垂直轴风力发电装置及其变桨距控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种垂直轴风力发电装置及其变桨距控制方法，垂直轴风力发电装置，包括基座、主轴、发电机和多个垂直轴叶片，所述主轴上设置有多个支撑架，所述垂直轴叶片可转动的设置在所述支撑架上；所述垂直轴风力发电装置还包括变桨距控制机构，所述变桨距控制机构包括：导向轨道，用于跟随风向可相对于所述基座和所述主轴转动；调节杆，一端部可滑动的设置在所述导向轨道上，另一端部可转动的设置在对应的所述垂直轴叶片上，用于经过所述导向轨道的导向推拉所述垂直轴叶片相对于所述支撑架转动以改变桨距角。实现降低制造成本并提高使用可靠性，有效的提高发电效率。

【技术实现步骤摘要】
垂直轴风力发电装置及其变桨距控制方法
本专利技术涉及风力发电
，尤其涉及一种垂直轴风力发电装置及其变桨距控制方法。
技术介绍
目前，风力发电作为清洁能源被广泛的使用，风力发电分为水平轴力风力发电机和垂直轴风力发电机，其中，中国专利号201210167105.7公开了一种变桨距垂直轴风力机，其中，为了实现在叶片转动过程中进行变桨距处理，采用伺服电机通过蜗轮蜗杆减速器来调整叶片桨距角，从而提高风能利用率。但是，上述技术在实际使用过程中存在如下问题：伺服电机的运行需要消耗电能，伺服电机一方面需要根据叶片位置不同转动调节叶片的角度，同时，伺服电机还需要克服叶片的风阻来保持叶片的角度位置，这样一来，伺服电机在发电过程中始终保持通电状态，实际上使用时，风力机发电产生的电能将大部分用于伺服电机供电，也就是说，上述专利仅是考虑到通过伺服电机调整叶片角度以获得最佳桨距角，而并未考虑伺服电机在运行过程中所消耗的大量电能，导致发电效率较低；同时，大量伺服电机的配置，也导致风力机的制造成本较高并降低了使用可靠性。如何设计一种制造成本低、使用可靠性高且发电效率高的风力发电技术是本专利技术所要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种垂直轴风力发电装置及其变桨距控制方法，实现降低制造成本并提高使用可靠性，有效的提高发电效率。本专利技术提供一种垂直轴风力发电装置，包括基座、主轴、发电机和多个垂直轴叶片，所述主轴上设置有多个支撑架，所述垂直轴叶片可转动的设置在所述支撑架上；所述垂直轴风力发电装置还包括变桨距控制机构，所述变桨距控制机构包括：导向轨道，用于跟随风向可相对于所述基座和所述主轴转动；调节杆，一端部可滑动的设置在所述导向轨道上，另一端部可转动的设置在对应的所述垂直轴叶片上，用于经过所述导向轨道的导向推拉所述垂直轴叶片相对于所述支撑架转动以改变桨距角。进一步的，所述导向轨道位于所述垂直轴叶片的上方，所述主轴为中空轴，所述导向轨道设置有转轴，所述转轴插在所述主轴中并可转动的安装在所述基座上。进一步的，所述导向轨道位于所述垂直轴叶片的下方，所述导向轨道设置有转轴，所述转轴可转动的安装在所述基座上，所述转轴为中空轴，所述主轴插在所述转轴中。进一步的，绕所述主轴的轴线，所述主轴上均匀分布有多个所述支撑架。进一步的，所述调节杆的一端部设置有滑轮，所述调节杆的另一端部设置有垂直轴，所述滑轮滑动设置在所述导向轨道上，所述垂直轴可转动的设置在所述垂直轴叶片上。进一步的，所述导向轨道设置有导风板。进一步的，所述变桨距控制机构还包括：风向仪，用于检测风向；驱动电机，用于驱动所述导向轨道跟随风向相对于所述基座和所述主轴转动；定位器，用于在所述导向轨道转动到位后进行定位；控制器，用于根据所述风向仪检测的风向，控制所述驱动电机和所述定位器动作。进一步的，所述变桨距控制机构还包括：角度传感器，用于检测所述风向仪与所述导向轨道之间的偏转角度。本专利技术还提供一种上述垂直轴风力发电装置的变桨距控制方法，包括：在风向不变的情况下，垂直轴叶片受风力驱动带动主轴转动，同时，垂直轴叶片相对于导向轨道转动，调节杆将沿着导向轨道的导向路径推拉垂直轴叶片相对于支撑架转动以改变桨距角。进一步的，在风向改变时，导向轨道将跟随风向变化的角度对应的转动相应角度。本专利技术与现有技术相比有许多优点和积极效果：本专利技术提供的垂直轴风力发电装置，通过采用变桨距控制机构动态的控制各个垂直轴叶片的桨距角，在多个垂直轴叶片带动主轴转动过程中，垂直轴叶片将相对于导向轨道转动的同时带动调节杆随之转动，而调节杆与导向轨道滑动连接的端部将沿着导向轨道的导向轨迹移动，受导向轨道导向轨迹形状的限制，不同位置处的垂直轴叶片与支撑架的转动连接部与导向轨道的距离不同，而在调节杆的作用下，便将由调节杆推拉垂直轴叶片相对于支撑架转动，这样便可以实现自动改变垂直轴叶片的桨距角，而垂直轴叶片桨距角的保持由导向轨道进行机械限位，而无需采用电能部件保持以减少自身运行电能的消耗，这必将大大降低电能消耗量以获得更大的风力发电量，并降低了制造成本提高使用可靠性；更重要的是，对于不同位置处的垂直轴叶片分别处于升力或阻力状态，而通过设计导向轨道的导向轨迹，在均匀分布的多个垂直轴叶片中，有部分叶片（主要是处于逆风半周的叶片）的升力有利于增大转矩，这时要调节桨距角获得最佳的升力来获得尽可能大的转矩，同时，有另外部分叶片（主要是顺风半周的叶片）的阻力（这是按照空气动力学的概念称之为叶片的阻力，也可以理解为推动叶片绕主轴转动的推力）可以增大转矩，这时要调节桨距角获得最佳的阻力来获得尽可能大的转矩，这样，同时利用一周不同位置叶片的升力或阻力来获得综合的最大转矩，从而获得最大限度的风力发电能力，并且，可以获得较好的低风速启动效果。