专利名称：智能垂直风力发电机叶片调节装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风力发电装置领域，特别是一种智能垂直风力发电机叶片调节装置。
背景技术：
水能和风能都是一种丰富、可再生、清洁的能源，利用风力和水力给人类带来的好 处是非常明显的。比起燃烧木头、煤炭、石油发电，越来越多的利用风能和水能发电能够减 少二氧化碳以及其他严重危害空气质量、导致酸雨、温室效应、全球变暖的污染物产生，有 利于改善环境质量。风和水都是比较缓慢的流体，但这些流体中存在的能量却是巨大的，缓慢流体的 “能量密度”较小，因此，利用这类流体产生电能的发电机要足够大。另外，因为风和海洋流 的方向和速度不断发生变化，发电机要能对这种变化作出迅速的反应，并相应调整，才能使 发电机达到更高的发电效率。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能垂直风力发电机叶片调节装置， 通过感应器对风的流速和方向的变化作出感应，再通过计算机快速准确算出风叶对这种变 化所需做出的调整量，并指挥相应装置驱动发电机风叶作出相应调整。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种智能垂直风力发电机 叶片调节装置，包括垂直中心轴、风轮、发电机、叶片迎风角调节装置；所述风轮包括上风叶 支撑臂、下风叶支撑臂和风叶，所述的叶片迎风角调节装置包括感应器、风轮控制计算机和 伺服步进装置，所述的上风叶支撑臂和下风叶支撑臂分别安装在所述的垂直中心轴的上下 两端，所述风叶通过其中部的轴安装在上风叶支撑臂和下风叶支撑臂之间，并绕轴自转，所 述的轴与垂直中心轴平行；所述风轮控制计算机安装在垂直中心轴顶端，其上有感应器， 所述伺服步进装置安装在上风叶支撑臂和风叶之间或者下风叶支撑臂和风叶之间，所述伺 服步进装置包括伺服步进电机和与电机连接的传动齿轮，所述垂直中心轴下部设有传动齿 轮，所述传动齿轮与发电机连接。所述的感应器至少由一个感应器组成。所述的风叶至少有三个；风叶的叶片水平布置或垂直布置。所述风轮控制计算机与所述感应器和伺服步进装置通过导线或无线连接。本实用新型装置有至少三片风叶，这些叶片以一定旋转速度绕中心轴旋转，每片 风叶都具有一定的长度和自身的轴，该轴平行于自身的长边以及中心轴，每片风叶都能够 绕着自身的轴旋转。由于风或水等流体的方向和速度不断发生变化，风叶根据流体的变化， 绕自身轴旋转，以达到最佳迎风角以及绕中心轴最佳的旋转速度，从而使风叶能够提供绕 中心轴旋转速度方向最大的力矩，从而提高发电装置的效率。本实用新型通过计算机控制风叶做自身调整，计算机包括一条输入通道和一条输出通道，输入通道用来接收传感器测得的流体的速度和方向，风叶的角位置以及风叶绕中 心轴旋转速度的信号，输出通道用来发送调整风叶到最佳迎风角的信号，通过安装在每片 风叶上方的伺服步进装置调整风叶到最佳位置。流体的速度和方向总是不断变化，通过计 算机控制能够使本发电装置更准确，迅速对这种变化作出反应。风力发电装置的叶片可以水平布置，也可以垂直布置，本实用新型的叶片采用垂 直布置。通常风或水等流体都是平行于地面或液面运动的，叶片垂直于地面或液面布置，能 够更全方位的接触流体，从而对流体的变化更迅速、有效的作出适应性调整，更好的提高发 电装置的效率。有益效果本实用新型的有益效果是，通过引入计算机调控叶片最佳迎风角，能够使叶片更 加精确、迅速的调整到最佳迎风位置，从而更好的提高发电机的发电效率；使整个风力发电 机的结构更加紧凑，体积更小，便于设计、制造、安装和维护。
图1是伺服步进装置在上部的本实用新型整体结构示意图。图2是伺服步进装置在下部的本实用新型整体结构示意图。图3是在某一时刻本实用新型叶片处于不同位置角的俯视图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本 实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容 之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申 请所附权利要求书所限定的范围。