具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，其通过调节旋转叶片相对于上支撑臂和下支撑臂的角度，能够最大化发电效率。根据本发明专利技术，具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机形成为，通过调节旋转叶片的角度，可以最大化施加正向旋转风力的旋转角度范围，并且可以最小化将反向旋转风力施加到旋转叶片上的旋转角度范围，从而将最大正向旋转风力施加到旋转叶片并且将最小反向旋转风力施加到旋转叶片；并且同时，通过调节旋转叶片的角度，在部分角度范围内即使通过反向旋转风力也能够产生正向旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机
本专利技术涉及一种竖直轴风力发电机。更具体地，本专利技术涉及一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，其通过调节旋转叶片相对于上支撑臂和下支撑臂的角度，使得最大正向旋转风力和最小反向旋转风力施加到旋转叶片，并且在部分角度范围内即使通过反向旋转风力也可以进行正向旋转，可以最大化发电效率。
技术介绍
通常，风力发电机根据安装主轴的方法，被简单地分为水平轴风力发电机和竖直轴风力发电机。水平轴风力发电机是一种螺旋桨型风力发电机，其中旋转叶片安装到水平轴向上，并且要求6至15m/s的风速以产生额定功率。然而，除了例如济州岛和大关岭的风速较高的特定区域之外，在这个国家的大多数地方，风速较低从而降低发电效率，因此不能在这些地方安装水平轴向风力发电机。这个国家的内陆或沿海的大部分地区属于低风速地区，其中风速低到约2至5m/s，并且在这样的低风速地区，已经使用旋转叶片安装到竖直轴上的竖直轴风力发电机，以便不论风向地实现恒定的风力发电。然而，由于在竖直轴风力发电机中使用的旋转叶片被固定到以可转动方式绕主轴安装的旋转体的支撑臂上，因此根据旋转体的转动，旋转叶片可以绕主轴转动，但是不能在旋转体的支撑臂上转动。因此，旋转叶片可以通过绕主轴的旋转接收施加到其上的正向旋转风力，可以根本不接收风力从而不向主轴传递旋转力，或者可以接收反向旋转风力从而恶化风力发电效率。此外，在使用流线型机翼形状的旋转叶片的情况下，只有迎着逆风方向的流线型机翼的凹部可以接收风力，从而只有一半的风力被使用，并且在迎着逆风方向的流线型机翼的凸部上产生巨大的风阻力。在使用风栅型叶片的情况下，在反向旋转侧，风栅打开以减少风阻力，但是旋转所必需的风力只作用在除了打开的风栅之外的部分，从而恶化风力发电效率。作为用于解决上述问题的风力发电机的一个实例，韩国未审查专利公开No.10-2011-0015237(公布于2011年02月15日)公开了一种用于调节竖直轴风力发电机旋转叶片方向的装置，使用风标的旋转力调节旋转叶片的方向，其包括：风标；通过风标的风向感测旋转角度的传感器；用于根据传感器的感测信号传递旋转力的发电装置；通过接收传感器的旋转角度感测信号控制发电装置的驱动的控制器；根据发电装置产生的电力转动的第一锥齿轮；具有预定传动比并与第一锥齿轮齿啮合的第一行星齿轮；通过具有预定长度的轴连接到第一行星齿轮的第二行星齿轮；具有预定传动比并与第二行星齿轮齿啮合的第二锥齿轮；以及具有预定长度并固定到第二锥齿轮的轴上的旋转叶片，其中根据风标风向的改变，旋转力被传递到旋转叶片以调节旋转叶片的方向。然而，根据上述现有技术中的竖直轴风力发电机，在绕主轴旋转的过程中，旋转叶片以恒定速率转动，因此限制将最大正向旋转风力和最小反向旋转风力施加到旋转叶片。此外，根据上述现有技术中的竖直轴风力发电机，如果风速较低，可能不能适当进行发电，而如果风速较高，可能由于过度旋转导致风力发电机损坏或操作困难。
技术实现思路
技术问题因此，本专利技术是为了解决现有技术中出现的上述问题，并且本专利技术的一个目的是提供一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，其可以通过调节旋转叶片相对于上支撑臂和下支撑臂的角度，最大化发电效率。本专利技术的另一个目的是提供一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，其可以防止由于强风造成的发电机的损坏或操作困难。技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，其被配置为通过调节旋转叶片的角度，最大化作用有正向旋转风力的旋转角度范围，并且最小化反向旋转风力施加到旋转叶片的旋转角度范围，从而将最大正向旋转风力和最小反向旋转风力施加到旋转叶片，并且在部分角度范围内即使通过反向旋转风力也能够进行正向旋转。有益效果根据本专利技术的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，相对于风向在竖直方向上调节旋转叶片，以便最大正向旋转风力在逆时针方向225°至315°的角度范围内作用在旋转叶片上，并且旋转叶片被调整为与风向一致，以便最小反向旋转风力在逆时针方向45°至135°角度范围内最小化地作用在旋转叶片上，从而最大化发电效率。