本發(fā)明涉及一種風力機械，即一種大型立軸風力發(fā)電機。

背景技術：

風力發(fā)電機也稱風機、風力機，主要工作部件是風輪，風輪有葉片和風輪軸。風輪軸的安裝方向多見平軸和立軸兩種。目前，大規(guī)模安裝的大型風力發(fā)電機多采用平軸式，也稱軸流式，其風輪為三支與風輪軸線相垂直的扇葉，利用其機翼型斷面獲得旋轉力矩而作工。平軸風機葉片的斷面力學特性雖好，但扇葉與風向相對，旋轉后會阻擋氣流的流動，因而扇葉數(shù)量不能太多，受風面積較小，風力利用率不高。立軸風機也稱徑流式風機，其風輪軸豎立安裝，風輪軸的外圍裝有多片扇葉，扇葉的表面與風輪軸的軸線相平行。立軸風機迎風面積大，但立軸兩側扇葉產(chǎn)生的力矩方向相反，會相互抵消而不能轉動，實際應用中扇葉須采用框架結構，在一側鉸連面板，一側的面板閉合時另一側面板開啟，才能形成扭矩?？墒敲姘孱l繁的開關，極易損壞，因而只能在小型風力機上采用，大型風力機還沒有采用立軸。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種扇葉受風面積大，風力利用率高，且不易損壞的大型立軸風力發(fā)電機。

上述目的是由以下技術方案實現(xiàn)的：研制一種大型立軸風力發(fā)電機，立軸的外圍裝有可圍繞立軸轉動的多個扇葉，扇葉的表面與立軸的軸線相平行，其特點是：所述立軸有兩支，平行安裝在立方體框架的后側兩端，框架的前側裝有兩片分風板，兩片分風板的外側邊緣固定在框架前側兩端，兩片分風板的內側向前傾斜相接呈尖角狀，立方體框架的整機重心設有中心軸，框架與中心軸上部轉動連接，中心軸下部固定在地面上，框架前后兩側的四個角均設有向下延伸的支撐柱，支撐柱下端設有可在地面上轉動的支撐輪。

所述支撐輪與地面的軌道相配合，當各個支撐輪與所述中心軸的距離不等時，軌道是兩個環(huán)形軌道，框架前側的兩個支撐輪與內環(huán)軌道相配合，后側的兩個支撐輪與外環(huán)軌道相配合；當各個支撐輪與所述中心軸的距離相等時，框架前側后側四個支撐輪與一個環(huán)形軌道相配合。

所述框架下端的四個支撐輪均設有懸浮磁塊，懸浮磁塊下端的磁極與所對軌道的磁極相同。

所述扇葉由多個長條狀的葉片組成，各個葉片在立軸的外圍上下依次安裝，或上下相鄰的兩個葉片相互錯開安裝。

所述長條形葉片的一面為凹面，另一面為凸面。

所述長條形葉片有上板和下板，上板下板之間有銷軸鉸連構成斷面為尖角狀的凹面，至少上板后面設有細桿構成的葉片架，上板設有擺轉機構。

所述擺轉機構是在下板下邊緣設有微型電機，微型電機的輸出軸裝有齒輪，齒輪與齒條相配合，齒條上端與上板相鉸連。

所述扇葉是一個矩形的平面扇葉或曲面扇葉。

所述葉片長24000—26000mm，所述上板長寬均1000mm,所述上板和下板所構成的凹面葉片高1000mm，所述立軸上依次安裝葉片20層以上，每層葉片均布8個。

所述分風板設有兩片延長板，安裝在分風板后面即框架的前側面，且可在動力機的帶動下向內外兩側滑動；或貼附在分風板的一側，且可在動力機的帶動下沿分風板滑動。

本發(fā)明的有益效果是：扇葉受風面積大，分風板擋住立軸內側的扇葉，而把風力分送到立軸外側，加大立軸外側風力，風力利用率高，結構簡單，堅固耐用，加之整體支撐，轉動靈活，適于大功率發(fā)電作業(yè)，可望替代現(xiàn)有大型風力發(fā)電機，成為風能利用的首選機型。

