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CN201050448Y - 一种水平升力型叶片风力发电机 - Google Patents

一种水平升力型叶片风力发电机 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种水平升力型叶片风力发电机。其主要包括支架、安装在支架上且主要由风轮轴及叶片组成的风轮及与风轮轴相连接的变速器与发电机，所述的风轮的风轮轴水平安装在支架上，风轮轴与两个以上的叶片等距离连接并同步转动，叶片与风轮轴平行，并且叶片断面为飞机机翼形状的具有流线型翼型剖面的升力型叶片。本实用新型提供的水平升力型叶片风力发电机是将其上的导流罩及风轮采用水平方式设置，由于这种设置方式的风轮叶片是水平的，因此整个叶片的尖速比相同，这样就可以使叶片都处在最佳的尖速比，因而风能的利用率高。

Description

一种水平升力型叶片风力发电机
技术领域
本实用新型涉及一种风力发电装置，特别是涉及一种水平升力型叶片风力发电机。
背景技术
现有风力发电机中水平轴风力发电机的风轮叶片基本是与地面垂直的，并且风轮轴与叶片也是垂直的，这种发电机叶片不同直径处的尖速比是不一样的，只有某一直径处的尖速比最佳，因此效率不高。
发明内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种叶片轴与风轮轴都是水平放置的，因此能使叶片在最佳的尖速比上运行，所以可以提高风能利用率的水平升力型叶片风力发电机。
为了达到上述目的，本实用新型提供的水平升力型叶片风力发电机包括包括支架、安装在支架上且主要由风轮轴及叶片组成的风轮及与风轮轴相连接的变速器与发电机，所述的风轮的风轮轴水平安装在支架上，风轮轴与两个以上的叶片等距离连接并同步转动，叶片与风轮轴平行，并且叶片断面为飞机机翼形状的具有流线型翼型剖面的升力型叶片。
所述的水平升力型叶片风力发电机还包括能够控制支架转动，从而使风轮迎风的偏航装置。
所述的风轮还包括叶片轴，风轮轴与叶片轴相互连接，叶片与叶片轴之间是固定连接的或活动连接的；当叶片轴与叶片之间活动连接时，叶片能够在动力装置或动力传动装置的带动下以叶片轴为中心转动360度，而当叶片轴与叶片之间固定连接时，叶片及叶片轴能够在动力装置或动力传动装置的带动下同时转动360度，并且动力装置或动力传动装置还能够控制迎风一侧的叶片大端始终迎风，而且与风流所成的攻角方向一致。
所述的动力装置是伺服电机或液压马达，而动力传动装置则为圆锥齿轮装置或圆锥摩擦轮装置。
所述的伺服电机或液压马达直接与叶片轴或叶片连接。
所述的动力装置通过传动轴与叶片轴或叶片相连接，以带动叶片进行转动。
所述的支架上沿垂直方向设有呈V字形的导流罩，导流罩的中间夹有风轮。
所述的导流罩包括位于风轮上下两端的固定罩及位于固定罩的两侧且铰接在固定罩或支架上的活动罩。
所述的支架上装有一个以上的导流罩及夹在导流罩中间的风轮，相邻导流罩的固定罩之间留有间隙，所有导流罩位于同一侧同一方向的活动罩前部同时与活动罩连杆相铰接，用以同步运动。
所述的支架由两个以上并排设置且底部安装有滚轮的扁架、相隔间距连接在位于中间的两个扁架之间的台板及垂直贯穿台板的中部且下端固定在地面上的主轴组成，并且偏航装置及变速器与发电机安装在台板上。
