[发明专利]竖轴集成水平自变桨式风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，具体涉及一种竖轴集成水平自变桨式 风力发电装置。

背景技术

目前，世界各国对能源的需求越来越大，尤其是在煤和石油等传统资 源的日益枯竭以及传统能源对大气造成的污染日益严重的情况下，人们对 清洁可再生能源的研究和利用越来越迫切和广泛。风能作为一种清洁可再 生资源已经成为各国科学家研究的重要课题。目前，风能转换系统大多数 采用的是横轴式风力发电机，即在水平轴上安装三个桨叶，该结构较为简 单，投资相对较少，技术也较成熟，在微风条件下(风速大于3m/s)即可 发电。但此种发电机的装机容量相对较小(一般小于30kW)，而且体积大， 大功率风力发动机的桨叶直径在40m以上，在中风条件下(风速大于12m/s) 就必须停止工作，因为桨叶在迎风面垂直旋转的工况下会产生很大风阻， 对桨叶和基座都可能造成损害，因此，造成风能利用效率低下。近年来世 界上对竖轴式的风力发电机研究方兴未艾，其基本原理是利用竖轴两侧的 阻力差推动竖轴旋转，带动发动机进行发电。根据上述原理形成有多种技 术方案，但目前这些方案尚不十分成熟，由于制造成本高、功率提升不大， 此类竖轴式风力发电机还难以普及。要想对现有风力发电技术进行提高， 必须在以下几方面有所突破：(1)增大扭矩，只有增大风能转换装置的扭 矩才能带动更大功率的发电机组；(2)提高安全转速，只有提高安全转速 才能更有效的利用风能，尤其是能量高的大风；(3)提高功率体积比，使 风能利用范围更加广泛，利于在全方位普及推广。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种设计合理、结构 新颖、转速高、转动力矩大的竖轴集成水平自变桨式风力发电装置。

本发明的技术方案是：一种竖轴集成水平自变桨式风力发电装置，包 括发电机，所述发电机通过变速器与竖直设置的主轴相连接，其特征在于： 在所述主轴的外圆上水平设置有多个桨叶组件。

两相邻桨叶组件的水平夹角α为60°。

所述桨叶组件包括水平设置在主轴外圆上的轴套，轴套内转动设置有 桨叶转轴，所述桨叶转轴的两端各设置有一桨叶，所述两桨叶的叶面相互 垂直，在桨叶转轴与轴套上设置有转轴限位机构。

所述转轴限位机构包括径向连接在桨叶转轴上的一卡销和设置在轴 套内壁上、宽度为1/4轴套圆周的限位槽，所述卡销沿限位槽的宽度方向 摆动设置在限位槽内。

所述轴套与桨叶转轴之间设置有轴承。

所述桨叶转轴的轴线位于桨叶中心线的一侧。

所述桨叶的表面为曲面。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明风力发电机能够根据风向自动调整迎风桨叶的叶面，顺 风桨叶的叶面受风力作用自动下垂张开，逆风桨叶的叶面受风力作用自动 水平收起，不论风向如何变化，始终保持同向旋转力矩；

(2)可将多组桨叶安装在垂直轴上，使受风面积加大，从而增大了 主轴的旋转力矩，加快了转速，加大了适用风速的范围，能够带动更大功 率的发电机工作，由于桨叶为水平旋转，旋转产生的风阻较小，因此可在 大风下高速旋转工作；

(3)由于主轴竖直安装，因此发电机组可设在地面，从而降低了设 备的重心和安装难度；

(4)本发明可以制成小型化便于拆装的家庭用风力发电机，方便无 电地区的使用，甚至可以安装在坚固的建筑物顶端，适合于多种工作环境。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1的B向视图。

图3为本发明桨叶组件的结构示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图3的C-C剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1和图2所示，本发明包括发电机1，所述发电机1通过变速器 2与竖直设置的主轴6相连接，在主轴6的外圆上沿轴向、水平设置有多 个桨叶组件；两相邻桨叶组件的水平夹角α为60°。

如图3和图4所示，每一桨叶组件包括水平设置在主轴6外圆上的一 轴套4，轴套4内转动设置有桨叶转轴5，所述桨叶转轴5的两端各设置 有一桨叶8，所述两桨叶的叶面相互垂直；在桨叶转轴5与轴套4上设置 有转轴限位机构。