附圖說明

圖1是第一種實施例的主視圖；

圖2是第一種實施例的俯視圖；

圖3是第一種實施例的部件立軸風機單體的主視圖；

圖4是第一種實施例的部件立軸風機單體的俯視圖；

圖5是第一種實施例的部件框架的主視圖；

圖6是第一種實施例的部件框架的俯視圖；

圖7是第一種實施例的軸測圖；

圖8是第一種實施例的框架擺轉動作俯視圖；

圖9是第二種實施例的框架擺轉動作俯視圖；

圖10是第三種實施例的部件立軸風機單體的主視圖；

圖11是第三種實施例的部件立軸風機單體的俯視圖；

圖12是第四種實施例的部件葉片的主視圖；

圖13是第四種實施例的部件葉片的a—a斷面圖；

圖14是第四種實施例的部件葉片的b—b斷面圖；

圖15是第四種實施例的部件葉片狀態(tài)一的局部放大主視圖；

圖16是第四種實施例的部件葉片狀態(tài)一的局部放大左視圖；

圖17是第四種實施例的部件葉片狀態(tài)二的局部放大主視圖；

圖18是第四種實施例的部件葉片狀態(tài)二的局部放大左視圖；

圖19是第五種實施例的部件立軸風機單體的主視圖；

圖20是第六種實施例的部件立軸風機單體的俯視圖；

圖21是第七種實施例的延長板關閉動作的俯視圖；

圖22是第七種實施例的延長板展開動作的俯視圖；

圖23是第八種實施例的延長板關閉動作的俯視圖；

圖24是第八種實施例的延長板展開動作的俯視圖；

圖25是第九種實施例的軸測圖。

圖中可見：立軸1，扇葉2，框架3，前側4，分風板5，后側6，葉片7，中心軸8，支撐輪9，軌道10，凹面11，凸面12，上板13，下板14，葉片架15，微型電機16，齒條17，銷軸18，平面扇葉19，曲面扇葉20，延長板21，調向翼板22，懸浮磁塊23。

具體實施方式

本發(fā)明總的構思是：采用成對的立軸風機，兩立軸前方設置分風板，把風力分向兩側，機架整體可轉動，且設有多點支撐。下面結合附圖介紹九種實施例：

第一種實施例：圖1、圖2介紹一種大型立軸風力發(fā)電機，其主要部件是立軸風機，也就是徑流風機，立軸風機是在立軸1的外圍裝有可圍繞立軸轉動的多個扇葉2，扇葉2的表面與立軸1的軸線相平行。其特點是：所述立軸1有兩支，平行安裝在立方體的框架3后側兩端。結合圖3、圖4可見，立軸1外圍的扇葉2由多個長條狀的葉片7組成，各個葉片7在立軸1的外圍上下依次安裝。對于大型風力機來說，葉片長24000—26000mm，優(yōu)選25000mm，葉片寬1000mm，立軸上依次安裝葉片20層以上，每層葉片均布8個。上下相鄰葉片之間可設有100—1000mm的間隙，這樣，立軸的高度22000—400000mm。葉片320個。

結合圖5、圖6、圖7可見，框架3是一個長方體框架，框架的長度在50000mm以上，寬25000mm以上?？蚣?的前側4裝有兩片分風板5，兩片分風板5的外側邊緣固定在框架3前側兩端，兩片分風板5的內側向前傾斜相對而呈尖角狀。長方體框架1的整機重心處設有中心軸8，框架3與中心軸8上部轉動連接，中心軸8下部固定在地面上，框架3前后兩側的四個角均設有向下延伸的支撐柱，支撐柱下端設有可在地面上轉動的支撐輪9。支撐輪9下面可以是硬化的地面，如圖8所示，框架連同風機整體隨風轉動，使分風板5的前端始終與風向相對。

為了使框架整體隨風向轉動，推薦采用風力傳感器，控制電機的動作，確定整機的轉向。

考慮到整機的重量較大，支撐輪9的壓力很大，在地面上最好鋪設鋼軌10。如果中心軸8不在四個支撐輪對角連線的交叉點上，軌道10應當如圖6、圖7、圖8所示是兩個環(huán)形軌道，框架前側的兩個支撐輪與內環(huán)軌道相配合，后側的兩個支撐輪與外環(huán)軌道相配合。

第二種實施例：在第一種實施例的基礎上改進，通過調整參數(shù)或采取配重措施，使中心軸8恰好處在四個支撐輪9對角連線的交叉點上，軌道10可以如圖9所示，僅有一個環(huán)形軌道，比第一種實施例省略了一個環(huán)形鋼軌。

第三種實施例：在前述實施例的基礎上改進。如圖10、圖11所示，所述扇葉2不是一個整塊，而是由多個長條狀的葉片7組成，上下相鄰的兩個葉片7相互錯開安裝。錯開安裝的好處是可以優(yōu)化扇葉的通風性能，即使上下相鄰葉片之間的距離很小，氣流也很容易通過，這樣，葉片上下距離就可以小一些，同樣高的立軸高可以安裝更多層葉片。

