一种折叠式垂直轴水平轴两用小型风力发电机的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电设备技术领域，具体涉及一种折叠式垂直轴水平轴两用小型风力发电机。


背景技术：

2.风能作为一种洁净无污染的可再生能源，是目前技术成熟、具有大规模发展潜力的可再生洁净能源，从长远角度考虑，将成为世界重要的替代能源，小型风力发电机目前有水平轴和垂直轴两种，水平轴风力发电机适应低风速，垂直轴适应高风速。
3.小型水平轴风力发电机风叶拥有很低的启动风速，能在微风中启动运行发电，具有很高的风能利用效率，但水平轴风力发电机的叶片在旋转一周的过程中，受惯性力和重力的综合作用，惯性力的方向是随时变化的，而重力的方向始终不变，这样叶片所受的就是一个交变载荷，这对叶片的疲劳是非常不利的。垂直轴启动性能差，需要较高的风速才能启动，低风速没有启动能力，但垂直轴风力发电机的叶片在旋转过程中的受力情况要比水平轴好很多，由于惯性力与重力方向始终保持不变，所受是恒定载荷，因此疲劳寿命要比水平轴风轮长。现有的小型风力发电机一般只能单独作为水平轴或垂直轴风力发电机，不能改变使用模式。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种折叠式垂直轴水平轴两用小型风力发电机，该风力发电机能够收缩折叠，并且具备水平轴和垂直轴两种使用模式。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案。
6.一种折叠式垂直轴水平轴两用小型风力发电机，包括若干组合叶片、发电机、叶片固定环、若干叶片固定销、上端支撑圆柱体和下端支撑圆柱体，发电机包括飞轮连接盘和旋转轴，飞轮连接盘与旋转轴活动连接，所述上端支撑圆柱体与下端支撑圆柱体活动连接，发电机的旋转轴与上端支撑圆柱体连接，叶片固定环与发电机的飞轮连接盘固定连接；所述叶片固定环边缘圆周分布设置有若干u形凹槽，每个u形凹槽内的两侧均设置有位置相对的两个凹孔；所述叶片固定销包含有固定块、两根侧轴，固定块上设有一个固定孔，两根侧轴设置在固定块两侧且位于同一轴线上，所述两根侧轴套设在u形凹槽内两侧的两个凹孔内，所述组合叶片嵌设在固定孔内。
7.进一步地，所述组合叶片包含前端叶片、后端叶片和连接轴，所述前端叶片与后端叶片转动连接，连接轴设置在后端叶片的上侧，且连接轴伸出后端叶片的端部，所述连接轴与固定块上的固定孔可拆卸式连接。
8.进一步地，所述组合叶片的截面呈弧形。
9.进一步地，所述前端叶片与后端叶片折叠贴合在一起时，所述组合叶片正视时呈矩形。
10.进一步地，所述下端支撑圆柱体顶端设有卡块，卡块上设有至少三个限位孔，三个
限位孔的圆心呈等腰直角三角形分布；所述上端支撑圆柱体顶端设有通孔，底端设有卡槽，卡槽上设有至少两个卡孔；发电机的旋转轴设置在上端支撑圆柱体顶端的通孔内，下端支撑圆柱体的卡块与上端支撑圆柱体的卡槽套接，通过螺栓穿过限位孔和卡孔固定。
11.本实用新型的两用小型风力发电机的优点在于：
12.（1）该两用小型风力发电机根据不同的安装形式能够适应垂直轴、水平轴风力发电，可根据现场实际环境选择使用方式；风速小时，使用易启动的水平轴形式；风速大时，使用寿命长的垂直轴形式。
13.（2）组合叶片能够折叠，在不使用、运输、保存时折叠收缩，不占用空间。
14.（3）组合叶片与发电机分体式设计，可根据垂直轴、水平轴使用状态变换位置；根据环境采用最有利的使用方式，在满足使用要求的情况下能够提高风力发电机的可靠性和使用寿命。
附图说明
15.图1为现有技术的垂直轴和水平轴两种小型风力发电机的结构示意图。
16.图2为本实用新型的两用小型风力发电机收缩形式的结构示意图。
17.图3为本实用新型的组合叶片与叶片固定销的组合状态示意图；图3中(a)为组合叶片折叠状态示意图，(b)为组合叶片展开状态示意图。
18.图4为本实用新型的两用小型风力发电机的部件分解图。
19.图5为本实用新型的组合叶片、叶片固定销与叶片固定环组合状态的结构示意图；图4中(a)为垂直轴安装形式的立体结构示意图，(b)为垂直轴安装形式的俯视结构示意图；图4中(c)为水平轴安装形式主视结构示意图，(d)为水平轴安装形式的俯视结构示意图。
20.图6为本实用新型的上端支撑圆柱体与下端支撑圆柱体的组合状态示意图；图5中(a)为垂直轴安装形式的组合状态示意图，(b)为水平轴安装形式的组合状态示意图
21.图7本实用新型的两用小型风力发电机的使用状态示意图；图6中(a)为垂直轴模式的状态图，(b)为水平轴模式的状态图。
22.附图标记解释：
