可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机制造技术

本发明专利技术公开了一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，包括输出轴、与所述输出轴固定连接带动所述输出轴转动的支撑架、通过转轴转动安装在所述支撑架上并推动所述支撑架带动所述输出轴转动的叶片、调整所述叶片攻角的调攻角装置、以及带动所述调攻角装置转动对风的对风装置；所述调攻角装置包括至少一个安装在所述对风装置上且成标准圆形的调攻角导轨、以及至少一个调攻角曲柄（8）；所述调攻角导轨围绕所述输出轴的轴线设置；所述叶片转动连接于所述支撑架上，所述调攻角曲柄（8）的一端与所述叶片固定连接，另一端滑动设置在所述调攻角导轨上。本发明专利技术可有效提高风能利用率、制造容易、成本较低、方便保养。

【技术实现步骤摘要】
可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机
本专利技术涉及一种垂直轴风力机，尤其涉及一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机。
技术介绍
当前广泛使用的风力发电机等风能机械绝大多数为水平轴式结构，它具有技术成熟、结构简单和效率较高等优点，成为现阶段商业运行的主要机型。但水平轴风能机械也存在叶尖速高、噪音较大，不宜安装在人口较多区域；发电机和塔架处在叶片扫描区域中，造成截风面损失；发电机安放位置较高，增加支架成本费用；叶片运动方向与风向垂直，叶片转一周只能一次性截留风能等不足。而垂直轴的风能机械从理论上虽然可以克服以上不足，但却存在技术理论不成熟、结构较复杂和风能利用率不高等问题。从结构上分析，大部分属于阻力型叶片结构，尖速比小于1，故效率较低；虽然之后出现了一些升力型的垂直轴风力机械，但与普通阻力型风机一样，它们的叶片都是固定安装在支撑架上。运转中叶片与风的攻角不断变化，在一个运转圆周内仅有约1/3圆周产生驱动力矩，另有约1/3圆周产生阻力力矩，还有约1/3圆周是过度阶段。以上这些不足是影响垂直轴风力机械效率的重要因素。于是，出现了较多在运转中可以改变叶片攻角的垂直轴风力机的设计，但皆因攻角调整范围较小，不能任意角度转动叶片；调攻角机构复杂，调攻角时耗能大、磨损多；有的还需配凸轮连杆、齿轮、电机等复杂调节机构；以及生产困难、维护麻烦和运行成本高等因素未能投入使用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，包括输出轴、与所述输出轴固定连接带动所述输出轴转动的支撑架、转动地安装在所述支撑架上并推动所述支撑架带动所述输出轴转动的叶片、调整所述叶片攻角的调攻角装置、以及带动所述调攻角装置转动对风的对风装置；所述调攻角装置包括至少一个安装在所述对风装置上且呈标准圆形的调攻角导轨、以及至少一个调攻角曲柄；所述调攻角导轨围绕所述输出轴的轴线设置；所述叶片转动地连接于所述支撑架上，所述调攻角曲柄的一端与所述叶片固定连接，另一端滑动设置在所述调攻角导轨上；所述调攻角曲柄的一端在所述调攻角导轨上滑动时，另一端带动所述叶片转动且在转动中所述叶片的调攻角角度恒定。优选地，所述对风装置包括可转动设置在所述输出轴外围的转盘、以及带动所述转盘转动的对风机构；所述调攻角导轨以输出轴为圆心、转动的安装在所述转盘上。优选地，所述转盘上还设置有用于推动调攻角导轨在所述转盘上绕输出轴转动的调攻角机构，所述调攻角导轨的圆心为偏心地围绕所述输出轴(1)的轴线设置。优选地，所述驱动调节机构包括间隔设置在所述调攻角导轨上的三个或三个以上滑柱、设置在调攻角导轨上的螺母推板、连接螺母推板的螺杆以及连接螺杆的电机；所述转盘上设置有与所述滑柱相对应的弧形滑槽，所述弧形滑槽包括以输出轴为圆心的多段圆弧形凹槽，或者为整个的圆形的凹槽，所述滑柱对应的设置在所述弧形滑槽中，所述滑柱与所述弧形滑槽滑动配合；所述叶片为升力型叶片，包括圆头型前端及尖形后端，所述叶片的圆头型的前缘在运转中保持在上风位置。