[发明专利]具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种竖直轴风力发电机。更具体地，本发明涉及一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，其通过调节旋转叶片相对于上支撑臂和下支撑臂的角度，使得最大正向旋转风力和最小反向旋转风力施加到旋转叶片，并且在部分角度范围内即使通过反向旋转风力也可以进行正向旋转，可以最大化发电效率。

背景技术

通常，风力发电机根据安装主轴的方法，被简单地分为水平轴风力发电机和竖直轴风力发电机。

水平轴风力发电机是一种螺旋桨型风力发电机，其中旋转叶片安装到水平轴向上，并且要求6至15m/s的风速以产生额定功率。然而，除了例如济州岛和大关岭的风速较高的特定区域之外，在这个国家的大多数地方，风速较低从而降低发电效率，因此不能在这些地方安装水平轴向风力发电机。

这个国家的内陆或沿海的大部分地区属于低风速地区，其中风速低到约2至5m/s，并且在这样的低风速地区，已经使用旋转叶片安装到竖直轴上的竖直轴风力发电机，以便不论风向地实现恒定的风力发电。

然而，由于在竖直轴风力发电机中使用的旋转叶片被固定到以可转动方式绕主轴安装的旋转体的支撑臂上，因此根据旋转体的转动，旋转叶片可以绕主轴转动，但是不能在旋转体的支撑臂上转动。因此，旋转叶片可以通过绕主轴的旋转接收施加到其上的正向旋转风力，可以根本不接收风力从而不向主轴传递旋转力，或者可以接收反向旋转风力从而恶化风力发电效率。

此外，在使用流线型机翼形状的旋转叶片的情况下，只有迎着逆风方向的流线型机翼的凹部可以接收风力，从而只有一半的风力被使用，并且在迎着逆风方向的流线型机翼的凸部上产生巨大的风阻力。在使用风栅型叶片的情况下，在反向旋转侧，风栅打开以减少风阻力，但是旋转所必需的风力只作用在除了打开的风栅之外的部分，从而恶化风力发电效率。

作为用于解决上述问题的风力发电机的一个实例，韩国未审查专利公开No.10-2011-0015237(公布于2011年02月15日)公开了一种用于调节竖直轴风力发电机旋转叶片方向的装置，使用风标的旋转力调节旋转叶片的方向，其包括：风标；通过风标的风向感测旋转角度的传感器；用于根据传感器的感测信号传递旋转力的发电装置；通过接收传感器的旋转角度感测信号控制发电装置的驱动的控制器；根据发电装置产生的电力转动的第一锥齿轮；具有预定传动比并与第一锥齿轮齿啮合的第一行星齿轮；通过具有预定长度的轴连接到第一行星齿轮的第二行星齿轮；具有预定传动比并与第二行星齿轮齿啮合的第二锥齿轮；以及具有预定长度并固定到第二锥齿轮的轴上的旋转叶片，其中根据风标风向的改变，旋转力被传递到旋转叶片以调节旋转叶片的方向。

然而，根据上述现有技术中的竖直轴风力发电机，在绕主轴旋转的过程中，旋转叶片以恒定速率转动，因此限制将最大正向旋转风力和最小反向旋转风力施加到旋转叶片。

此外，根据上述现有技术中的竖直轴风力发电机，如果风速较低，可能不能适当进行发电，而如果风速较高，可能由于过度旋转导致风力发电机损坏或操作困难。

发明内容

技术问题

因此，本发明是为了解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的一个目的是提供一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，其可以通过调节旋转叶片相对于上支撑臂和下支撑臂的角度，最大化发电效率。

本发明的另一个目的是提供一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，其可以防止由于强风造成的发电机的损坏或操作困难。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，其被配置为通过调节旋转叶片的角度，最大化作用有正向旋转风力的旋转角度范围，并且最小化反向旋转风力施加到旋转叶片的旋转角度范围，从而将最大正向旋转风力和最小反向旋转风力施加到旋转叶片，并且在部分角度范围内即使通过反向旋转风力也能够进行正向旋转。

有益效果

根据本发明的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，相对于风向在竖直方向上调节旋转叶片，以便最大正向旋转风力在逆时针方向225°至315°的角度范围内作用在旋转叶片上，并且旋转叶片被调整为与风向一致，以便最小反向旋转风力在逆时针方向45°至135°角度范围内最小化地作用在旋转叶片上，从而最大化发电效率。