一种弹板垂直轴风力发电机的制作方法

1.本发明涉及风力发电机领域，具体涉及一种弹板垂直轴风力发电机。


背景技术：

2.风能是一种清洁环保可再生资源，风能发电与太阳能、地热、海洋能、氢能、可燃冰等新能源发电相比技术成熟，而且，完全不产生碳排放，是当代最理想的绿色能源。风力发电是把风的动能转为电能，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，因此越来越多的国家更加重视风力发电，在我国西部地区，风力发电技术已经得到广泛的应用。
3.风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。风力发电是在风力达到级数的要求下通过风力带动风轮叶片旋转，将动能转换为电能后带动发电机转动发电。但是目前市场上的风力发电机对风能的利用率不高，降低发电的效率。


技术实现要素：

4.本发明提供一种弹板垂直轴风力发电机，以解决现有的风能的利用率不高的问题。
5.本发明的一种弹板垂直轴风力发电机采用如下技术方案：
6.一种弹板垂直轴风力发电机，包括发电部、主轴和多个风叶组件；主轴竖直设置；多个风叶组件沿主轴的周向方向均匀设置以带动主轴转动；主轴与发电部连接，以使发电部利用主轴的转动进行发电；风叶组件包括固定架、两个弹板和伸缩结构；固定架安装于主轴的侧面；两个弹板关于一参考平面对称设置，每个弹板具有相对设置的第一边缘和第二边缘，以及相对设置的第三边缘和第四边缘，所述第一边缘和所述第二边缘均安装于固定架上，每个弹板的两个表面分别为动力面和阻力面；在初始状态下：每个弹板的动力面为凹面，两个弹板的第三边缘间隔设置且两个第三边缘的端点处于同一竖直平面内，两个弹板的第四边缘间隔设置且两个第四边缘的端点处于同一竖直平面内，两个第四边缘之间的最小距离大于两个第三边缘之间的最大距离，以使两个弹板的动力面限定出一受风用的动力凹腔；伸缩结构可伸缩地连接两个第三边缘，以封堵两个弹板的第三边缘之间的间隙的部分或全部区域。
7.进一步地，固定架包括安装于主轴的固定部和可移动地安装于固定部的伸缩部，每个弹板的第一边缘和第二边缘中的任意一个设置于固定部，另一个设置于伸缩部，伸缩部配置成使第一边缘和第二边缘之间的间距可以在预设范围内浮动。
8.进一步地，每个弹板的第一边缘和第二边缘平行设置，且为弧形，且向主轴的转动方向侧拱起。
9.进一步地，所述第一边缘和所述第二边缘均可转动地安装于固定架上。
10.进一步地，伸缩结构包括多个连杆组件，每个连杆组件包括第一连杆、第二连杆和铰接扣，第一连杆可伸缩地设置于一个弹板，第二连杆可伸缩地设置于另一弹板，第一连杆
的远离相应弹板的一端与第二连杆的远离弹板的一端通过铰接扣铰接；多个第一连杆沿相应弹板的第三边缘均布，多个第二连杆沿相应弹板的第三边缘均布。
11.进一步地，一个弹板处于另一个弹板的上方；固定部包括对称设置的第一固定杆和第二固定杆，以及对称设置的第三固定杆和第四固定杆；伸缩部包括对称设置的第一伸缩杆和第二伸缩杆，对称设置的第一安装杆和第二安装杆，以及连接杆；第一固定杆、第二固定杆、第一安装杆和第二安装杆结构相同；第一固定杆处于第二固定杆的上方，第一固定杆的上端与主轴连接，下端与主轴间隔设置；第三固定杆处于第四固定杆的上方，第三固定杆的靠近主轴的一端与第一固定杆的上端连接；第一伸缩杆处于第二伸缩杆的上方，第一安装杆处于第二安装杆的上方，第一伸缩杆沿水平方向可移动地安装于第三固定杆，第一安装杆的上端连接于第一伸缩杆的远离主轴的一端；连接杆连接第一安装杆和第二安装杆；处于上方的弹板的第一边缘和第二边缘分别安装于第一固定杆和第一安装杆；处于下方的弹板的第一边缘和第二边缘分别安装于第二固定杆和第二安装杆。
12.进一步地，处于上方的弹板的第一边缘和第二边缘均通过套筒分别安装于第一固定杆和第一安装杆；处于下方的弹板的第一边缘和第二边缘均通过套筒分别安装于第二固定杆和第二安装杆。
13.进一步地，连接杆呈圆弧形，向主轴的转动方向侧拱起。
