輸出軸￠)、減速器(10)和聯軸器(11)構成，其中動力裝置(5)為雙軸電機，該雙軸電機的兩個輸出端分別通過所述減速器(10)和聯軸器(11)與對應的豎直輸出軸(6)相連。在本實施例中，雙軸電機連接的兩根豎直輸出軸(6)的同步性好，可以可靠地帶動各個槳葉(I)在在水平面內同步移動， 調節槳葉(I)的迴轉半徑。當然，本發明並不限制動力裝置(5)必須為雙軸電機，也可根據需要採用兩個背對設置的單軸電機，且兩個單軸電機各自的輸出端通均過減速器(10)和聯軸器(11)與對應的豎直輸出軸(6)相連。所述豎直管組件由安裝管(12)和豎直管(13)構成，其中安裝管(12)連接於兩根豎直管(13)之間，三者的管心線在同一條直線上；所述動力裝置(5)固設在安裝管(12) 內，兩根所述豎直輸出軸(6)則通過軸承支撐在對應的豎直管(13)內，這樣就能方便地進行拆、裝，進而便於運輸，有效地改善了本裝置的性能。所述執行組件還包括水平支撐管(14)，該水平支撐管的內端固定於所述風機輪轂外殼⑶上，且水平支撐管(14)套裝於所述導管(9)外，這兩根管滑動配合，這樣就不僅能很好地對導管(9)進行導向，而且還能更好地支撐導管(9)和所述絲杆(7)。所述導管(9)和水平支撐管(14)的橫截面均為橢圓形，這樣不僅能有效減少紊流，而且能較好地防止所述葉片(I)在豎直面內發生扭轉。在本技術方案中，所述葉片⑴的數目一般為4片，各葉片(I)均勻分布在同一圓周上，當然葉片(I)的數目也可根據實際需要做相應調整。本發明還提供一種垂直軸風力發電機，包括發電機，其特徵在於包括權利要求I 所述的垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構、風速傳感器、位移傳感器、功率控制器和變半徑控制器，其中所述風速傳感器用於檢測實際風速，將該實際風速與額定風速、切出風速進行比較並在實際風速<額定風速時發送第二控制信號給功率控制器；所述位移傳感器用於檢測實際槳葉迴轉半徑並將該實際槳葉迴轉半徑信息發送給變半徑控制器；所述功率控制器用於在接收到第二控制信號時發送最大槳葉迴轉半徑值給該變半徑控制器；所述變半徑控制器用於根據該最大槳葉迴轉半徑值控制權利要求I所述垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中的動力裝置，將實際槳葉迴轉半徑調節為最大槳葉迴轉半徑值，並且在判定該實際槳葉迴轉半徑等於最大槳葉迴轉半徑值時停止調節。在實際風速 < 額定風速時，槳葉迴轉半徑一直保持為最大槳葉迴轉半徑值，此時風力發電機組可以獲得最大扭矩，並實現風力機輸出最大功率，風力機的輸出功率隨風速的變化而變化，解決了啟動困難的問題。該垂直軸風力發電機還包括槳葉轉速傳感器和輸出功率檢測器，其中所述風速傳感器用於將該實際風速信息發送給功率控制器，並在額定風速< 實際風速< 切出風速時發送第一控制信號給功率控制器；所述槳葉轉速傳感器用於檢測槳葉轉速並將該槳葉轉速信息發送給功率控制器；所述輸出功率檢測器用於檢測發電機的額定功率和輸出功率並將該發電機的額定功率和輸出功率信息發送給功率控制器；所述功率控制器用於在接收到第一控制信號時根據實際風速信息、槳葉轉速信息、額定功率信息和輸出功率信息計算出最佳槳葉迴轉半徑值並將該最佳槳葉迴轉半徑值發送給變半徑控制器，並且將該發電機的額定功率與輸出功率進行比較在額定功率等於輸出功率時發送第四控制信號給該變半徑控制器；所述變半徑控制器用於根據該最佳槳葉迴轉半徑值時控制權利要求I所述垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中的動力裝置，將實際槳葉迴轉半徑調節為該最佳槳葉迴轉半徑值，並且在判定該實際槳葉迴轉半徑等於該最佳槳葉迴轉半徑值時進一步判斷是否接收到第四控制信號當接收到第四控制信號時停止調節。在額定風速 < 實際風速< 切出風速時可根據實際風速的大小具體調節所述槳葉
(I)的迴轉半徑，從而將風力發電機的輸出功率限制在其額定功率附近，進而避免對電網產生較大的衝擊，並有效克服傳統結構的缺陷。該垂直軸風力發電機還包括剎車裝置，其中所述風速傳感器用於在實際風速 > 切出風速時發送第三控制信號給該功率控制器；
