一种垂直轴风力发电机风叶装置的制作方法

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1.本实用新型属于风电设备领域，特别涉及一种垂直轴风力发电机风叶装置，尤其是风叶能卧倒折叠


背景技术：

2.垂直轴风力发电机风轮输出功率的大小，取决于风轮的迎风面积，主要决定因素是：风轮的直径，风轮的高度，还有风轮中风叶要素，如：风叶的断面形状、风叶弦长(即风叶宽度)和风叶的迎风角。
3.垂直轴风力发电机在运行时，根据风力的大小，调整风轮与风力相适应的状态，来获得风轮最佳的输出，同时也保护设备的运行安全，尤其在台风天。现有的调节思路有：风轮直径、风叶高度、风叶迎风角。而风叶的断面形状和弦长在生产时己定型，运行时是无法改变的。
4.已有的专利中大都是改变风叶迎风角和改变风轮直径，还有把垂直风叶整片倾斜角度来降低风叶高度。如：
5.cn201921271134.1公开一种垂直轴风力发电机捕风结构，包括风叶机构和转轴，五组风叶机构以转轴的中心为圆心均匀设置在转轴的表面；风叶机构通过旋转轴、第一连接壳体、第二连接壳体之间的配合，从而可调整风叶叶片的角度，改变风叶叶片的受风面积，可满足不同区域的使用要求；再通过电动推杆可即时控制风叶机构的长短，来应对风力的变化；通过风叶角度及半径变化，来提高捕风能力。
6.cn202010506474.9公开一种可调节垂直轴风力发电机，包括管柱；管柱内转动连接有转轴、上端外壁滑动连接有轴套；轴套外壁通过环形导轨连接有滑块及伸缩装置，伸缩装置一端与管柱连接；转轴上端圆周阵列有若干组连接臂，每组连接臂包括上连接杆和下连接杆；上连接杆和下连接杆一端均与转轴铰接，另一端铰接有一叶片；下连接杆铰接有推杆；推杆一端与滑块铰接，以此驱动滑块滑动来调节上下连接杆与转轴夹角，来调节叶片半径。
7.即使通过上述诸多方案来解决适应风力变化的问题，但垂直轴风力发电机依然存在风速低时(大约风速低于3米/秒)风轮起动困难，风速高时(风速高于25米/秒)无法安全运行。而且要增大功率吋，需加大风轮的迎风面积，即加大风叶弦长、加长风叶高度，在大风时必然带来运行安全，所以限制了垂直轴风力发电机在中、大功率领域的发展，较难象水平轴风力发电机那样有大几十千瓦、几百千瓦以上的功率，往往成为辅助的景观设施。
8.如何保持叶片半径支撑刚度，通过改变风叶高度来适应风力变化的方案，即成为本实用新型研究的对象。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的是设计一种风叶通过推杆驱动，调节卧倒和竖起的垂直轴风力发电机风叶装置。
10.本实用新型技术方案是这样实现的：一种垂直轴风力发电机风叶装置，包括风轮骨架和均匀分布在风轮骨架外侧的若干风叶组；其特征在于：每一风叶组中，至少具有一折叠风叶，该折叠风叶通过水平转轴定位在风轮骨架上，并由设置在风轮骨架与折叠风叶间的推杆驱动下，折叠风叶能绕水平转轴朝风轮骨架中心卧倒。
11.所述每一风叶组中还至少具有一固定风叶，并固定在风轮骨架外侧，与风轮骨架形成一体；定位折叠风叶的水平转轴设置在固定风叶的端部。
12.所述每一风叶组中具有一固定风叶和两折叠风叶，两折叠风叶通过水平转轴定位在固定风叶的上下两端部上。
13.所述推杆为如下择一部件：电动推杆；液压油缸；气缸；所述推杆一端可转动铰接在风轮骨架上、另一端可转动铰接在折叠风叶上。
14.本实用新型具有构思独特、结构合理、运行可靠的特点；尤其采用水平转轴折叠方案，在风轮骨架半径恒定下，既可达到调节受风面积的目的，也能降低风轮旋转惯量，保证台风天的安全运行；不但折叠风叶与固定风叶组合灵活，长短比例也能根据环境风速自由搭配，组合单折叠风叶和双折叠风叶多种方案，又能借助固定风叶与风轮骨架组成牢固的支撑结构，来抵御外来的大风。
附图说明：