14.进一步地，每个弹板的第三边缘和第四边缘之间的距离大于两个第三边缘之间的最大距离。
15.本发明的有益效果是：本发明的一种弹板垂直轴风力发电机，主轴上均匀设置的多个风叶组件，在促使主轴的转动的风叶组件中的弹板的受力较大，在阻碍主轴的转动的风叶组件中的弹板的受力较小，有利于主轴的转动。在风叶组件做负功的时候两个弹板在伸缩部和风力的作用下，夹角变小，进而减少风阻，提高了风的利用率。弹板在做负工最小时，弹板阻力面可将风向凹面中心汇聚，然后越过两个第四边缘作用于下一个弹板，从而使下个弹板更快地产生形变。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例的正视图；
18.图2为本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例的立体图；
19.图3为图2中a处局部放大图；
20.图4为本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例中弹板组件的立体图；
21.图5为本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例中固定架装置的立体图；
22.图6为本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例中弹板顺风时侧视图；
23.图7为本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例中弹板逆风时侧视图；
24.图8为本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例中弹板逆风时俯视图；
25.图9为本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例中弹板顺风时俯视图；
26.图10为本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例中弹板部逆风时的立体图；
27.图11为图10中b处局部放大图；
28.图12为本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例中弹板部顺风时的立体图。
29.图中：1、发电部；2、主轴；21、第三固定杆；22、连接杆；20、第四固定杆；23、第一固定杆；24、第一安装杆；25、第二固定杆；26、第二安装杆；31、第一弹板；32、第二弹板；33、第一连杆；35、第二连杆；34、铰接扣。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.本发明的一种弹板垂直轴风力发电机的实施例，如图1至图12所示，弹板垂直轴风力发电机包括发电部1、主轴2和多个风叶组件。主轴2竖直设置。多个风叶组件沿主轴2的周向方向均匀设置以带动主轴2转动；主轴2与发电部1连接，以使发电部1利用主轴2的转动进行发电；风叶组件包括固定架、两个弹板和伸缩结构。固定架安装于主轴2的侧面；两个弹板关于一参考平面对称设置，每个弹板具有相对设置的第一边缘和第二边缘，以及相对设置的第三边缘和第四边缘，所述第一边缘和所述第二边缘均安装于固定架上，每个弹板的两个表面分别为动力面和阻力面；在初始状态下：每个弹板的动力面为凹面，两个弹板的第三边缘间隔设置且两个第三边缘的端点处于同一竖直平面内，两个弹板的第四边缘间隔设置且两个第四边缘的端点处于同一竖直平面内，两个第四边缘之间的最小距离大于两个第三边缘之间的最大距离，以使两个弹板的动力面限定出一受风用的动力凹腔；伸缩结构可伸缩地连接两个第三边缘，以封堵两个弹板的第三边缘之间的间隙的部分或全部区域。