23.1-组合叶片，101-前端叶片，102-后端叶片，103-连接轴，104-连接件，2-发电机，201-飞轮连接盘，202-旋转轴，3-叶片固定环，301-u形凹槽，302-凹孔，4-叶片固定销，401-固定块，402-侧轴，403-固定孔，5-上端支撑圆柱体，501-卡槽，502-卡孔，6-下端支撑圆柱体，601-卡块，602-限位孔，7-螺钉孔。
具体实施方式
24.为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型并不限于下面公开的具体实施例的限制。
25.如图2~7的一种折叠式垂直轴水平轴两用小型风力发电机，包括至少三块组合叶片1、发电机2、叶片固定环3、至少三个叶片固定销4、上端支撑圆柱体5和下端支撑圆柱体6，所述发电机2包括飞轮连接盘201和旋转轴202，飞轮连接盘201与旋转轴202通过轴承（图中
未示出）活动连接，飞轮连接盘201与旋转轴202能够相对旋转，发电机2可以绕旋转轴202的轴线旋转360
°
；所述上端支撑圆柱体5与下端支撑圆柱体6可拆卸式连接，发电机2的旋转轴202与上端支撑圆柱体5连接，叶片固定环3通过紧固螺栓与发电机2的飞轮连接盘201固定连接；所述叶片固定环3边缘圆周分布设置有至少三个u形凹槽301，每个u形凹槽301内的两侧均设置有位置相对的两个凹孔302，即每个u形凹槽301的两个侧壁上各设有一个凹孔302且两个凹孔302位置相对应；所述叶片固定销4包含有固定块401、两根侧轴402，固定块401的一个面上设有一个固定孔403，与之相邻的一个面上设有一个螺钉孔7，两根侧轴402设置在固定块401两侧且位于同一轴线上，所述两根侧轴402套设在u形凹槽301内两侧的两个凹孔302内，叶片固定销4通过两根侧轴402能够在叶片固定环3的u形凹槽301内上下旋转一定角度，因此，组合叶片1与叶片固定环3之间的角度能够调节。
26.其中，所述组合叶片1包含前端叶片101、后端叶片102和连接轴103，所述前端叶片101与后端叶片102通过连接件104转动连接，连接件104可以是销钉、螺栓、球形节和活动铆钉中的任意一种；连接轴103设置在后端叶片102的上侧，且连接轴103伸出后端叶片102的端部，所述连接轴103与固定块401上的固定孔403连接，即连接轴103凸出的部分插入固定孔403内，并且通过在固定块401上的螺钉孔7内放入螺钉，能够将组合叶片1固定住；而取出螺钉时组合叶片1在固定孔403内能够绕连接轴103的轴线径向旋转。如图3中(a)所示，前端叶片101与后端叶片102折叠贴合在一起时，所述组合叶片1正视时呈矩形。
27.如图4和图6所示，所述下端支撑圆柱体6顶端设有卡块601，卡块601上设有三个限位孔602，三个限位孔602的圆心呈等腰直角三角形分布；所述上端支撑圆柱体5顶端设有通孔，底端设有卡槽501，卡槽501上设有两个卡孔502，两个卡孔502的位置与限位孔602的位置对应；发电机2的旋转轴202与上端支撑圆柱体5顶端的通孔连接，下端支撑圆柱体6的卡块601与上端支撑圆柱体5的卡槽501套接，根据使用需要，通过两个螺栓穿过限位孔602和卡孔502，将上端支撑圆柱体5与下端圆柱体水平或垂直固定。上端支撑圆柱体5上端侧面还设有两个螺钉孔7，发电机2的旋转轴202上也设有两个对应的螺钉孔7，通过在旋转轴202与上端支撑圆柱体5上的螺钉孔7内放入螺钉固定。
28.其中，所述组合叶片1的截面呈弧形，即组合叶片1整体是弧形的。该两用小型风力发电机处于折叠收缩状态时，组合叶片1、上端支撑圆柱体5以及下端支撑圆柱体6均同轴；垂直轴状态使用时，将叶片固定销4上的螺钉取出，将组合叶片1绕连接轴103旋转一定角度，即可将组合叶片1从侧面打开，然后再放入螺钉将组合叶片1固定住；此时，组合叶片1与下端支撑圆柱体6的轴线不在同一直线上但两者的轴线平行。水平轴状态使用时，需先将上端支撑圆柱体5与下端支撑圆柱体6调整为相互垂直的状态，再先将叶片固定销4绕侧轴402旋转一定角度，使得组合叶片1的连接轴103与叶片固定环3的端面平行；此时组合叶片1的轴线与下端支撑圆柱体6的轴线垂直，并且组合叶片1的轴线与上端支撑圆柱体5的轴线也垂直；同时能够根据实际需求将组合叶片1绕连接轴103旋转，调节组合叶片1承受风力的面积。
29.本实用新型的两用小型风力发电机采用分体式结构设计，上端支撑圆柱体5与下端支撑圆柱体6可拆卸式连接，可根据垂直、水平使用状态变换联接方式，满足垂直、水平两种状态使用。组合叶片1和叶片固定销4可在一定范围内旋转变换位置，叶片固定环3以及叶片固定销4配合能够使组合叶片1在水平轴模式和垂直轴模式时处于不同的位置，满足水平
轴和垂直轴的使用放置要求。组合叶片1在水平轴模式时展开使用，垂直轴模式时收缩使用。实际应用时，在低风速下，采用启动风速低的水平轴模式，在较高风速采用受力载荷恒定的垂直轴模式。