附图说明图1为本专利技术垂直轴风力发电装置实施例的结构原理图；图2为本专利技术垂直轴风力发电装置实施例中变桨距控制机构与垂直轴叶片组装图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。参见图1-图2所示，本实施例垂直轴风力发电装置，包括基座1、主轴2、发电机（未图示）和多个垂直轴叶片3，所述主轴2可转动的设置在所述基座1上并与所述发电机连接用于驱动所述发电机发电，所述主轴2上设置有多个支撑架21，所述垂直轴叶片3可转动的设置在所述支撑架21上；所述垂直轴风力发电装置还包括变桨距控制机构4，所述变桨距控制机构4包括：导向轨道41，用于跟随风向可相对于所述基座1和所述主轴2转动；调节杆42，一端部可滑动的设置在所述导向轨道41上，另一端部可转动的设置在对应的所述垂直轴叶片3上，用于经过所述导向轨道41的导向推拉所述垂直轴叶片3相对于所述支撑架21转动以改变桨距角。具体而言，本实施例垂直轴风力发电装置采用垂直轴叶片3进行发电，而受垂直轴叶片3转动特性的限制，在风力发电过程中，不同位置处的垂直轴叶片3，有部分垂直轴叶片3产生升力（主要是处于逆风半周的叶片），另外部分垂直轴叶片3产生阻力（主要是处于顺风半周的叶片，这是按照空气动力学的概念称之为叶片的阻力，也可以理解为推动叶片绕主轴转动的推力），其中，部分垂直轴叶片3产生的阻力主要用于驱动主轴2转动以获得最大的转矩，这时要调节桨距角获得最佳的阻力来获得尽可能大的转矩，剩余部分垂直轴叶片3产生的升力通过调节桨距角获得最佳的升力来获得尽可能大的转矩，也有利于增大转矩，同时利用一周不同位置垂直轴叶片3的升力和阻力来获得综合的最大转矩，从而获得最大限度的风力发电能力。本实施例采用的变桨距控制机构4由导向轨道41和调节杆42组成，在风力发电过程中，垂直轴叶片3受风力驱动将带动主轴2转动，垂直轴叶片3在转动的同时相对于导向轨道41转动，并且，垂直轴叶片3将带动对应的调节杆42一同转动，而调节杆42的一端部将在导向轨道41中滑动，在导向轨道41中的导向作用下，调节杆42将推拉垂直轴叶片3，以使得垂直轴叶片3相对于支撑架21转动，这样，便可以在垂直轴叶片3转动的同时动态的改变垂直轴叶片3的桨距角，以改变不同位置垂直轴叶片3所受风力作用产生的升力或阻力大小和方法。其中，垂直轴叶片3桨距角改变大小由导向轨道41的导向轨迹来控制，同时，导向轨道41通过调节杆42实现机械方式定位垂直轴叶片3的角度，从而可以避免本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直轴风力发电装置，包括基座、主轴、发电机和多个垂直轴叶片，其特征在于，所述主轴上设置有多个支撑架，所述垂直轴叶片可转动的设置在所述支撑架上；所述垂直轴风力发电装置还包括变桨距控制机构，所述变桨距控制机构包括：导向轨道，用于跟随风向可相对于所述基座和所述主轴转动；调节杆，一端部可滑动的设置在所述导向轨道上，另一端部可转动的设置在对应的所述垂直轴叶片上，用于经过所述导向轨道的导向推拉所述垂直轴叶片相对于所述支撑架转动以改变桨距角。

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风力发电装置，包括基座、主轴、发电机和多个垂直轴叶片，其特征在于，所述主轴上设置有多个支撑架，所述垂直轴叶片可转动的设置在所述支撑架上；所述垂直轴风力发电装置还包括变桨距控制机构，所述变桨距控制机构包括：导向轨道，用于跟随风向可相对于所述基座和所述主轴转动；调节杆，一端部可滑动的设置在所述导向轨道上，另一端部可转动的设置在对应的所述垂直轴叶片上，用于经过所述导向轨道的导向推拉所述垂直轴叶片相对于所述支撑架转动以改变桨距角。2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电装置，其特征在于，所述导向轨道位于所述垂直轴叶片的上方，所述主轴为中空轴，所述导向轨道设置有转轴，所述转轴插在所述主轴中并可转动的安装在所述基座上。3.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电装置，其特征在于，所述导向轨道位于所述垂直轴叶片的下方，所述导向轨道设置有转轴，所述转轴可转动的安装在所述基座上，所述转轴为中空轴，所述主轴插在所述转轴中。4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电装置，其特征在于，绕所述主轴的轴线，所述主轴上均匀分布有多个所述支撑架。5.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电装置，其特征在于，所述调节杆的一端部...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦春明，秦晓汉，
申请(专利权)人：秦春明，
类型：发明
国别省市：山东,37