32.在本实施中，固定架包括安装于主轴2的固定部和可移动地安装于固定部的伸缩部，每个弹板的第一边缘和第二边缘中的任意一个设置于固定部，另一个设置于伸缩部，伸缩部配置成使第一边缘和第二边缘之间的间距可以在预设范围内浮动。进而使每个弹板在伸缩装置和风的作用下的凹凸状态发生变化，具体地，在每个弹板的阻力面在伸缩装置和风的作用下可以由前凸变化为平直和由平直变化为后凹的同时，可使动力面由后凹变化为平直和由平直变化为前凸，以及在每个弹板的动力面在伸缩装置和风的作用下可以由前凸变化为平直和由平直变化为后凹的同时，可使阻力面由后凹变化为平直和由平直变化为前凸。
33.在本实施中，每个弹板的第一边缘和第二边缘平行设置，且为弧形，且向主轴2的转动方向侧拱起。第一边缘和所述第二边缘均可转动地安装于固定架上。
34.在本实施中，伸缩结构包括多个连杆组件，每个连杆组件包括第一连杆33、第二连杆35和铰接扣34，第一连杆33可伸缩地设置于一个弹板，第二连杆35可伸缩地设置于另一弹板，第一连杆33的远离相应弹板的一端与第二连杆35的远离弹板的一端通过铰接扣34铰接；多个第一连杆33沿相应弹板的第三边缘均布，多个第二连杆35沿相应弹板的第三边缘均布。
35.在本实施中，一个弹板处于另一个弹板的上方，固定部包括对称设置的第一固定
杆23和第二固定杆25，以及对称设置的第三固定杆21和第四固定杆20。伸缩部包括对称设置的第一伸缩杆和第二伸缩杆，对称设置的第一安装杆24和第二安装杆26，以及连接杆22。第一固定杆23、第二固定杆25、第一安装杆24和第二安装杆26结构相同；第一固定杆23处于第二固定杆25的上方，第一固定杆23的上端与主轴2连接，下端与主轴2间隔设置；第三固定杆21处于第四固定杆20的上方，第三固定杆21的靠近主轴2的一端与第一固定杆23的上端连接；第一伸缩杆处于第二伸缩杆的上方，第一安装杆24处于第二安装杆26的上方，第一伸缩杆沿水平方向可移动地安装于第三固定杆21，第一安装杆24的上端连接于第一伸缩杆的远离主轴2的一端。连接杆22连接第一安装杆24和第二安装杆26。两个弹板分别为第一弹板31和第二弹板32，处于上方的第一弹板31的第一边缘和第二边缘分别安装于第一固定杆23和第一安装杆24；处于下方的第二弹板32的第一边缘和第二边缘分别安装于第二固定杆25和第二安装杆26。
36.在本实施中，处于上方的第一弹板31的第一边缘和第二边缘均通过套筒分别安装于第一固定杆23和第一安装杆24；处于下方的第二弹板32的第一边缘和第二边缘均通过套筒分别安装于第二固定杆25和第二安装杆26。连接杆22呈圆弧形，向主轴2的转动方向侧拱起。在初始状态下，每个弹板的第三边缘和第四边缘之间的距离大于两个第三边缘之间的最大距离。
37.本实施例的工作过程为：
38.由于多个风叶组件的结构相同，且每个风叶组件的运动轨迹和工作过程也相同，在风力的作用下主轴2顺时针转动，以一个风叶组件的运动状态变化介绍本实施例的工作过程。在第一位置处时，两个弹板的动力面接收风力且受力面积最大；主轴2沿顺时针转动，弹板的动力面后凹程度逐渐降低。主轴2沿顺时针转动90
°
时，两个弹板到达第二位置。主轴2继续顺时针旋转，动力面不接受风的推力，阻力面开始接受风的推力，阻力面的受力逐渐增大，使两个弹板的动力面后凹改变为阻力面逐渐开始后凹，第一连杆33和第二连杆35也具有水平的趋势，促使阻力面的后凹程度变成最大，在主轴2沿顺时针转动180
°
时，两个弹板到达第三位置，此时两个弹板阻力面的后凹程度变成最大，两个弹板及伸缩部限定的受力面最小，即产生的阻力最小。
39.主轴2继续顺时针转动，弹板的阻力面后凹程度逐渐降低。主轴2沿顺时针转动270
°
时，两个弹板到达第四位置。主轴2继续顺时针旋转，阻力面不接受风的推力，动力面开始接受风的推力，动力面的受力逐渐增大，使两个弹板的阻力面后凹改变为动力面逐渐开始后凹，第一连杆33和第二连杆35也具有竖直的趋势，促使动力面的后凹程度变成最大，在主轴2沿顺时针转动360
°
时，两个弹板回到第一位置，此时两个弹板动力面的后凹程度变成最大，两个弹板及伸缩部限定的受力面最大，即产生的动力最大，可充分利用风能。所有的风叶组件以此往复进行发电。
40.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。