所述功率控制器用於在接收到第三控制信號或者停機信號時發送最小槳葉迴轉半徑值給該變半徑控制器；所述變半徑傳感器用於根據該最小槳葉迴轉半徑值控制權利要求I所述垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中的動力裝置，將實際槳葉迴轉半徑調節為最小槳葉迴轉半徑值，並且在判定該實際槳葉迴轉半徑等於最小槳葉迴轉半徑值時發送剎車信號給該剎車裝置；所述剎車裝置用於在接收到該剎車信號時控制停機。該槳葉轉速傳感器安裝在權利要求I所述的垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中豎直輸出軸(6)上。有益效果本發明可根據需要調節槳葉的迴轉半徑，很好地克服了傳統結構不能調節槳葉迴轉半徑的缺陷，結構簡單、製作方便，具有良好的技術和經濟價值，適於在垂直軸風力發電機領域大規模推廣運用。
圖I為本發明的軸測圖2為圖I的剖視視圖3為圖2中A部分的局部放大圖4為圖2中B部分的局部放大圖5為圖2中C部分的局部放大圖6為圖2中D-D向剖視放大圖7是垂直軸風力發電機的電路原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明
如圖I 6所示，本調節機構由槳葉I、葉片箍2、風機輪轂外殼3、主動錐齒輪4、
動力組件、豎直管組件和執行組件，其中槳葉I豎直設置，多片該槳葉I分布在同一圓周上， 在本實施例中，所述槳葉I的數目為4片，並均勻分布在同一圓周上，當然也可採用其它數目的葉片，如3、5、6……為了便於固定槳葉1，特在各個槳葉I的上部和下部均分別套裝有一個葉片箍2， 該葉片箍2的結構及設置方式屬於現有技術，在此不做贅述。作為本發明的發明點，在上述槳葉I所在圓的內側設置所述動力組件、豎直管組件、執行組件、風機輪轂外殼3和主動錐齒輪4。所述豎直管組件由安裝管12和豎直管13 構成，其中安裝管12連接於兩根豎直管13之間，三者的管心線在同一條直線上。在上述豎直管組件的上、下端對稱設有所述風機輪轂外殼3，具體為兩個風機輪轂外殼3分別通過螺釘與豎直管組件中對應的豎直管13固定連接。所述風機輪轂外殼3為迴轉體結構，其中心線與所述豎直管13的管心線在同一條直線上，且風機輪轂外殼3的外壁上沿圓周均勻設置有4根水平支撐支管3a，該水平支撐支管3a用於支撐所述執行組件，且水平支撐支管3a與風機輪轂外殼3的內腔相通。另外，上面一個風機輪轂外殼3的頂端通過螺釘連接有頂蓋 15，安裝本調節機構時下面一個風機輪轂外殼3的下端與輪轂法蘭盤16連接，該輪轂法蘭盤16設在輪轂主軸17的上端，該輪轂主軸17位於風力發電機18的上方，並通過聯軸器與風力發電機18的主軸相連。如圖I 6可看出，所述動力組件安裝於豎直管組件內，該動力組件包括動力裝置 5和豎直輸出軸6，其中豎直輸出軸6對稱設在動力裝置5的上方和下方，並在動力裝置5 的帶動下繞各自的軸心線轉動，且兩根豎直輸出軸6遠離動力裝置的一端伸到對應的風機輪轂外殼3內，並在兩伸入端均套裝有所述主動錐齒輪4。在本實施例中，所述動力組件由動力裝置5、豎直輸出軸6、減速器10和聯軸器11 構成，其中動力裝置5為外購的雙軸電機，該雙軸電機具有兩個輸出端，其中上面一個輸出端通過所述減速器10和聯軸器11與動力裝置5上方的一根所述豎直輸出軸6相連。下面一個輸出端通過所述減速器10和聯軸器11與動力裝置5下方的一根所述豎直輸出軸6 相連。並且，兩根豎直輸出軸6則通過軸承支撐在對應的所述豎直管13內，且豎直輸出軸 6的軸心線與該豎直管13的管心線在同一條直線上。另外，所述動力裝置5通過螺釘固定於安裝管12內，該動力裝置5啟動時，能夠帶動兩根所述豎直輸出軸6繞各自的軸心線自轉，且兩根豎直輸出軸6的轉動速度和方向均相同。當然，本發明並不限制動力裝置5必須為雙軸電機，該動力裝置5也可採用兩個背對設置的單軸電機。如圖I 6可得出，在兩個風機輪轂外殼3上均水平設有所述執行組件，該執行組件的位置與所述葉片箍2 —一對應。在本實施例中，上面一個風機輪轂外殼3上設有4個執行組件，這4個執行組件的設置位置與4片槳葉I上部的葉片箍2 —一對應；而下面一個風機輪轂外殼3上也設有4個執行組件，這4個執行組件的設置位置與4片槳葉I下部的葉片箍2 對應。