本实用新型提供的水平升力型叶片风力发电机是将其上的导流罩及风轮采用水平方式设置，由于这种设置方式的风轮叶片是水平的，因此整个叶片的尖速比相同，这样就可以使叶片都处在最佳的尖速比，因而风能的利用率高。
附图说明
图1为本实用新型提供的水平升力型叶片风力发电机一实施例结构俯视图。
图2为图1中A-A向剖视图。
图3为图1中B-B向剖视图。
图4为图2中的风轮另一种结构示意图。
图5为图2中的风轮又一种结构示意图。
图6为图2中的动力传动装置一种结构示意图。
图7为图2中的动力传动装置另一种结构示意图。
图8为本实用新型提供的水平升力型叶片风力发电机另一实施例结构主视图。
图9为图8中的水平升力型叶片风力发电机结构侧视图。
具体实施方式
实施例1：
下面结合附图和具体实施例对本实用新型提供的水平升力型叶片风力发电机进行详细说明。如图1～图3所示，本实用新型提供的水平升力型叶片风力发电机包括支架、多个呈V字形的导流罩、多个风轮、偏航装置1和多个变速器及发电机2；其中支架由四个并排设置且底部安装有滚轮3的扁架4、相隔间距连接在位于中间的两个扁架4之间的多个台板5及垂直贯穿台板5的中部且下端固定在地面上的主轴6组成；多个导流罩沿垂直方向相隔间距设置在支架的两端，每个导流罩由一对固定罩7、两对活动罩8及八根活动罩连杆9组成，其中每对固定罩7相隔间距以相对的方式水平安装在位于两端的两对扁架4之间，每个固定罩7或支架的两侧分别与一对活动罩8的后端铰接在一起，也可将位于同一垂直线的多个导流罩上位于同一方向的活动罩8两侧前部同时与一根活动罩连杆9相铰接，用于提高其强度。另外，支架上还设有图中未示出的用于控制活动罩8转动的伺服电机；每对固定罩7之间安装有一个风轮，每个风轮主要由一根与位于同一高度的另一风轮共用且沿水平方向设置在支架上的风轮轴10、两个圆盘11、多根叶片轴12、多个叶片13、多个伺服电机14及多个传动轴30组成，其中两个圆盘11相隔间距固定在风轮轴10上，因此能够与风轮轴10一同转动，多根叶片轴12以固定或转动的方式等间距安装在两个圆盘11的外部圆周上，并且每根叶片轴12上相应以活动或固定的方式连接有一个叶片13，多个伺服电机14安装在任一圆盘11上，每根传动轴30的一端与一个伺服电机14相连，另一端则采用螺旋齿轮、圆锥齿轮、螺旋齿圆锥齿轮、涡轮蜗杆等方式与叶片轴12或叶片13相接。即当叶片轴12与叶片13之间采用活动方式连接时，叶片轴12是固定在圆盘11的外部圆周上，此时传动轴30采用螺旋齿轮、圆锥齿轮、螺旋齿圆锥齿轮、涡轮蜗杆等方式与叶片13相连接，从而使叶片13能够在伺服电机14的带动下以叶片轴12为中心自由转动360度；而当叶片轴12与叶片13之间采用固定方式连接时，叶片轴12是以转动的方式安装在圆盘11的外部圆周上，此时传动轴30采用螺旋齿轮、圆锥齿轮、螺旋齿圆锥齿轮、涡轮蜗杆等方式与叶片轴12相连接，从而使叶片13及叶片轴12能够在伺服电机14的带动下同时转动360度，并且伺服电机14还能够控制迎风一侧的叶片13大端始终迎风，并且与风流所成的攻角方向一致，而背风一侧的叶片13也是大端始终迎风，并且与风流所成的攻角方向一致但与迎风一侧相反。偏航装置1安装在位于最下层的台板5上，并能够利用电机带动台板5、扁架4及其上的装置围绕主轴6进行转动；位于上层的多个台板5上分别安装有一个与风轮轴10相连的变速器及发电机2。
在实际使用时，如图4所示，所述的风轮上的圆盘11还可以用带有圆环连杆15的圆环16来代替，或如图5所示直接利用叶片连杆17把将叶片轴12和风轮轴10相连。
