專利名稱：風(fēng)葉失速可控制的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具體為一種應(yīng)用于離網(wǎng)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)目前分為垂直式和水平式發(fā)動(dòng)機(jī)；相對(duì)于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于垂直式風(fēng)力發(fā)電電機(jī)體積小、安裝方便、啟動(dòng)風(fēng)速小、風(fēng)向改變時(shí)適應(yīng)力強(qiáng)，其具有效率高、風(fēng)能利用率高、靜音、維修成本低等優(yōu)勢(shì)，目前得到了廣泛的開發(fā)和利用。無論是阻力型還是
升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在超過額定風(fēng)速以后，由于機(jī)械強(qiáng)度和發(fā)電機(jī)、電力電子容量等物理性能的限制，必須降低風(fēng)輪的能量捕獲，使功率輸出仍保持在額定值附近。這樣也同時(shí)限制了葉片承受的負(fù)荷和整個(gè)風(fēng)力機(jī)收到的沖擊，從而保證風(fēng)力機(jī)安全不受損害。否則，失速將引起葉片震動(dòng)，葉片動(dòng)力失速是非線性顫振，將會(huì)引起很大的動(dòng)應(yīng)力，造成葉片疲勞破壞，影響風(fēng)力機(jī)運(yùn)行安全性和可靠性。但目前現(xiàn)有技術(shù)的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)葉失速上還沒有很好的控制方法，只能通過發(fā)電機(jī)的電磁剎車及手動(dòng)剎車來控制風(fēng)葉的失速，這就加大發(fā)電機(jī)的體積及成本的同時(shí)，還造成了失速狀態(tài)下功率輸出的損失。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種改進(jìn)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，解決了目前垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片失速的問題，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)在高風(fēng)速段依然保持功率的平穩(wěn)輸出。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括與地面垂直的主軸，發(fā)電裝置、升力葉片，所述升力葉片為機(jī)翼狀結(jié)構(gòu)，并通過連桿、輪轂與主軸相連且繞主軸等距分布，所述升力葉片上還安裝有控制風(fēng)葉失速的控制板。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)為所述每片升力葉片上安裝有一塊控制板。本實(shí)用新型的升力風(fēng)葉采用了機(jī)翼狀結(jié)構(gòu)，其目的是為了充分利用機(jī)翼的啟動(dòng)特性，利用機(jī)翼的升力特性來推動(dòng)風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型在機(jī)翼上設(shè)置控制板，所述控制板伏在風(fēng)葉上隨同風(fēng)葉一起旋轉(zhuǎn)。在小迎角情況下，空氣動(dòng)力將它壓在風(fēng)葉上，處于閉合狀態(tài)；當(dāng)迎角增大到一定程度，風(fēng)葉前緣的空氣動(dòng)力變?yōu)槲?，將風(fēng)葉前緣的控制板自動(dòng)吸開，這增大了外側(cè)面附面層中氣流的速度，降低了壓強(qiáng)，消除了這里的分離旋渦，從而延緩了氣流分離，避免了大迎角下風(fēng)葉的失速。

圖I為本實(shí)用新型的組裝結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實(shí)用新型的俯視圖；圖3為本實(shí)用新型中升力葉片的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型控制板結(jié)構(gòu)圖圖中1為王軸；2為升力葉片；3為連桿；4為輪戚；5為控制板；6為發(fā)電裝直；7連接軸；8為軸承。
具體實(shí)施方式
為了加深對(duì)本實(shí)用新型的理解，下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述，該實(shí)施例僅用于解釋本實(shí)用新型，并不夠成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。參考圖I、圖2所示本實(shí)用新型涉及一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括與地面垂直的主軸1，安裝在主軸I下面的發(fā)電裝置6，連接在主軸I上的上、下輪轂4，三塊機(jī)翼狀結(jié)構(gòu)的升力葉片2，所述三塊升力葉片2通過連桿3繞主軸I等距分布；每塊升力葉片2對(duì)應(yīng)著上、下兩組連桿3，每組連桿3為兩根，其分別連接升力葉片2和輪轂4，所述每組的兩根連接3撐開形成角度β，而角度β選擇在30度-60度之間，以此可以提高連桿的整體承受