所述執行組件由絲杆7、從動錐齒輪8、導管9和水平支撐管14構成，其中絲杆7 通過軸承支撐於對應風機輪轂外殼3上的水平支撐支管3a內，且絲杆7的內端伸到風機輪轂外殼3內，並在該伸入端套裝所述從動錐齒輪8，該從動錐齒輪8與所述主動錐齒輪4相嚙合。所述導管9相當於螺母，該導管9通過螺紋副套裝於絲杆7的外部，該導管9的外端與對應的所述葉片箍2固定連接。如圖I 6還可看出，所述水平支撐管14的內端固定於所述風機輪轂外殼3上的水平支撐支管3a內，該水平支撐管14套裝於所述導管9外，這兩根管滑動配合，並且導管9和水平支撐管14的橫截面均為橢圓形。另外，由於本實施例中動力裝置5為雙軸電機，該動力裝置5帶動的兩根豎直輸出軸6轉動速度和方向均相同，所以上面4個執行組件中絲杆7的旋向與下面4個執行組件中絲杆7的旋向必須相反，因為只有這樣才能保證在所述動力裝置5的帶動下，與各個葉片箍2連接的導管9同步朝向或遠離豎直管組件的中心移動，進而帶動各槳葉I同步在水平面內移動，並同步向外擴張或者朝內收攏，從而同步調節各個槳葉I的迴轉半徑。當然，如果採用兩個背對設置的單軸電機來充當動力裝置5，為了保證各個槳葉I能夠同步向外擴張或者朝內收攏，兩個單軸電機的轉速必須相同，而兩個單軸電機的轉向既可相同也可相反，當兩個單軸電機的轉向相同時，這兩個單軸電機就相當於一個雙軸電機，此時上面4個執行組件中絲杆7的旋向與下面4個執行組件中絲杆7的旋向必須相反；當兩個單軸電機的轉向相反時，此時上面4個執行組件中絲杆7的旋向與下面4個執行組件中絲杆7的旋向必須相同。如圖7所示，該垂直軸風力發電機包括上述垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構、發電機、風速傳感器、槳葉轉速傳感器、輸出功率檢測器、位移傳感器、功率控制器、 變半徑控制器和剎車裝置，其中該風速傳感器用於檢測實際風速並將該實際風速信息發送給功率控制器；並且將該實際風速與額定風速、切出風速進行比較在實際風速<額定風速時發送第二控制信號給功率控制器，在額定風速 < 實際風速切出風速時發送第三控制信號給功率控制器。該位移傳感器用於檢測實際槳葉迴轉半徑並將該實際槳葉迴轉半徑信息發送給變半徑控制器。該功率控制器用於在接收到第二控制信號時發送最大槳葉迴轉半徑值給該變半徑控制器。該變半徑控制器用於根據該最大槳葉迴轉半徑值控制圖I 6中垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中的動力裝置5，該動力裝置5帶動兩根豎直輸出軸6繞各自的軸心線自轉，進而帶動兩個主動錐齒輪4轉動，轉動的兩個主動錐齒輪4同時帶動與之嚙合的各個從動錐齒輪8同步轉動，進而帶動所述絲杆7轉動，轉動的絲杆7帶動它上面的導管9同步沿該絲杆7軸向滑移，最終帶動槳葉I在水平面內移動，且各個槳葉I實現聯動， 並同步向外擴張或者朝內收攏，從而將實際槳葉迴轉半徑調節為為最大槳葉迴轉半徑值， 並且在判定該實際槳葉迴轉半徑等於最大槳葉迴轉半徑值時停止調節。該功率控制器用於在接收到第三控制信號或者停機信號時發送最小槳葉迴轉半徑值給該該變半徑控制器。該變半徑控制器用於根據該最小槳葉迴轉半徑值控制圖I 6 中垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中的動力裝置5，將實際槳葉迴轉半徑調節為最小槳葉迴轉半徑值，並且在判定該實際槳葉迴轉半徑等於最小槳葉迴轉半徑值時發送剎車信號給該剎車裝置；該剎車裝置用於在接收到該剎車信號時控制停機，即槳葉停止轉動，該垂直軸風力發電機停止發電。該槳葉轉速傳感器用於檢測槳葉轉速並將該槳葉轉速信息發送給功率控制器。該輸出功率檢測器用於檢測發電機的額定功率和輸出功率並將該發電機的額定功率和輸出功率信號發送給功率控制器。該功率控制器用於在接收到第一控制信號時根據實際風速信息、槳葉轉速信息、額定功率信息和輸出功率信息計算出最佳槳葉迴轉半徑值，並將該最佳槳葉迴轉半徑值發送給變半徑控制器，並且將該發電機的額定功率與輸出功率進行比較: 在額定功率等於輸出功率時向變半徑控制器發送第四控制信號。應注意的是根據實際風速信息、槳葉轉速信息、額定功率信息和輸出功率信息計算出最佳槳葉迴轉半徑值的過程為成熟技術，在此不予累述。