本發(fā)明屬于風力發(fā)電，具體為一種葉片自動伸縮型垂直軸風機。

背景技術(shù)：

1、風力發(fā)電機總體歸納可分為兩類：1、水平軸風力發(fā)電機，風輪的旋轉(zhuǎn)軸與風向平行；2、垂直軸風力發(fā)電機，風輪的旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流的方向。而現(xiàn)有水平軸風機仍然存在以下三點不足：(1)噪聲過大；(2)發(fā)電系統(tǒng)不穩(wěn)定，波動性較大；(3)發(fā)電機等主要零部件位于高空，安裝和維護成本較高。因此，業(yè)內(nèi)技術(shù)人員也在積極探索新型的垂直軸風機。

2、相比于水平軸風力發(fā)電機，垂直軸風力發(fā)電機具有可微風驅(qū)動、無噪音等優(yōu)點，不僅結(jié)構(gòu)設(shè)計簡單，也減少了風輪對風時的陀螺力。但是由于垂直軸風力發(fā)電機葉片迎風面積非常有限，風動轉(zhuǎn)化效率低，風機性能的cp值不超過0.4。

3、根據(jù)風力機葉片的工作原理，垂直軸風力機分為升力型風力機和阻力型風力機。根據(jù)風力機的工作機制或整體樣式差異，主要分為以下十二種類型：

4、第一類：變槳型垂直軸風力機，設(shè)置各種類型的變槳機構(gòu)，調(diào)整葉片的傾角或調(diào)整葉片的迎風面積，從而達到增加氣動效率或抗強風的目的。已公布的變槳型垂直軸風力機主要有：h型垂直軸風力發(fā)電機cn202211311521.x、垂直軸風力發(fā)電機cn202211275138.3；第二類：葉片開閉型垂直軸風力機，葉片框架上設(shè)置小葉片，順風側(cè)時關(guān)閉小葉片以增大風阻，迎風側(cè)時打開小葉片也減小風阻，通過這種方式提高兩側(cè)風阻差，從而提高氣動效率。已公布的葉片開閉型垂直軸風力機主要有：開閉式垂直軸流體輪發(fā)電裝置cn202211247798.0、一種平帆式垂直軸風力發(fā)電機cn202211132558.6；第三類：組合型垂直軸風力機，將各種類型的風力機組合在一起，如升力型垂直軸風機和阻力型垂直軸風機組合在一起，水平軸風機和垂直軸風機組合在一起，振動發(fā)電機和垂直軸風機組合在一起等等。已公布的組合型垂直軸風力機主要有：垂直軸風力發(fā)電設(shè)備cn202211234664.5、一種垂直軸風力發(fā)電機多層組合式風輪cn202222516845.9；第四類：導流型垂直軸風力機，在風力機旋轉(zhuǎn)主體的外側(cè)設(shè)置導流裝置，從而將原來無法利用的部分風能利用起來，提高氣動效率。已公布的導流型垂直軸風力機主要有：一種模塊化垂直軸風力發(fā)電機用的聚風裝置cn202211228306.3、一種導流式垂直軸風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)cn202221687238.2；第五類：馬格努斯型垂直軸風力機，流體中旋轉(zhuǎn)的圓柱會受到一個垂直于轉(zhuǎn)動軸和流動方向的力作用，這種現(xiàn)象稱為馬格努斯效應(yīng)，利用馬格努斯效應(yīng)設(shè)計的風機為馬格努斯型垂直軸風力機。