15.下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：
16.图1为单一折叠风叶风力发电机示意图
17.图2为单一折叠风叶风力发电机折叠状态示意图
18.图3为单折叠风叶风力发电机示意图
19.图4为单折叠风叶风力发电机折叠状态示意图
20.图5为双折叠风叶风力发电机示意图
21.图6为双折叠风叶风力发电机折叠状态示意图
22.图7为三风叶组风力发电机俯视示意图
23.其中
24.1—风轮骨架
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2—风叶组
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21—折叠风叶
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22—固定风叶
25.3—发电机
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4—水平转轴
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5—推杆
具体实施方式：
26.参照图1至图7，垂直轴风力发电机风叶装置，包括风轮骨架1和风叶组2，若干风叶组2均匀分布在风轮骨架1外侧，受风带动风轮骨架1旋转，再由风轮骨架1驱动发电机3发电。每一风叶组2中，至少具有一折叠风叶21，该折叠风叶21通过水平转轴4定位在风轮骨架1上，并由设置在风轮骨架1与折叠风叶21间的推杆5驱动下，折叠风叶21能绕水平转轴4朝风轮骨架1中心卧倒。
27.如图1和图2，风力发电机中，只设置一折叠风叶21，当风力过大时，通过推杆5牵引折叠风叶21逐渐往风轮骨架中心卧倒，以此减少受风的有效面积，而且也能降低旋转惯量。当折叠风叶21调节接近水平位时，风叶几乎没受风面积，风轮骨架1停止旋转。
28.如图3和图4，每一风叶组中还至少具有一固定风叶22，并固定在风轮骨架1外侧，
与风轮骨架1形成一体；定位折叠风叶21的水平转轴4设置在固定风叶22的端部。水平转轴4优选设置在固定风叶22的上端部，以此来降低风叶总高度，也能保持风叶下端离地面高度的恒定。本方案中，可根据最大抗风能力来设计固定风叶22的规格，以保证在台风天也能正常工作，而在弱风环境借助展开的折叠风叶21来扩大受风面积，满足低风速状态下驱动风轮骨架1旋转。且根据需要还可做叠加，由同等两个风轮骨架1同时驱动发电机3。
29.如图5和图6，每一风叶组中具有一固定风叶22和两折叠风叶21，两折叠风叶21通过水平转轴4定位在固定风叶22的上下两端部上，组合出受风面积更大的风叶。在总高度不受限的条件下，依然可叠加多个风轮骨架1的办法来增加受风面积，解决垂直轴风力发电机无法实现大功率发电的问题。
30.推杆5为如下择一部件：电动推杆；液压油缸；气缸；推杆5一端可转动铰接在风轮骨架1上、另一端可转动铰接在折叠风叶21上，结构相对简单可行。在众多可选择推杆部件中，尤其以电动推杆为佳，只需电力即可实现调节，无需其它配套设备，且可控折叠风叶21折叠的角度，达到适时调节的目的。
31.参照图7，以三风叶组2为例，在三风叶组2之间通过风轮骨架1来加强抗风能力。
32.由于风叶局部可竖立、卧倒的调节，所以可加长风叶设计的总高度。增加风叶高度后的可卧倒折叠风叶组成的风力发电机，在低速风时更可自行起动；在小高速风时，可以卧倒其中的一折叠叶片；在大高速风时，可以卧倒其中所有折叠叶片，这时只有固定叶片迎风工作，使得可卧倒叶片的垂直轴风力发电机，可以在风速变化更大的区域中工作发电，而且突破垂直轴风力发电机无法高功率发电的局限，充分体现垂直轴风力发电机无偏航机构、结构简单、噪音小对外环保、外形美丽可观光的优势。