本发明专利技术提供的是一种易起动型垂直轴风力发电机。它包括电力转换装置、增速箱、发电机、主立轴、悬臂筒、风轮横梁、助起动装置；主立轴外侧套有悬臂筒，悬臂筒外侧安装有助起动装置；主立轴、悬臂筒和助起动装置分别通过轴承连接；风轮横梁一端固定在悬臂筒上，另一端安装有叶片，主立轴顶端安装有避雷针、风向标和风速仪；风向仪连接电子控制装置，电子控制装置控制助起动装置的工作，实现助起动装置的矩形帆叶在风力发电机启动状态下的顺风区域迎风角最大，使风机始终处于可产生较大的起动转矩状态。本发明专利技术结构简单，成本低，起动风速低，迎风效果好，风能效率高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及垂直轴风力发电机，尤指一种应用于垂直轴风力发电机的助起动装置。
技术介绍
风能是清洁能源，风力发电机已经是全球能源发展的重要方式之一，是一种将风能转换成电能的能量转换装置。按风轮轴与地面的相对位置不同，分为水平轴式风力机和垂直轴(立轴)式风力机。其中，垂直轴风力机，按叶片工作原理，分为升力型和阻力型两类。已有技术中关于利用风能、太阳能以及其组合的发电装置的公开报道较多。垂直轴风力发电机与水平轴风力机相比，主要优点是其运作与风向无关。其中阻力型垂直轴风力机虽然简单可靠，安装维修方便，但其叶尖速比在0.5左右才能获得较高的功率输出，最大功率系数不超过15%，这就限制了阻力型风力机在大型风力机中的应用。而现有的大多数大型风机采用的是普通翼型升力型垂直轴风机型式，当叶尖速比小于3.5时，翼型叶片基本上不产生推动风轮旋转的力，即风力机在低风速下运转困难，要在较高的风力下，风轮转速达到叶尖速比为3.5以上才可能正常运转。所以现有的垂直轴风力发电机的起动风速较大、风能利用率不高，环境适应性不强。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决升力型垂直轴风机的自起动问题，提供一种助起动装置、能提高发电机的风能利用率和环境适应能力，降低起动风速的助起动型垂直轴风力发电机。本专利技术的目的是这样实现的: 它包括发电机、主立轴、悬臂筒、风轮横梁和助起动装置；其特征是:主立轴外侧套有悬臂筒，悬臂筒外侧安装有助起动装置，主立轴、悬臂筒和助起动装置分别通过轴承连接；风轮横梁一端固定在悬臂筒上，另一端安装翼型叶片，主立轴顶端安装有避雷针、风向标和风速仪；所述的助起动装置的组成包括套筒、对称安装在套筒两侧的矩形帆叶、帆叶轴、直流电机和拨盘，以及安装在套筒一侧的锁紧机构；套筒通过轴承与悬臂筒连接，帆叶轴固定在套筒上，安装在套筒上的直流电机与拨盘相连，电机旋转带动拨盘在一定角度内旋转，拨盘拨动矩形帆叶在一定角度内转动；所述的锁紧机构，包括锁紧电机和锁紧销，锁紧电机输出部分与锁紧销相连；助起动装置以蓄电池为动力来源。风向仪连接电子控制装置，电子控制装置控制助起动装置进入或退出工作状态，实现助起动装置工作时，使矩形帆叶在顺风区域迎风角最大。本专利技术还可以包括这样一些特征: 1、悬臂筒和主立轴之间安装有推力滚子轴承，悬臂筒与发电机相连。2、锁紧机构可以安装套筒任意一侧的矩形帆叶附近，助起动装置工作时，可以将套筒和悬臂筒锁紧为一体。3、套筒和悬臂筒之间安装有推力滚子轴承，助起动装置不工作时，套筒可绕悬臂筒自由旋转。本专利技术采用垂直轴风力机形式，在低风速下，可根据风向标和风速仪反馈回的风向风速数据通过电子控制装置控制助起动装置进入或退出工作状态。当风速低、风力机准备启动时，助起动装置进入工作状态，锁紧装置处于锁紧状态，套筒和悬臂筒固连在一起，一侧矩形帆叶将被拨盘拨动90度，处于最大迎风角状态，另一侧矩形帆叶仍处于自由状态，即沿着风的方向悬置。在此状态下，处于最大迎风角状态的矩形帆叶在风力作用下将产生推力，推动套筒旋转，由于套筒和悬臂筒通过锁紧装置固连在一起，进而推动悬臂筒旋转，实现低风速启动的目的。在最大迎风角状态的矩形帆叶旋转90度的过程中，另一侧的矩形帆叶在拨盘的作用下旋转270度，这样，当最大迎风角状态的矩形帆叶旋转90度时，另一侧的矩形帆叶也将处于最大迎风角状态，套筒将由另一侧的矩形帆叶推动继续旋转，使得悬臂筒一直在低风速下能够旋转。当风力机处于正常运转后，助起动装置将退出工作状态。当助起动装置退出工作状态时，锁紧装置处于放松状态，套筒空套在悬臂筒上，两个矩形帆叶都处于自由状态，将顺着风的方向悬置，矩形帆叶上受力很小，而且不影响悬臂筒的旋转运动。