已公布的馬格努斯型垂直軸風力機主要為馬格努斯式風輪及風力機cn202211151317.6；第六類：葉片開槽型垂直軸風力機，在葉片中開設(shè)氣槽，利用氣流流過氣槽后的加速效應(yīng)提高風機的氣動效率，已公布的葉片開槽型垂直軸風力機主要有：一種提高風能利用率的垂直軸風力機cn202220539639.7、一種合成射流噴氣式垂直軸風力機葉片cn201910705420.2；第七類：異型葉片垂直軸風力機，通過設(shè)計不同形狀的葉片，以提高垂直軸風機的氣動效率。已公布的葉片開槽型垂直軸風力機主要有：一種利用仿生葉片的同軸對轉(zhuǎn)垂直軸風力發(fā)電機組cn202210194747.x、對數(shù)螺旋線葉片垂直軸風力發(fā)電裝置cn202210071312.6；第八類：風筒型垂直軸風力機，通過設(shè)置豎直的風筒，將底部的風向上引流，并利用向上的氣流帶動葉輪旋轉(zhuǎn)發(fā)電。已公布的風筒型垂直軸風力機主要為一種風筒式多風輪垂直軸風力發(fā)電裝置cn202111065874.1；第九類：對轉(zhuǎn)型垂直軸風力機，設(shè)置內(nèi)外兩組風機葉片或上下兩組風機葉片，兩組風機葉片在不同的空間按相反方向旋轉(zhuǎn)，并將兩組風機葉片分別連接到發(fā)電機的定子和轉(zhuǎn)子，從而提高定子和轉(zhuǎn)子的相對旋轉(zhuǎn)速度。已公布的對轉(zhuǎn)型垂直軸風力機主要有：一種垂直軸雙驅(qū)動風力發(fā)電裝置cn202110577345.3、一種雙向垂直軸框架式風力發(fā)電機組cn202011259409.7；第十類：折疊型垂直軸風力機，通過折疊機構(gòu)收攏或展開葉片，達到風力機的微風啟動或抗強風的目的，屬于變槳型垂直軸風力機的其中一類，但由于主要通過折疊的形式來實現(xiàn)微風啟動或抗強風，故單獨列為一類。已公布的折疊型垂直軸風力機主要有：一種垂直軸風力發(fā)電機風葉裝置cn202110229578.4、一種基于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)機構(gòu)的垂直軸風力發(fā)電機cn202010793558.5；第十一類：雨傘型垂直軸風力機，用雨傘代替葉片，在順風側(cè)打開雨傘，迎風側(cè)關(guān)閉雨傘，從而增加兩側(cè)的風阻差，提高氣動效率，屬于變槳型垂直軸風力機的其中一類，但由于樣式特別奇異，故單獨列為一類。已公布的雨傘型垂直軸風力機主要有：垂直軸風力發(fā)電機葉片裝置cn202010783320.4和傘式風帆葉片風力機cn200820090746.6；第十二類：高空浮動型垂直軸風力機，其工作機制屬于常見的垂直軸風力機，但由于漂浮在高空可利用高空較大的風能，且樣式奇異，故單獨列為一類。已公布的高空浮動型垂直軸風力機主要有：一種高空浮動式垂直軸風力發(fā)電機組cn201710623545.1、一種高空垂直軸風力發(fā)電機cn201621071587.6。