此外，根据本专利技术的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，由于135°在逆时针方向135°至225°的角度范围内，保持135°的旋转叶片的角度状态，从而即使在反向旋转风力通常施加到旋转叶片上的135°至180°角度范围内，旋转叶片也接收正向旋转风力。此外，由于315°在逆时针方向315°至45°的角度范围中，保持315°的旋转叶片角度状态，从而即使在0°至45°的角度范围内，旋转叶片仍然接收正向旋转风力。因此，正向旋转风力实际施加到旋转叶片的角度范围被最大化，并且反向旋转风力施加到旋转叶片的角度范围被最小化，从而最大化发电效率。此外，根据本专利技术的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，风栅以打开/关闭方式被安装到旋转叶片上，并且如果风速太强，打开风栅以适当地调节旋转速度，从而可以防止由于强风造成的损坏和操作困难。如果风速较小，关闭风栅以适当地调节旋转速度。附图说明图1是根据本专利技术一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机的立体图；图2是根据本专利技术一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机的横截面视图；图3是根据本专利技术一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机中的第一到第三角度调节装置的立体图；图4是示意性示出根据本专利技术一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机中的第一到第三角度调节装置的操作配置的视图；图5是根据本专利技术一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机的横截面视图，其中所述竖直轴风力发电机包括根据另一个实施方式的第一角度调节装置；图6是根据本专利技术一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机中的第一到第三角度调节装置的立体图，其中所述竖直轴风力发电机包括根据另一个实施方式的第一角度调节装置；图7是示出根据本专利技术一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机中的旋转叶片风栅的操作配置的视图；图8是说明通过根据本专利技术一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机中的第一到第三角度调节装置进行旋转叶片的角度调节操作的平面图；图9是根据本专利技术另一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机的立体图；图10是根据本专利技术另一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机的侧视图；图11是根据本专利技术另一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机中风向键的支撑臂箱的下支撑结构的视图；图12是示出根据本专利技术另一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机中旋转叶片的结构的视图；图13是根据本专利技术另一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机中的单一角度调节装置的立体图；图14是示出根据本专利技术另一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机中旋转叶片风栅的操作配置的视图；以及图15是说明通过根据本专利技术另一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机中单一角度调节装置进行旋转叶片的角度调节操作的平面图。具体实施方式下文将结合附图详细描述本专利技术的优选实施方式。根据本专利技术一个实施方式的具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，包括：主轴，其在竖直方向上延伸；支撑臂箱，其具有连接到所述主轴以彼此隔开的上支撑臂和下支撑臂；旋转叶片，其具有以可转动方式连接到所述支撑臂箱的上支撑臂和下支撑臂的中心轴；风向键的上支撑臂和下支撑臂，其分别连接到所述主轴的支撑臂箱的上部位置和下部位置；风向键，其通过所述风向键的上支撑臂和下支撑臂连接；第一角度调节装置，其安装在所述支撑臂箱的下支撑臂和所述风向键的下支撑臂之间，当在逆时针方向45°至135°的角度范围内转动所述支撑臂箱时，通过相对于上支撑臂和下支撑臂以相同角度沿顺时针方向转动所述旋转叶片，使所述旋转叶片与风向一致，并且当在逆时针方向225°至315°的角度范围内转动所述支撑臂箱时，通过相对于上支撑臂和下支撑臂以相同角度沿顺时针方向转动所述旋转叶片，使所述旋转叶片垂直于风向；第二角度调节装置，其安装在所述支撑臂箱的下支撑臂和所述风向键的下支撑臂之间，当在逆时针方向135°至225°的角度范围内转动所述支撑臂箱时，保持所述旋转叶片相对于上支撑臂和下支撑臂的角度处于135°的角度状态；以及第三角度调节装置，其安装在所述支撑臂箱的下支撑臂和所述风向键的下支撑臂之间，当在逆时针方向315°至45°的角度范围内转动所述支撑臂箱时，保持所述旋转叶片相对于上支撑臂和下支撑臂的角度处于315°的角度状态。