力；所述下輪轂通過連盤與發(fā)電裝置6連接，當(dāng)升力葉片2旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)輪轂旋轉(zhuǎn)，從而通過連盤使發(fā)電裝置啟動(dòng)運(yùn)行。風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)風(fēng)葉2的迎角小于臨界迎角時(shí)候，控制板5是處于閉合的狀態(tài)。參考圖3所示本圖為升力葉片2的結(jié)構(gòu)圖，升力葉片2的頂端面上安裝有一塊活動(dòng)的控制板5，用于在強(qiáng)風(fēng)風(fēng)葉失速時(shí)減緩風(fēng)葉的失速?？刂瓢宓暮蟛看钤陲L(fēng)葉2前緣，后部微微向上抬起，抬起的角度有限制。風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)風(fēng)葉2的迎角小于臨界迎角時(shí)候，控制板5是閉合的，隨著風(fēng)速的加大,迎角也隨著增大，當(dāng)迎角增大到臨界迎角時(shí),風(fēng)葉將要失速時(shí)控制板5打開；控制板張開與升力葉片形成角度α，所述α最大角度為O 50度，本例為30度；所述每塊升力葉片上安裝有一塊控制板。參考圖4所示本案為控制板機(jī)構(gòu)圖?？刂瓢?是一塊帶有弧度的板，軸承8固定在風(fēng)葉2的上下兩端，中間有一根軸7，穿在控制板5的最前面。風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)風(fēng)葉2的迎角小于臨界迎角時(shí)候，控制板5是處于閉合的狀態(tài)。本實(shí)用新型的工作原理為控制板5是一塊帶有弧度的板，軸承8固定在風(fēng)葉2的上下兩端，中間有一根軸7，芽在控制板5的最如面?？刂瓢宓暮蟛縡e·在風(fēng)葉2如緣，后部微微向上抬起，抬起的角度有限制。風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)過程中，當(dāng)風(fēng)葉2的迎角小于臨界迎角時(shí)候，控制板5是閉合的，隨著風(fēng)速的加大,迎角也隨著增大，當(dāng)迎角增大到臨界迎角時(shí)，風(fēng)葉將要失速時(shí)控制板5打開，它與風(fēng)葉2表面形成一道縫隙，風(fēng)葉I內(nèi)側(cè)面壓強(qiáng)較高的氣流通過這道縫隙得到加速而流向風(fēng)葉2外側(cè)面，增大了外側(cè)面附面層中氣流的速度，降低了壓強(qiáng)，消除了這里的分離旋渦，從而延緩了氣流分離，避免了大迎角下風(fēng)葉的失速。經(jīng)計(jì)算，由于本結(jié)構(gòu)去掉了發(fā)電機(jī)內(nèi)電磁剎車裝置，可以將垂直軸發(fā)電機(jī)的成本減少15%，由于避免了風(fēng)葉的失速，可以使發(fā)電能力整體提高40%左右。
權(quán)利要求1.一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括與地面垂直的主軸，發(fā)電裝置、升力葉片，其特征在于所述升力葉片為機(jī)翼狀結(jié)構(gòu)，并通過連桿、輪轂與主軸相連且繞主軸等距分布，所述升力葉片上還安裝有減緩失速的控制板。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于在風(fēng)葉將要發(fā)生失速狀態(tài)時(shí)所述控制板與升力葉片形成最大角度α，所述α角度為O 50度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于所述每塊升力葉片上裝有控制板數(shù)量為I塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。目前在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)葉失速上還沒有很好的控制方法，只能通過發(fā)電機(jī)的電磁剎車及手動(dòng)剎車來控制風(fēng)葉的失速，這就加大了發(fā)電機(jī)的體積及成本，及造成失速狀態(tài)下功率輸出的極大損失。本實(shí)用新型是用簡(jiǎn)單的控制片去消除風(fēng)葉的失速。這種自動(dòng)式控制片用轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與風(fēng)葉相連，它可以根據(jù)迎角的變化而自動(dòng)開閉。本實(shí)用新型不再需要額外的控制器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。
文檔編號(hào)F03D9/00GK202579029SQ20122019087
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月24日
發(fā)明者李 杰 申請(qǐng)人:李 杰