另外，所述的伺服电机14能够用液压马达来代替。此外，还可用圆锥齿轮装置24或圆锥摩擦轮装置25来驱动叶片13转动或叶片轴12转动。
如图6所示，所述的圆锥齿轮装置24包括固定在支架上的环形齿轮26和安装在传动轴30上与环形齿轮26相对应的位置且能够与环形齿轮26相啮合的圆锥齿轮27，并且同一角度时只有一个环形齿轮上有齿，传动轴30的一端采用螺旋齿轮、圆锥齿轮、螺旋齿圆锥齿轮、涡轮蜗杆等方式与叶片13或叶片轴12连接，另一端架在风轮轴10上。当风轮带动传动轴30围绕风轮轴10进行旋转时，其上的圆锥齿轮27将与环形齿轮26相啮合，从而带动传动轴30转动，并由此带动叶片13或叶片轴12也一起转动。由于两层环形齿轮26具有不同的传动比，这样就能够使传动轴30以不同的速度转动，从而使叶片13在不同位置具有不同的迎角，因此能够提高效率，当然还可以设置两个以上的环形齿轮26，以加大变速范围。圆锥齿轮装置24的特点是传动准确。
如图7所示，所述的圆锥摩擦轮装置25包括固定在支架上的环形摩擦条28和安装在传动轴30上与环形摩擦条28相对应的位置且能够与环形摩擦条28相接触的圆锥摩擦轮29，传动轴30一端采用螺旋齿轮、圆锥齿轮、螺旋齿圆锥齿轮、涡轮蜗杆等方式与叶片13或叶片轴12连接，另一端架在风轮轴10上。当风轮带动传动轴30围绕风轮轴10进行旋转时，其上的圆锥摩擦轮29将与环形摩擦条28相接触，从而带动传动轴30转动，并由此带动叶片13或叶片轴12也一起转动，并使叶片13能够以最佳的角度迎风，这种方式可使叶片13能够比较缓和地进行变速，但一定时间后需要对叶片13进行校正。
当使用本实施例提供的水平升力型叶片风力发电机发电时，首先利用偏航装置1测定风向，然后利用电机带动台板5、扁架4及导流罩并借助于扁架4底部的滚轮3绕主轴6进行转动，从而使风轮上的一侧叶片13始终迎风，这时风就可以从位于同一侧的每对活动罩8及每对固定罩7之间的间隙流入，从而带动风轮进行转动。由于导流罩的两侧均设有叶片13，所以整个装置最多转动90度就可以满足各种风向。同时利用每个伺服电机14带动相应叶片轴12旋转的方式来转动所有叶片13以使其大端面向迎风方向，并且与风流所成的攻角方向一致，或利用伺服电机14直接转动叶片13的方式使这些叶片13的大端面向迎风方向，并且与风流所成的攻角方向一致，而且根据每个叶片的位置调整最佳攻角。另外，当风向改变时重复上述过程即可。在风轮旋转过程中，与风轮轴10相连的变速器及发电机2可将上述机械能转换成电能并输出至电网。此外，如果变速器及发电机2的力矩不够可以很容易通过加长风轮和导流罩的长度来解决这个问题。当风力过大时，可利用转动活动罩8的方式部分或全部封闭住每对固定罩7之间的间隙，以使部分或全部风从相邻导流罩之间的间隙处流走，从而能够减少对风轮的损害。如果风力过大以至于超过一定程度的话，还可以利用偏航装置1使整个风力发电机偏离风向的方法来减轻损害。
本实施例中由于位于活动罩8同一侧的活动罩连杆9受到的力正好上下相反，因此两个活动罩连杆9还可以通过齿轮等机构连接起来，并可利用液压、伺服电机控制活动罩连杆9的方式来控制活动罩8。
另外，还可以用卷扬机拉动固定在支架两端绳索的方式作为偏航装置。
实施例2：
如图8及图9所示，本实施例中的水平升力型叶片风力发电机包括支架、多个风轮和变速器及发电机18；其中支架由两个固定在地面上的扁架19及连接在扁架19之间的台板20构成；风轮由一根与位于同一高度的另一风轮共用且沿水平方向设置在支架上的风轮轴21、多根连杆22及多个叶片23组成，每根连杆22的两端分别与一个叶片23和风轮轴21固定连接，变速器及发电机18则与风轮轴21直接相连。这种固定式叶片式水平升力型叶片风力发电机适于安装在诸如山口等具有固定风向的场所。