优选地，所述叶片还包括用于转动连接所述支撑架的转轴，所述调攻角曲柄的一端与所述转轴连接；所述转轴还刚性连接有与所述叶片弦线相平行的导角副柄；在所述转盘上、位于调攻角导轨一侧设置有与所述导角副柄滑动配合的导角滑块。优选地，所述至少一个调攻角导轨包括第一、第二调攻角导轨，所述第一、第二调攻角导轨为内凹导轨，所述第一、第二调攻角导轨的凹槽的深度不等，所述第一、第二调攻角导轨的圆心不重合；所述至少一个调攻角曲柄包括相互垂直的第一、第二调攻角曲柄，所述第一、第二调攻角曲柄分别与所述第一、第二调攻角导轨移动的配合；或者，所述至少一个调攻角导轨为一个内凹导轨，所述调攻角导轨内可转动地设置有一个浮动圆环，所述浮动圆环与所述调攻角导轨具有共同圆心，所述浮动圆环上还设置有按所述叶片数等分而设置的插孔，所述调攻角曲柄的末端设置于所述插孔中、并由所述叶片驱动所述调攻角曲柄带动浮动圆环一起转动优选地，所述叶片之间设置有导流装置，以令流经所述导流装置后的气流改变方向成为偏向气流，所述偏向气流推动所述转盘下风位的叶片圆头端，并使下风位叶片产生驱动力矩。优选地，所述导流装置包括弧形导流板、连接在弧形导流板上下两端的卡板及连杆；所述连杆穿透上下卡板，所述连杆的下端转动连接在输出轴上，所述连杆的上部固定连接对风机构；所述对风机构为风尾舵；或者，所述对风机构包括使垂直轴风力机整体进行顺风摆动的摆动机构，所述摆动机构包括固定连接在转盘一侧的轴套，以及一端设置于轴套中、另一端固定的摆动轴。优选地所述转盘为平面转盘，所述调攻角导轨为平面装置，并转动地安装在所述平面转盘上，所述支撑架与所述平面转盘平行，所述叶片的轴线与所述支撑架相垂直设置；或者，所述叶片的轴线与所述支撑架形成一定夹角，所述叶片呈V型布局，此时，所述调攻角曲柄的一端滑动设置在所述调攻角导轨上，另一端通过销轴与所述叶片的转轴进行铰链连接。优选地，所述转盘为球面转盘，所述调攻角导轨上的滑柱设置在所述球面转盘上表面的弧形滑槽中、并围绕以输出轴为圆心的所述弧形滑槽转动，所述叶片的轴线与所述支撑架形成一定夹角，所述叶片为V型布局。本专利技术的有益效果在于：本专利技术中由叶片中轴线延长段刚性连接一调攻角曲柄，调攻角曲柄向下插入一个圆型的调攻角导轨转动配合，在转动过程中叶片可两次截留风能。本风力机调攻角导轨可由电机带动适时改变位置，从而引导调攻角曲柄和叶片摆动，进而改变叶片的迎风攻角，使叶片在圆周的绝大多数位置都能产生驱动力矩，提高风能利用率。本风力机叶片呈流线型(或其它具有一定翼型的直叶片)剖面，叶片圆头型的前缘在运转中一直保持在上风位置，并巧妙地使叶片在工作圆周的迎风前、后半周均能获得升力型力矩，叶片转动一周能两次截留风能，故本专利技术属升力型风力机。叶片呈V型布局设计，叶片上部分较大的开口可增强风能利用率；叶片的下部、靠近转轴附近有利安装调攻角装置及调攻角机构，由于紧靠转轴，使转动半径减到最小、运行路径缩短，必然降低了调攻角装置中各部件的磨耗，简化了设计和制作。虽然是垂直轴风力机，但仍需对风偏航装置。因叶片呈V型布局设计，调攻角曲柄、调攻角导轨设置在球面型圆盘上；球面圆盘的下风半圆外侧连接尾舵，起到对风偏航作用，引导调攻角装置和叶片随时选择最佳风向位置。采用叶片中轴直接连接调攻角曲柄在调攻角导轨上滑动来转动叶片，使叶片转动自由度大(超过360°，满足任意角度的设定)且更精确；从结构上分析，无需更多运动副。故具有结构简单、制造容易、成本较低；运行中控制简单、故障率较低，保养维护费用较少等优点。由于发电机等负荷安装在风力机最下部，大大降低了支撑高度。甚至可以免除支撑架，将发电机等负荷直接安装在建筑物或山体顶部，大大减少了成本和方便维护保养。