5、現(xiàn)有的垂直軸風力機難以應(yīng)用的主要原因是效率較低，但目前已有的十二類垂直軸風力機中，除了導流型垂直軸風力機外，其它類型的垂直軸風力機依然效率較低。主要原因是，若將風機葉片的旋轉(zhuǎn)空間對分成兩側(cè)，其中順風側(cè)和迎風側(cè)各占一半，順風側(cè)的風對風機做正功，迎風側(cè)的風對風機做負功，而迎風側(cè)的阻力不可能完全為零，因此現(xiàn)有的十一類垂直軸風機性能的cp值低于0.5。而導流機構(gòu)在小型的風扇中具有較高應(yīng)用價值，但在大型的風力機中，葉片之外再單獨設(shè)置大型的導流機構(gòu)并不現(xiàn)實，不僅增加了成本，大型導流機構(gòu)的受力問題以及占地問題都會限制導流型垂直軸風機的應(yīng)用。

6、當然，通過電機切換葉片及葉片支架的方式，也可以實現(xiàn)兩側(cè)空間的應(yīng)用，但同時切換葉片和葉片支架需要的能量相對較多，本發(fā)明提供了一種旋桿切換的方式實現(xiàn)了兩側(cè)空間的葉片對轉(zhuǎn)，相對而言消耗能量更少。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有電機切換葉片及葉片支架的方式消耗能量大導致的效率低的問題，提出了一種葉片自動伸縮型垂直軸風機，通過固定系統(tǒng)為整個風機提供安裝支點和旋轉(zhuǎn)中軸，推動系統(tǒng)安裝在固定系統(tǒng)上。在風力的作用下，推動系統(tǒng)推動風機旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中葉片伸縮系統(tǒng)引導葉片在順風側(cè)時展開接受風力，同時在逆風側(cè)時收攏，減少了在逆風側(cè)時的阻力，此外，當上旋轉(zhuǎn)支架和下旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)時，推桿引導球在微調(diào)驅(qū)動導槽運動，從而推動推桿在推桿引導槽中運動。在推桿引導桿的引導下，葉片支架會繞著第一旋轉(zhuǎn)軸和葉片支架旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了在不使用額外電機驅(qū)動的情況下，葉片的伸展及葉片支架的方向微調(diào)，從而保證旋轉(zhuǎn)過程中葉片所在的平面與風向垂直，使得葉片能最大程度的接受風能，提高了風能利用效率。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種葉片自動伸縮型垂直軸風機，包括：固定系統(tǒng)、推動系統(tǒng)、葉片伸縮系統(tǒng)和葉片微調(diào)系統(tǒng)；推動系統(tǒng)安裝在固定系統(tǒng)上；在風力的作用下，推動系統(tǒng)推動風機旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中葉片伸縮系統(tǒng)引導葉片在順風側(cè)時展開接受風力，同時在逆風側(cè)時收攏，此外，葉片微調(diào)系統(tǒng)引導葉片在旋轉(zhuǎn)過程中進行方向微調(diào)，從而保證旋轉(zhuǎn)過程中葉片所在的平面與風向垂直。

3、作為優(yōu)選，所述固定系統(tǒng)包括中心柱體、偏航殼體和固定環(huán)，所述偏航殼體的上部殼體通過殼體連接桿和下部殼體相連接，上部殼體和下部殼體與中心柱體套接并通過固定環(huán)將偏航殼體限位，圍繞上部殼體的外圍設(shè)置有頂部支架安裝槽，下部殼體的下端設(shè)置有伸縮驅(qū)動導槽，下部殼體的底端連接有微調(diào)驅(qū)動凸臺，微調(diào)驅(qū)動凸臺的中部設(shè)置有微調(diào)驅(qū)動導槽，微調(diào)驅(qū)動凸臺的底部設(shè)置有底部支架安裝槽。

4、作為優(yōu)選，所述固定環(huán)的側(cè)面對稱設(shè)置有若干固定螺孔。

5、作為優(yōu)選，所述推動系統(tǒng)包括上旋轉(zhuǎn)支架、下旋轉(zhuǎn)支架、葉片支架、旋轉(zhuǎn)筒和葉片，葉片支架的葉片支架轉(zhuǎn)軸孔分別與第一旋轉(zhuǎn)軸和葉片支架旋轉(zhuǎn)軸套嵌，旋轉(zhuǎn)筒套接在葉片支架連桿上，旋轉(zhuǎn)筒與葉片的其中一側(cè)固定連接；其中，所述上旋轉(zhuǎn)支架的中部設(shè)置有上旋轉(zhuǎn)支架中心環(huán)，上旋轉(zhuǎn)支架中心環(huán)的四周沿上旋轉(zhuǎn)支架中心環(huán)的直徑徑向?qū)ΨQ分布有若干上旋轉(zhuǎn)支架桿，上旋轉(zhuǎn)支架桿中部的一側(cè)設(shè)置有第一旋轉(zhuǎn)軸。

6、作為優(yōu)選，所述下旋轉(zhuǎn)支架的中部設(shè)置有下旋轉(zhuǎn)支架中心環(huán)，下旋轉(zhuǎn)支架中心環(huán)的四周沿下旋轉(zhuǎn)支架中心環(huán)的直徑徑向?qū)ΨQ分布有若干第一下旋轉(zhuǎn)支架桿，第一下旋轉(zhuǎn)支架桿靠近下旋轉(zhuǎn)支架中心環(huán)的一側(cè)設(shè)置有推桿引導槽，第一下旋轉(zhuǎn)支架桿的另一側(cè)設(shè)置有第二下旋轉(zhuǎn)支架桿，第一下旋轉(zhuǎn)支架桿和第二下旋轉(zhuǎn)支架桿之間通過若干旋轉(zhuǎn)支架桿連接柱連接，第二下旋轉(zhuǎn)支架桿與下旋轉(zhuǎn)支架中心環(huán)的交界處設(shè)置有豎直引導柱體，第二下旋轉(zhuǎn)支架桿的中間上側(cè)位置設(shè)置有葉片支架旋轉(zhuǎn)軸。

