[发明专利]直叶片垂直轴风力发电机

说明书

本发明提供一种直叶片垂直轴风力发电机，所述风力发电机的叶片的俯仰角能够被调节，所述风力发电机包括对所述发电机的叶片的俯仰角进行调节的俯仰角控制单元，所述俯仰角控制单元包括与所述叶片形成活动连接的连接机构；以及安装在所述叶片底端的导向机构，所述导向机构包括设置在所述叶片下方的控制环和控制轨道，所述控制环和控制轨道配合使得当所述叶片旋转时所述叶片的俯仰角能够被改变，其中，所述控制轨道为具有变化的极径的环形轨道；以及对风向控制单元和叶片承重单元。

技术领域

本发明涉及一种风力发电机，尤其是一种直叶片垂直轴风力发电机。

背景技术

近些年来，水平轴风力机(HAWT)由于其技术成熟在世界范围内得到了广泛应用并获得了商业上的成功。但是，由于对高能量生产的需求增加，呈现了进一步增加HAWT的尺寸和重量的趋势，这导致了很多挑战性的问题.例如，悬臂叶片根部的高弯矩，塔柱基底处的高倾覆力矩，难以忍受的噪声以及昂贵的维护成本。同时，垂直轴风力机(VAWT)由于具有对风向不敏感、易于安装、低维护费用以及低空气动力噪音这些优点，近年来越来越引起了人们的注意。但是，固定俯仰的直叶片垂直轴风力机(SBVAWT)由于其旋转模式使叶片风攻角经历持续变化，这导致了低能量产生和低自启能力。而且，叶片的悬臂支撑也限制了目前的SBVAWT的尺寸。

发明内容

鉴于现有技术中的上述问题，为解决上述这些问题的全部或至少一者，提出了本发明，本发明第一方面的技术方案提供了一种直叶片垂直轴风力发电机，所述风力发电机的叶片的俯仰角能够被调节，所述风力发电机包括对所述发电机的叶片的俯仰角进行调节的俯仰角控制单元，

所述俯仰角控制单元包括：与所述叶片形成活动连接的连接机构；以及安装在所述叶片底端的导向机构，所述导向机构包括设置在所述叶片下方的控制环和控制轨道，所述控制环和控制轨道配合使得当所述叶片旋转时所述叶片的俯仰角能够被改变，其中，所述控制轨道为具有变化极径的环形轨道。

优选地，所述连接机构包括：与所述叶片的上端形成活动连接的第一连接件；以及与所述叶片的下端形成活动连接的第二连接件，其中，所述第一连接件与所述叶片的上端的活动连接并且所述第二连接件与所述叶片的下端的活动连接使得所述叶片能够旋转并允许所述叶片的俯仰角被调节。

优选地，所述第一连接件和所述第二连接件分别包括轴承和连接板。

优选地，所述控制环的形状为盘状，并且，所述控制轨道固定在所述控制环上，并且具有矩形截面。

优选地，所述导向机构还包括控制杆，所述控制杆的一端安装在所述叶片底端尾部，另一端安装在所述控制轨道上，当所述控制杆沿所述控制轨道运行时，使得所述叶片的尾部绕叶片与连接件(支撑臂)之间的活动连接点左右摆动，以改变所述俯仰角。

优选地，控制杆的所述另一端安装有导轮，所述导轮夹在所述控制轨道的两侧，以在所述控制轨道上运行。

优选地，风力发电机还包括对所述叶片进行支撑的叶片支撑单元，所述叶片支撑单元包括主支撑机构，所述主支撑机构设置在风力发电机的主轴外部，并且被固定到建造在地面上的基座上。

优选地，所述主轴通过多个滚动轴承设置在主支撑结构上，并且被所述多个滚动轴承支撑。

优选地，所述叶片支撑单元还包括叶片支撑机构，所述叶片支撑机构的一端固定到所述风力发电机的主轴上，另一端经由所述连接机构与所述叶片形成所述活动连接。

优选地，叶片支撑单元还包括滚动件和滚动件配合件，所述滚动件设置在所述叶片的底端，滚动件配合件设置在地面之上，所述滚动件在滚动件配合件上滚动以实现所述叶片的旋转。

优选地，所述俯仰角控制单元还包括定向构件，所述定向构件的一端与所述滚动件的安装座连接，所述定向构件的另一端与所述叶片支撑单元所包括的叶片支撑结构连接。