以上所述仅是本实用新型提供的水平升力型叶片风力发电机的实施例而已，并非对其形状、材料和结构作任何形式上的限制，凡是依据上述技术内容对其进行的任何简单修改、等同变化与修饰均属于本技术方案的范围之内。

Claims (10)

1.一种水平升力型叶片风力发电机，主要包括支架、安装在支架上且主要由风轮轴及叶片组成的风轮及与风轮轴相连接的变速器与发电机，其特征在于：所述的风轮的风轮轴(10、21)水平安装在支架上，风轮轴(10、21)与两个以上的叶片(13、23)等距离连接并同步转动，叶片(13、23)与风轮轴(10、21)平行，并且叶片(13、23)断面为飞机机翼形状的具有流线型翼型剖面的升力型叶片。
2.根据权利要求1所述的水平升力型叶片风力发电机，其特征在于：所述的水平升力型叶片风力发电机还包括能够控制支架转动，从而使风轮迎风的偏航装置(1)。
3.根据权利要求1所述的水平升力型叶片风力发电机，其特征在于：所述的风轮还包括叶片轴(12)，风轮轴(10)与叶片轴(12)相互连接，叶片(13)与叶片轴(12)之间是固定连接的或活动连接的；当叶片轴(12)与叶片(13)之间活动连接时，叶片(13)能够在动力装置或动力传动装置的带动下以叶片轴(12)为中心转动360度，而当叶片轴(12)与叶片(13)之间固定连接时，叶片(13)及叶片轴(12)能够在动力装置或动力传动装置的带动下同时转动360度，并且动力装置或动力传动装置还能够控制迎风一侧的叶片(13)大端始终迎风，而且与风流所成的攻角方向一致。
4.根据权利要求3所述的水平升力型叶片风力发电机，其特征在于：所述的动力装置是伺服电机(14)或液压马达，而动力传动装置则为圆锥齿轮装置(24)或圆锥摩擦轮装置(25)。
5.根据权利要求4所述的水平升力型叶片风力发电机，其特征在于：所述的伺服电机(14)或液压马达直接与叶片轴(12)或叶片(13)连接。
6.根据权利要求4所述的水平升力型叶片风力发电机，其特征在于：所述的动力装置通过传动轴(30)与叶片轴(12)或叶片(13)相连接，以带动叶片(13)进行转动。
7.根据权利要求1所述的水平升力型叶片风力发电机，其特征在于：所述的支架上沿垂直方向设有呈V字形的导流罩，导流罩的中间夹有风轮。
8.根据权利要求7所述的水平升力型叶片风力发电机，其特征在于：所述的导流罩包括位于风轮上下两端的固定罩(7)及位于固定罩(7)的两侧且铰接在固定罩(7)或支架上的活动罩(8)。
9.根据权利要求8所述的水平升力型叶片风力发电机，其特征在于：所述的支架上装有一个以上的导流罩及夹在导流罩中间的风轮，相邻导流罩的固定罩(7)之间留有间隙，所有导流罩位于同一侧同一方向的活动罩(8)前部同时与活动罩连杆(9)相铰接，用以同步运动。
10.根据权利要求1所述的水平升力型叶片风力发电机，其特征在于：所述的支架由两个以上并排设置且底部安装有滚轮(3)的扁架(4)、相隔间距连接在位于中间的两个扁架(4)之间的台板(5)及垂直贯穿台板(5)的中部且下端固定在地面上的主轴(6)组成，并且偏航装置(1)及变速器与发电机(2)安装在台板(5)上。
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