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.12.26 KR 10-2012-0152697;2013.05.03 KR 10-2011.一种具有可调角度旋转叶片的竖直轴风力发电机，包括：主轴，其在竖直方向上延伸；支撑臂箱，其具有连接到所述主轴以彼此隔开的上支撑臂和下支撑臂；旋转叶片，其具有以可转动方式连接到所述支撑臂箱的上支撑臂和下支撑臂的中心轴；风向键的上支撑臂和下支撑臂，其分别连接到所述主轴的支撑臂箱的上部位置和下部位置；风向键，其通过所述风向键的上支撑臂和下支撑臂连接；第一角度调节装置，其安装在所述支撑臂箱的下支撑臂和所述风向键的下支撑臂之间，当在逆时针方向45°至135°的角度范围内转动所述支撑臂箱时，通过相对于所述支撑臂箱的上支撑臂和所述支撑臂箱的下支撑臂以相同角度沿顺时针方向转动所述旋转叶片，使所述旋转叶片与风向一致，并且当在逆时针方向225°至315°的角度范围内转动所述支撑臂箱时，通过相对于所述支撑臂箱的上支撑臂和所述支撑臂箱的下支撑臂以相同角度沿顺时针方向转动所述旋转叶片，使所述旋转叶片垂直于风向；第二角度调节装置，其安装在所述支撑臂箱的下支撑臂和所述风向键的下支撑臂之间，当在逆时针方向135°至225°的角度范围内转动所述支撑臂箱时，保持所述旋转叶片相对于所述支撑臂箱的上支撑臂和所述支撑臂箱的下支撑臂的角度处于135°的角度状态；以及第三角度调节装置，其安装在所述支撑臂箱的下支撑臂和所述风向键的下支撑臂之间，当在逆时针方向315°至45°的角度范围内转动所述支撑臂箱时，保持所述旋转叶片相对于所述支撑臂箱的上支撑臂和所述支撑臂箱的下支撑臂的角度处于315°的角度状态。2.如权利要求1所述的竖直轴风力发电机，其中所述第一角度调节装置包括：环形齿轮，其环绕所述主轴安装在所述风向键的下支撑臂上，并且设置有在45°至135°角度范围内和在225°至315°角度范围内形成的内齿轮齿；齿轮轴，其以可转动方式安装到所述支撑臂箱的下支撑臂上；正齿轮，其集成固定到所述齿轮轴、定位于所述环形齿轮内侧、并且选择性地与所述内齿轮齿啮合；第一传动齿轮，其集成固定到所述齿轮轴；第二传动齿轮，其安装到所述旋转叶片的中心轴上；以及传动链，其传动连接所述第一传动齿轮和所述第二传动齿轮，以将所述齿轮轴的转动传递到所述旋转叶片的中心轴。3.如权利要求2所述的竖直轴风力发电机，其中所述第一角度调节装置还包括：橄榄球型凸轮，其固定安装到所述齿轮轴上的正齿轮的上部；以及圆弧型凸轮引导件，其安装到所述环形齿轮内的内齿轮齿的前设置位置，并且连接到所述橄榄球型凸轮，其中，所述环形齿轮的内齿轮齿和正齿轮在45°和225°的角度位置精确地彼此啮合。4.如权利要求1所述的竖直轴风力发电机，其中所述第一角度调节装置包括：中心锥齿轮，其环绕所述主轴安装在所述风向键的下支撑臂上，并且设置有在45°至135°的角度范围内和在逆时针方向225°至315°的角度范围内形成在所述中心锥齿轮的上表面上的锥齿轮齿；叶片轴锥齿轮，其安装到所述旋转叶片的中心轴上；以及传动锥齿轮轴，其以可转动方式在水平方向上安装到所述支撑臂箱的下支撑臂的下表面上，并且其两端安装有分别与所述中心锥齿轮和所述叶片轴锥齿轮啮合的第一传动锥齿轮和第二传动锥齿轮。5.如权利要求4所述的竖直轴风力发电机，其中所述第一角度调节装置还包括：圆弧型凸轮引导件，其安装到所述中心锥齿轮径向外侧、所述风向键的下支撑臂上，并且形成在45°和225°的角度位置之前的预定角度范围内；以及矩形圆角凸轮，其安装到所述传动锥齿轮轴上并且连接到所述圆弧型凸轮引导件，其中，所述中心锥齿轮的锥齿轮齿和所述传动锥齿轮轴的第一传动锥齿轮在45°和225°的角度位置精确地彼此啮合。6.如权利要求1所述的竖直轴风力发电机，其中所述旋转叶片的中心轴的下端向下延伸穿过所述支撑臂箱的下支撑臂。7.如权利要求1至6中任一项所述的竖直轴风力发电机，其中所述第二角度调节装置包括：圆弧型凸轮控制器，其固定到所述风向键的下支撑臂、绕所述主轴安装、并且形成在逆时针方向135°至225°的角度范围内；以及橄榄球型凸轮，其固定安装到所述旋转叶片的...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵泳憙，
申请(专利权)人：闵泳憙，
类型：发明
国别省市：韩国;KR