該半徑控制器用於根據該最佳槳葉迴轉半徑值時控制圖I 6中垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中的動力裝置5，將實際槳葉迴轉半徑調節為該最佳槳葉迴轉半徑值，並且在判定該實際槳葉迴轉半徑等於該最佳槳葉迴轉半徑值時進一步判斷是否接收到第四控制信號當接收到第四控制信號時停止調節。 在本發明的垂直軸風力發電機中，槳葉轉速傳感器可以安裝在諸如垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中豎直輸出軸6上，位移傳感器可以設置在導管9上，也可以設置在水平支撐管14等位置，並且風速傳感器、輸出功率檢測器、功率控制器和變半徑控制器等分別可以單獨設置，也可以與該垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構組合安裝為一體。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不以本發明為限制，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構，包括豎直設置的槳葉(1)，多片該槳葉分布在同一圓周上，且各槳葉(I)的上、下部均分別套裝有一個葉片箍(2)，其特徵在於在所述槳葉(I)所在圓的內側設置動力組件、豎直管組件、執行組件、風機輪轂外殼(3)和主動錐齒輪(4)，其中風機輪轂外殼(3)對稱設在所述豎直管組件的上、下端，在豎直管組件內設置所述動力組件，該動力組件包括動力裝置(5)和豎直輸出軸￠)，其中豎直輸出軸(6)對稱設在動力裝置(5)的上、下方，並在動力裝置(5)的帶動下繞各自的軸心線轉動，且兩根豎直輸出軸(6)遠離動力裝置的一端伸到對應的風機輪轂外殼(3)內，並在兩伸入端均套裝有所述主動錐齒輪(4)；在兩個風機輪轂外殼(3)上均水平設有所述執行組件，該執行組件的位置與所述葉片箍(2) —一對應；所述執行組件包括絲杆(7)、從動錐齒輪(8)和導管(9)，其中絲杆(7)通過軸承支撐於對應的所述風機輪轂外殼(3)上，且絲杆(7)的內端伸到風機輪轂外殼內，並在該伸入端套裝所述從動錐齒輪(8)，該從動錐齒輪與所述主動錐齒輪(4)相嚙合；所述導管(9)通過螺紋副套裝於絲杆(7)的外部，該導管的外端與對應的所述葉片箍(2)固定連接，在所述動力裝置(5)的帶動下，各槳葉(I)可同步向外擴張或者朝內收攏，從而同步調節各個槳葉(I)的迴轉半徑。
2.根據權利要求I所述的垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構，其特徵在於 所述動力組件由動力裝置(5)、豎直輸出軸￠)、減速器(10)和聯軸器(11)構成，其中動力裝置(5)為雙軸電機，該雙軸電機的兩個輸出端分別通過所述減速器(10)和聯軸器(11) 與對應的豎直輸出軸(6)相連。
3.根據權利要求I或2所述的垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構，其特徵在於所述豎直管組件由安裝管(12)和豎直管(13)構成，其中安裝管(12)連接於兩根豎直管(13)之間，三者的管心線在同一條直線上；所述動力裝置(5)固設在安裝管(12)內，兩根所述豎直輸出軸(6)則通過軸承支撐在對應的豎直管(13)內。
4.根據權利要求3所述的垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構，其特徵在於 所述執行組件還包括水平支撐管(14)，該水平支撐管的內端固定於所述風機輪轂外殼(3) 上，且水平支撐管(14)套裝於所述導管(9)外，這兩根管滑動配合。
5.根據權利要求4所述的垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構，其特徵在於 所述導管(9)和水平支撐管(14)的橫截面均為橢圓形。
6.根據權利要求5所述的垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構，其特徵在於 所述葉片(I)的數目為4片，各葉片(I)均勻分布在同一圓周上。