第四種實施例：在前述實施例的基礎上改進。如圖12所示，所述長條形葉片7一面為凹面11（見圖13），另一面為凸面12（見圖14）。這種凹面可以是尖角狀，也可以是圓弧狀。其主要作用是更好的阻攔氣流，提高風力的利用率，獲得更多的電能。

對于大型風力機來說，葉片的面積很大，在風速過高時容易損壞。為此，需要考慮調整迎風面積的調整問題。圖15、圖16介紹的長條形葉片7有上板13和下板14，上板13下板14之間有銷軸18鉸連構成斷面為尖角狀的凹面。其中，至少上板13后面設有細桿構成的葉片架15，上板13設有擺轉機構。

擺轉機構的形式很多，圖中例舉的是在下板14下邊緣設有微型電機16，當然微型電機16也可以設在下板下邊緣之外的構件上。微型電機16的輸出軸裝有齒輪，齒輪與齒條17相配合，齒條17上端與上板13上邊緣相鉸連。當風力過大時，即可如圖17、圖18所示，通過人力控制或自動控制，微型電機16開動，帶動齒條17動作，拉下上板，擴大通風的空間。同樣，當風力不大時，可以使電機反轉，關閉上板。

為了簡化結構，上下相對的兩層葉片相對應的上板之間可以采用串聯(lián)的拉桿，僅在一個葉片上安裝微型電機16就可以使下面的葉片同步動作。

實驗證明，采用上述結構，能夠很好的適應大型風力發(fā)電機的需求，其結構參數(shù)可以達到：葉片長25000mm，葉片上板和下板長寬均為1000mm,上板和下板所構成的凹面葉片最大高度1000mm，所述立軸上依次安裝葉片20層以上，每層圍繞立軸均布8個葉片。一個立軸可以安裝160個以上的葉片，整機安裝320個以上的葉片，接受寬50000以上mm、高20000mm以上的氣流做功，完全可以替代現(xiàn)有的大型平軸風力發(fā)電機。而與同功率的大型平軸風力發(fā)電機相比，本風力機的結構簡單，造價低廉，使用方便，綜合成本大幅度降低。

第五種實施例：在前述實施例的基礎上改進。如圖19所示，扇葉2是一個矩形的板面。是沒有間隙的整個面板。這種結構比較簡單，安裝也比較方便，但由于氣流難以通過，低速風受阻后難以流動，作業(yè)風速需要大一些。

第六種實施例：在前述實施例的基礎上改進。如圖20所示，扇葉2是一個曲面的矩形板?？梢允钦麎K的扇葉，也可以分成多條葉片。扇葉2處于立軸外側時，凹面向前，可以更好的接受風力，而且葉片向后轉動的阻力相對減小，風的利用率非常高，不失為一種優(yōu)選的結構。

第七種實施例：如圖21所示，所述分風板5設有兩片延長板21，安裝在分風板5的后面即框架3的前側面，且可如圖22所示，在動力機的帶動下向內外兩側滑動。其作用是，當風力超過特定指標時，動力機開啟，帶動延長板21向外滑動，以阻擋風力，防止氣流直吹葉片7，降低風機的轉速，以避免因轉動過速而發(fā)生故障。

第八種實施例：如圖23所示，所述分風板5設有兩片延長板21，貼附在分風板5的一側，可在分風板的前側，也可以在分風板的后側，且可如圖24所示，在動力機的帶動下沿分風板滑動。其作用是，當風力超過特定指標時，動力機開啟，帶動延長板21向外滑動，以阻擋風力，防止氣流直吹葉片7，降低風機的轉速，以避免因轉動過速而發(fā)生故障。與第七種實施例相比，這種延長板21為斜向滑動，氣流阻力較小，可以把氣流分散到風機之外，效果更佳。

第九種實施例：圖25所表示的風力機是在前述實施例的基礎上進行改進。主要是增加了調向翼板22。這種調向翼板22固定在框架3的上面，其作用是可以改變框架3的方向，使分風板5的尖角保持與風向相對。

此外，框架3下端的四個支撐輪9均設有懸浮磁塊23，懸浮磁塊23下端的磁極與所對軌道10的磁極相同，以產(chǎn)生相互排斥的磁力，產(chǎn)生磁懸浮的效果，減輕整機對軌道10的正壓力，以增強整機圍繞中心軸8轉動的靈活性，保證分風板5的前端與風向相對。