如附图1和附图2所示，一种智能垂直风力发电装置，包括垂直中心轴、风轮、发电 机、叶片迎风角调节装置；所述风轮绕垂直中心轴1旋转，所述风轮包括上风叶支撑臂2、下 风叶支撑臂3、风叶4，所述上风叶支撑臂2和下风叶支撑臂3安装在所述垂直中心轴1上， 所述风叶4通过其中部的轴5安装在所述上风叶支撑臂2和下风叶支撑臂3之间，所述风 叶4能够绕该轴5自转，所述风叶4至少有三个；所述轴5与垂直中心轴1平行；所述垂直 中心轴1下部设有传动齿轮6，所述传动齿轮6与发电机7连接；所述叶片迎风角调节装置 包括感应器8、风轮控制计算机9和伺服步进装置10，所述伺服步进装置10由伺服步进电 机和传动齿轮组成，所述风轮控制计算机9安装在垂直中心轴1顶端，其上有感应器8，所述 伺服步进装置10安装在上风叶支撑臂2和风叶4之间或者下风叶支撑臂3和和风叶4之 间。传感器由一个或多种感应器组成能测量风的速度，风向，叶片的转速和叶片的位置。所述风轮控制计算机9与所述感应器8和伺服步进装置10通过导线或无线连接。垂直旋转的风轮通过传动齿轮6驱动底部发电机7，发电机7产生电能，该电能可 通过转换电路供电器设备使用或用蓄电池储能。该发电机上安装的感应器8，实时测出风的方向和速度参数，风叶4的处于某一位置时的迎风角度和旋转速度参数(如图3所示)，所有参数通过导线或无线传输到风轮控制 计算机9 ；风轮控制计算机9根据接收的参数计算出风叶4的最佳迎风角度，并驱动伺服步 进装置10将风叶4旋转到相应角度；依次调整每一片风叶4到最佳迎风角，等所有的风叶4都调整完毕，重复下一轮的 风叶4调整。垂直旋转的风轮通过传动齿轮6驱动底部发电机7，发电机7产生电能，该电能可 通过转换电路供电器设备使用或用蓄电池储能。为保证风力发电的最佳功率系数，控制计算机将控制风轮转速和风速的关系，使 风轮在不同风速下作变速或恒速运转。关系表如下风轮机转速和风速的关系
权利要求1.一种智能垂直风力发电机叶片调节装置，包括垂直中心轴(1)、风轮、发电机(7)、叶 片迎风角调节装置；所述风轮包括上风叶支撑臂( 、下风叶支撑臂( 和风叶，所述的 叶片迎风角调节装置包括感应器(8)、风轮控制计算机(9)和伺服步进装置(10)，其特征在 于所述的上风叶支撑臂(2)和下风叶支撑臂(3)分别安装在所述的垂直中心轴(1)的上 下两端，所述风叶(4)通过其中部的轴(5)安装在上风叶支撑臂(2)和下风叶支撑臂(3) 之间，并绕轴(5)自转，所述的轴(5)与垂直中心轴⑴平行；所述风轮控制计算机(9)安 装在垂直中心轴(1)顶端，其上有感应器(8)，所述伺服步进装置(10)安装在上风叶支撑臂 (2)和风叶(4)之间或者下风叶支撑臂(3)和风叶(4)之间，所述伺服步进装置(10)包括 伺服步进电机和与电机连接的传动齿轮，所述垂直中心轴(1)下部设有传动齿轮(6)，所述 传动齿轮(6)与发电机(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种智能垂直风力发电机叶片调节装置，其特征在于所述 的感应器(8)至少由一个感应器组成。
3.根据权利要求1所述的一种智能垂直风力发电机叶片调节装置，其特征在于所述 的风叶(4)至少有三个；风叶的叶片水平布置或垂直布置。
4.根据权利要求1所述的一种智能垂直风力发电机叶片调节装置，其特征在于所述 风轮控制计算机(9)与所述感应器(8)和伺服步进装置(10)通过导线或无线连接。
专利摘要本实用新型涉及一种智能垂直风力发电机叶片调节装置。由于风的方向和速度不断发生变化，为使风力发电装置的效率更高，风轮的叶片就要不断调整到最佳迎风角的位置；本实用新型装置的叶片迎风角调节装置包括感应器、风轮控制计算机和伺服步进装置，感应器实时测出风的方向和速度参数、风叶的位置和旋转速度参数，所有参数传输到风轮控制计算机，风轮控制计算机根据接收的参数计算出风叶的最佳迎风角度，并驱动伺服步进装置将风叶旋转到相应角度，通过引入计算机调控叶片最佳迎风角，能够使叶片更加精确、迅速的调整到最佳迎风位置，从而提高发电机的发电效率，整个风力发电机的结构也更加紧凑，体积更小，便于设计、制造、安装和维护。
文档编号F03D9/00GK201896698SQ20102061186
公开日2011年7月13日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者李子耕 申请人:李子耕