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术的风力机结构示意图；图2是本专利技术的风力机工作原理示意图；图3是本专利技术的风力机对风偏航系统工作原理示意图；图4是本专利技术的风力机一种导向副柄结构及工作原理示意图；图5是本专利技术的风力机一种由销轴链接的活动导向曲柄结构示意图；图6是本专利技术的风力机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，包括输出轴（1）、与所述输出轴（1）固定连接带动所述输出轴（1）转动的支撑架（3）、转动地安装在所述支撑架（3）上并推动所述支撑架（3）带动所述输出轴（1）转动的叶片（4）、调整所述叶片（4）攻角的调攻角装置、以及带动所述调攻角装置转动对风的对风装置；所述调攻角装置包括至少一个安装在所述对风装置上且呈标准圆形的调攻角导轨、以及至少一个调攻角曲柄（8）；所述调攻角导轨围绕所述输出轴（1）的轴线设置；所述叶片（4）转动地连接于所述支撑架（3）上，所述调攻角曲柄（8）的一端与所述叶片（4）固定连接，另一端滑动设置在所述调攻角导轨上；所述调攻角曲柄（8）的一端在所述调攻角导轨上滑动时，另一端带动所述叶片（4）转动且在转动中所述叶片（4）的调攻角角度恒定。

【技术特征摘要】
1.一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，包括输出轴(1)、与所述输出轴(1)固定连接带动所述输出轴(1)转动的支撑架(3)、转动地安装在所述支撑架(3)上并推动所述支撑架(3)带动所述输出轴(1)转动的叶片(4)、调整所述叶片(4)攻角的调攻角装置、以及带动所述调攻角装置转动对风的对风装置；所述调攻角装置包括至少一个安装在所述对风装置上且呈标准圆形的调攻角导轨、以及至少一个调攻角曲柄(8)；所述调攻角导轨围绕所述输出轴(1)的轴线设置；所述叶片(4)转动地连接于所述支撑架(3)上，所述调攻角曲柄(8)的一端与所述叶片(4)固定连接，另一端滑动设置在所述调攻角导轨上；所述调攻角曲柄(8)的一端在所述调攻角导轨上滑动时，另一端带动所述叶片(4)转动且在转动中所述叶片(4)的调攻角角度恒定。2.根据权利要求1所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述对风装置包括可转动设置在所述输出轴外围的转盘(11)、以及带动所述转盘转动的对风机构；所述调攻角导轨以输出轴(1)为圆心、转动的安装在所述转盘上。3.根据权利要求2所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述转盘上还设置有用于推动调攻角导轨在所述转盘上绕输出轴(1)转动的驱动调节机构，所述调攻角导轨的圆心为偏心地围绕所述输出轴(1)的轴线设置。4.根据权利要求3所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述驱动调节机构包括设置在调攻角导轨上的螺母推板(17)、连接螺母推板(17)的螺杆(15)、连接螺杆(15)的电机(14)以及间隔设置在所述调攻角导轨上的三个或三个以上滑柱(40)；所述转盘上设置有与所述滑柱(40)相对应的弧形滑槽(41)，所述弧形滑槽(41)包括以输出轴(1)为圆心的多段圆弧形凹槽，或者为整个的圆形的凹槽，所述滑柱(40)对应的设置在所述弧形滑槽(41)中，所述滑柱(40)与所述弧形滑槽(41)滑动配合；所述叶片(4)为升力型叶片，包括圆头型前端及尖形后端，所述叶片(4)的圆头型的前缘在运转中保持在上风位置。5.根据权利要求2所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述叶片(4)还包括用于转动连接所述支撑架(3)的转轴，所述调攻角曲柄(8)的一端与所述转轴连接；所述转轴还刚性连接有与所述叶片(4)弦线相平行的导角副柄(10)；在所述转盘上、位于调攻角导轨一侧设置有与所述导角副柄(10)滑动配合的导角滑块(22)。6.根据权利要求2所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述至少一个安装在所述对风装置上且呈标准圆形的调攻角导轨包括第一、第二调攻角导轨，所述第一、第二调攻角导轨为内凹导轨，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东林，
申请(专利权)人：李东林，
类型：发明
国别省市：广东;44