本专利技术所取得的技术进步在于: 1、主立轴和风轮横梁均可采用钢架结构，不仅方便生产、运输，而且容易安装、拆卸，维护简便，大大降低运行成本。2、助起动装置可根据采集到的起动风速和风向信息，通过锁紧机构的动作，进入或退出工作状态。3、当起动风速较低时，套筒和悬臂筒被锁紧为一体，处于顺风区的助起动装置矩形帆叶可绕帆叶轴旋转，调整合适的帆叶迎风角，靠风阻力做功帮助风力机起动。当风力机运转速度较高，即叶尖速比在3.5以上时，助起动装置可以不工作。因此，助起动装置解决了起动风速低，风机无法自起动的问题。【附图说明】图1是本专利技术的整体机构示意图。图2是本专利技术助起动装置示意图。图3是本专利技术的帆叶方位角示意图。【具体实施方式】以下结合附图对本专利技术的实施作进一步描述，但不作为本专利技术的限定。本实施例的结构如前所述，结合图1，本专利技术的主立轴I固定于地面，风向标4和风速仪5可根据实际风向相对于各自轴线自由旋转，风轮横梁6、翼型叶片16以及助起动装置9可在风力驱动作用下相对于主立轴独立旋转，并将动能传递给发电机组2，由发电机将动能转换为电能。结合图2，助起动装置9描述如下:矩形帆叶10、帆叶轴11、直流减速电机12、拨盘13对称安装在套筒7两侧，锁紧电机14、锁紧销15安装在套筒7 —侧，锁紧电机输出部分与锁紧销相连；套筒上端悬吊在悬臂筒8上，套筒和悬臂筒之间安装有推力滚子轴承，套筒可绕悬臂筒自由旋转；直流减速电机12与拨盘13相连，帆叶轴11固定在套筒7上，套筒7两侧的矩形帆叶10在拨盘13作用下绕帆叶轴11旋转；锁紧电机14可通过锁紧销15将套筒7和悬臂筒8锁紧为一体，使它们无相对旋转运动。结合图3，本专利技术的发电装置在刚开始起动时，由风向标4和风速仪5测出风速和风向，并把信号传递给电子控制装置，电子控制装置通过锁紧机构控制助起动装置进入或退出工作状态。当起动风速度较小时，锁紧电机工作，通过锁紧销将套筒和悬臂筒锁紧为一体，助起动装置进入工作状态，通过电子控制装置、直流减速电机和拨盘的共同作用，使顺风区矩形帆叶迎风角变为90° ,从而使风力发电机获得最大的起动力矩,帮助升力翼型叶片进入正常运转。在顺风区矩形帆叶旋转90度过程中，逆风区矩形帆叶在拨盘作用下旋转270度，风力机又将处于图3的状态下，矩形帆叶继续推动悬臂筒旋转。当风机完全进入正常运转后，锁紧机构松开，套筒回到自由旋转状态，助起动装置退出工作。【主权项】1.一种易起动型垂直轴风力发电机，它包括固定于地面的主立轴(I)、套装转动配合于主立轴(I)的悬臂筒(8)、安装在主立轴(I)上的发电机(2)、沿主立轴(I)径向设置圆周等距分布的三组风轮横梁(6)，每组风轮横梁上设置有一个叶片(16)，悬臂筒上安装有助起动装置(9);其特征是:主立轴(I)固定在地面上，风轮横梁(6)通过悬臂筒与主立轴(I)相连，并能绕主立轴(I)旋转，助起动装置(9)不工作时，空套在悬臂筒上，可自由旋转；助起动装置(9)工作时，通过锁紧机构，与悬臂筒固定为一体；主立轴顶端设置有避雷针(3)、风向标(4)和风速仪(5);风向标(4)和风速仪(5)连接电子控制装置。2.根据权利要求1所述的易起动型垂直轴风力发电机，其特征是:所述的助起动装置(9)，包括套筒(7)、对称安装在套筒两侧的矩形帆叶(10)、帆叶轴(11)、直流减速电机(12)、拨盘(13)，以及安装在套筒一侧的锁紧机构；帆叶轴固定在套筒上，矩形帆叶在拨盘作用下可绕帆叶轴旋转；直流减速电机(12)与拨盘(13)相连；所述的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种易起动型垂直轴风力发电机，它包括固定于地面的主立轴（1）、套装转动配合于主立轴（1）的悬臂筒（8）、安装在主立轴（1）上的发电机（2）、沿主立轴（1）径向设置圆周等距分布的三组风轮横梁（6），每组风轮横梁上设置有一个叶片（16），悬臂筒上安装有助起动装置（9）；其特征是：主立轴（1）固定在地面上，风轮横梁（6）通过悬臂筒与主立轴（1）相连，并能绕主立轴（1）旋转，助起动装置（9）不工作时，空套在悬臂筒上，可自由旋转；助起动装置（9）工作时，通过锁紧机构，与悬臂筒固定为一体；主立轴顶端设置有避雷针（3）、风向标（4）和风速仪（5）；风向标（4）和风速仪（5）连接电子控制装置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵罘，张力，
申请(专利权)人：赵罘，张力，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。