7.—種垂直式風力發電機，包括發電機，其特徵在於包括權利要求I所述的垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構、風速傳感器、位移傳感器、功率控制器和變半徑控制器，其中所述風速傳感器用於檢測實際風速，將該實際風速與額定風速、切出風速進行比較並在實際風速<額定風速時發送第二控制信號給功率控制器；所述位移傳感器用於檢測實際槳葉迴轉半徑並將該實際槳葉迴轉半徑信息發送給變半徑控制器；所述功率控制器用於在接收到第二控制信號時發送最大槳葉迴轉半徑值給該變半徑控制器；所述變半徑控制器用於根據該最大槳葉迴轉半徑值控制權利要求I所述垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中的動力裝置，將實際槳葉迴轉半徑調節為最大槳葉迴轉半徑值，並且在判定該實際槳葉迴轉半徑等於最大槳葉迴轉半徑值時停止調節。
8.根據權利要求7所述的垂直式風力發電機，其特徵在於還包括槳葉轉速傳感器和輸出功率檢測器，其中所述風速傳感器用於將該實際風速信息發送給功率控制器，並在額定風速<實際風速<切出風速時發送第一控制信號給功率控制器；所述槳葉轉速傳感器用於檢測槳葉轉速並將該槳葉轉速信息發送給功率控制器；所述輸出功率檢測器用於檢測發電機的額定功率和輸出功率並將該發電機的額定功率和輸出功率信息發送給功率控制器；所述功率控制器用於在接收到第一控制信號時根據實際風速信息、槳葉轉速信息、額定功率信息和輸出功率信息計算出最佳槳葉迴轉半徑值並將該最佳槳葉迴轉半徑值發送給變半徑控制器，並且將該發電機的額定功率與輸出功率進行比較在額定功率等於輸出功率時發送第四控制信號給該變半徑控制器；所述變半徑控制器用於根據該最佳槳葉迴轉半徑值時控制權利要求I所述垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中的動力裝置，將實際槳葉迴轉半徑調節為該最佳槳葉迴轉半徑值，並且在判定該實際槳葉迴轉半徑等於該最佳槳葉迴轉半徑值時進一步判斷是否接收到第四控制信號當接收到第四控制信號時停止調節。
9.根據權利要求7或8所述的垂直式風力發電機，其特徵在於還包括剎車裝置，其中所述風速傳感器用於在實際風速>切出風速時發送第三控制信號給該功率控制器；所述功率控制器用於在接收到第三控制信號或者停機信號時發送最小槳葉迴轉半徑值給該變半徑控制器；所述變半徑傳感器用於根據該最小槳葉迴轉半徑值控制權利要求I所述垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中的動力裝置，將實際槳葉迴轉半徑調節為最小槳葉迴轉半徑值，並且在判定該實際槳葉迴轉半徑等於最小槳葉迴轉半徑值時發送剎車信號給該剎車裝置；所述剎車裝置用於在接收到該剎車信號時控制停機。
10.根據權利要求8所述的垂直式風力發電機，其特徵在於該槳葉轉速傳感器安裝在權利要求I所述的垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構中豎直輸出軸(6)上。
全文摘要
本發明公開一種垂直軸風力發電機槳葉的迴轉半徑調節機構，槳葉分布在同一圓周上，還包括動力組件和執行組件其中動力組件由動力組件和豎直管組件構成，且豎直管組件的上、下端對稱設有風機輪轂外殼；動力組件設於豎直管組件內，該動力組件中的動力裝置能夠帶動兩根豎直輸出軸轉動，豎直輸出軸分居在動力裝置的上、下方，兩根豎直輸出軸遠離動力裝置的一端伸到對應的風機輪轂外殼內，在兩伸入端均套裝有主動錐齒輪；在兩個風機輪轂外殼上對稱設有執行組件，該執行組件呈水平布置。本發明可根據需要調節槳葉的迴轉半徑，有利於提高垂直軸風力發電機發電功率的穩定性、高負載下的安全性、不同風速情況的適應性以及擴大對風速的利用範圍，很好地克服了傳統結構不能調節槳葉迴轉半徑的缺陷。其結構簡單、製作方便，具有良好的技術和經濟價值，適於在垂直軸風力發電機領域大規模推廣運用。
文檔編號F03D3/06GK102606401SQ20121007641
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月21日 優先權日2012年3月21日
發明者李奇敏, 羅洋 申請人:重慶大學