[发明专利]垂直轴上下摆动风叶发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，尤其是垂直轴上下摆动风叶发电装置。

背景技术

目前风力发电装置常用的有水平轴和垂直轴，各自都有优势与不足，但垂直轴风力发电机具有启动风速低和无噪音等众多优点，更具有广阔的市场应用前景。目前的垂直轴风机发展很快，品种也很多，创新不断，但是普遍地存在风能利用率低、受风面积小、功率偏小、体积相对大、低速风力难启动和造价高等问题；然而风能是无限的，因此降低成本是推动风力发电的关键因素，提高风能利用率则又是降低成本的有效方法。

发明内容

为了克服现有垂直轴风力发电装置风能利用率低、受风面积小、功率偏小、低速风力难启动和造价高的问题，而提供一种风能利用率高、低速风力易启动和成本低的风力发电装置，即垂直轴上下摆动风叶发电装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：垂直轴上下摆动风叶发电装置，包括：1.塔杆，2.立轴，3.水平档杆，4.叶片尾翼，5.风叶，6.轴杆，7.叶片轴套，8.发电机；其特征是当风叶(5)的头部在迎风位置时，此时风力对风叶(5)有阻止转的作用，这时风叶(5)的平面与地面呈平行或者近似平行状态，如果是近似平行时，其头部高而尾部低，与地平面的夹角为0-45度，以保证能够减小对风的阻力，并且夹角是变化的，风速越高其夹角也越小；当风叶(5)的头部位于风的背面时，此时风力对风叶(5)有推动转的作用，这时风叶(5)的平面则与地面呈垂直状态，此时可截获大面积的风能，风力驱动垂直的风叶(5)运行，从而带动发电机(8)转动；发电机(8)固定在塔杆(1)和立轴(2)上面，在无风状态时风叶(5)全部与地面呈近似平行状态，头部稍高，与地平面的夹角为0-45度。

所述风叶(5)为长方形或者椭圆形，其尾部有1-2个叶片尾翼(4)，每个风叶(5)上面固定有至少2个叶片轴套(7)，轴杆(6)从叶片轴套(7)穿进，使得风叶(5)能够绕轴杆(6)上下摆动。

所述水平档杆(3)和轴杆(6)分别固定在发电机(8)上面，其轴杆(6)位置在上面，水平档杆(3)的位置在轴杆(6)的下面且靠前，水平档杆(3)的作用是挡住垂直的风叶(5)，使其不再继续向下转动，以便保持风叶(5)的垂直状态，使得风叶(5)获得最大的接收风能的面积。

所述轴杆(6)不是穿过风叶(5)的平面中心线，而是位于风叶(5)的头部一侧，距平面中心线的距离为风叶(5)长度的1/5-1/8。

所述叶片尾翼(4)位于风叶(5)的尾部，叶片尾翼(4)与风叶(5)有一定的角度，其作用之一是能够根据不同的位置自行调整风叶(5)的状态，当风叶(5)的头部处在迎风位置时，此时叶片尾翼(4)则是在风向的后面，其作用相当于飞机的尾翼，能够保持风叶(5)与地面平行的状态不变，使其对风的阻力最小，并且同时有稳定风叶(5)的作用；当风叶(5)的尾部处在迎风位置时，此时叶片尾翼(4)则是处在风向的前面的位置，由于一个平面向下倾斜，斜面在风力的作用下会向下移动，带动风叶(5)沿着轴杆(6)转动，直到与地面垂直行的状态时被水平档杆(3)阻挡，此时风叶(5)能够截获大面积的风能，风力驱动风叶(5)围绕立轴2做水平转动，带动发电机(8)做功。

所述风叶(5)为2至4组，每组可以由单个风叶(5)组成，也可以由多个风叶(5)平行排列，同时每组由一个水平档杆(3)和一个轴杆(6)组成；所述风叶(5)可以是单层，也可以是上下多层组合而成。

有益效果：本发明其做功的风叶(5)其平面是与地面垂直的，如同张开的船帆能够截获大面积的风能，而当风叶(5)处在迎风状态时则是与地面平行或者接近平行，减小了风的阻力，从而提高了风能的利用率，整体结构简单，成本低，降低成本是推动风力发电的关键因素，提高风能利用率则又是降低成本的有效方法。

附图说明

图1是本发明的立式结构投影图。

图2是本发明两组风叶(5)的俯视图。

图3是图2中的A-A剖面图。

图4是图2中的B-B剖面图。

图5是本发明为4组风叶时的俯视图。

图6是当图5在风力作用下逆时针旋转30度时的俯视图

图7是当图5在风力作用下逆时针旋转60度时的俯视图

图8是当图5在风力作用下逆时针旋转90度时的俯视图

图9是本发明为3组风叶时的轴测图，其中每组为2片风叶。

图中1.塔杆，2.立轴，3.水平档杆，4.叶片尾翼，5.风叶，6.轴杆，7.叶片轴套，8.发电机。

具体实施方式