7、作為優(yōu)選，所述葉片支架包括通過葉片支架連桿兩端連接的上葉片支架桿和下葉片支架桿，下葉片支架桿和上葉片支架桿與葉片支架連桿的連接一側(cè)均設(shè)置有葉片滑槽且在葉片滑槽的中間另一側(cè)設(shè)置有葉片支架轉(zhuǎn)軸孔，下葉片支架桿和上葉片支架桿遠離葉片支架連桿的一端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)輪安裝軸，下葉片支架桿的另一端沿葉片支架連桿的設(shè)置方向設(shè)置有滑竿移動軸，滑竿移動軸與葉片支架連桿之間下葉片支架桿的徑向兩側(cè)設(shè)置有錐齒固定凸臺，錐齒固定凸臺之間的下葉片支架桿上從靠近滑竿移動軸的一側(cè)依次設(shè)置有直齒限定孔、第二錐齒安裝孔和驅(qū)動齒安裝孔。

8、作為優(yōu)選，所述葉片伸縮系統(tǒng)包括滑竿、直齒、第二錐齒、第一錐齒、驅(qū)動齒、傳送帶、旋轉(zhuǎn)輪和拉線；所述滑竿包括圓環(huán)形的第一滑套和第二滑套，第一滑套和第二滑套通過連桿固定連接，第一滑套的一側(cè)固定連接有滑竿引導球；直齒包括直齒套環(huán)和直齒齒桿，旋轉(zhuǎn)輪為中空的圓環(huán)形滾輪；滑竿引導球卡嵌在伸縮驅(qū)動導槽中，第一滑套套嵌在豎直引導柱體中，第二滑套套嵌在滑竿移動軸中，直齒套環(huán)套嵌在第二滑套中；第一錐齒設(shè)置在錐齒固定凸臺上并與直齒保持嚙合，第二錐齒設(shè)置在第二錐齒安裝孔中并與第一錐齒保持嚙合，驅(qū)動齒設(shè)置在驅(qū)動齒安裝孔中并與第二錐齒保持嚙合，同時使驅(qū)動齒與旋轉(zhuǎn)筒保持嚙合，旋轉(zhuǎn)輪設(shè)置在旋轉(zhuǎn)輪安裝軸上，同時通過傳送帶連接旋轉(zhuǎn)筒和旋轉(zhuǎn)輪，拉線的兩端分別連接有葉片和旋轉(zhuǎn)輪。

9、作為優(yōu)選，所述滑竿引導球、第一滑套和第二滑套處于同一水平面。

10、作為優(yōu)選，所述葉片微調(diào)系統(tǒng)包括推桿，所述推桿為三腳架形式推桿的其中一端設(shè)置有推桿引導球，另一端設(shè)置有推桿引導桿。

11、作為優(yōu)選，所述推桿引導球卡嵌在微調(diào)驅(qū)動導槽中，推桿引導桿與葉片支架的底端活動連接，推桿的底部卡嵌在推桿引導槽中；當上旋轉(zhuǎn)支架和下旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)時，推桿引導球在微調(diào)驅(qū)動導槽運動，從而推動推桿在推桿引導槽中運動，在推桿引導桿的引導下，葉片支架繞著第一旋轉(zhuǎn)軸和葉片支架旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)葉片支架的方向微調(diào)。

12、本發(fā)明的有益效果：

13、本方案通過固定系統(tǒng)為整個風機提供安裝支點和旋轉(zhuǎn)中軸，推動系統(tǒng)安裝在固定系統(tǒng)上。在風力的作用下，推動系統(tǒng)推動風機旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)過程中葉片伸縮系統(tǒng)引導葉片在順風側(cè)時展開接受風力，同時在逆風側(cè)時收攏，減少了在逆風側(cè)時的阻力，此外，當上旋轉(zhuǎn)支架和下旋轉(zhuǎn)支架旋轉(zhuǎn)時，推桿引導球在微調(diào)驅(qū)動導槽運動，從而推動推桿在推桿引導槽中運動。在推桿引導桿的引導下，葉片支架會繞著第一旋轉(zhuǎn)軸和葉片支架旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了在不使用額外電機驅(qū)動的情況下，葉片的伸展及葉片支架的方向微調(diào)，從而保證旋轉(zhuǎn)過程中葉片所在的平面與風向垂直，使得葉片能最大程度的接受風能，提高了風能利用效率。