垂直轴逆程无风阻风力机的制作方法

本实用新型涉及一种垂直风力发电机，特别涉及一种自变角百叶式的垂直风力机结构的改进。

背景技术：

自然界风力的利用已有很多成熟的技术，尤其近几年在材料和制造技术、控制技术上得到了长足的发展，风力利用效率不断提高。目前的风力机以水平形式为主，由于叶轮半径的长度大，使得风力机必须安装的离地面较高地方，土建基础、构架和建设投资都很大，并且系统维护困难。垂直风力机是将主轴垂直于地面安装，重心在下部，可安装在地面任意高度或地下，安装方便、土建基础和构架都很简单、系统维护方便、建设投资少。同时垂直风力机对风向不用识别和跟踪系统，自动获得最大迎风角既最大风力。但现行垂直风力机的工作原理是采用弧形叶面或叶面角变异而获得的主轴两侧风力差，拖动主轴旋转，由于叶面形状的约束，两侧风压差不可能很大，所以风力转化效率不够高，转换效率低是目前阻碍垂直风力机发展的主要原因。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本实用新型的目的是为了提供一种可随着风向自动变化叶片角度的、风力转化效率高、结构简单、维修方便的垂直轴逆程无风阻风力机。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括立式风轮、设在立式风轮下方的发电机系统，立式风轮包括风轮轴，风轮轴上设有上下两个旋转盘，旋转盘的外侧圆周均布多个旋转风力架，其结构要点是旋转风力架的外侧设有叶片组件，叶片组件通过叶片转轴偏心设在旋转风力架上，旋转风力架上设有用于限定叶片组件中叶片活动范围的限位装置。

优选地，风轮轴下方通过万向节与传动机构连接发电机系统，完成风能的输出。

优选地，所述旋转盘的外侧圆周均布大于等于3个且为奇数旋转风力架。

优选地，所述旋转风力架包括上架和下架，上架和下架之间设有叶片转轴，旋转风力架的上架、下架分别贯穿风轮轴的上旋转盘和下旋转盘，且在旋转盘的外侧通过螺栓紧固连接。

优选地，叶片组件为逆程无风阻叶片组件，叶片组件中的叶片为百叶式。

优选地，叶片转轴上设有偏心叶片，叶片转轴设在叶片的竖向三分之一处，叶片与叶片转轴通过排列螺栓组连接。

优选地，叶片旋转轴之间的间距不大于叶片宽度的三分之二。

优选地，叶片转轴通过螺栓紧固连接在旋转风力架上架和下架之间。

优选地，叶片组件的叶片开闭区间约束在0-90°或0-120°范围内，叶片转角起始点为近风轮轴点，向远离风轮轴方向旋转90°或120°为终止点，终止点处设有限位装置。

优选地，所述限位装置包括第一限位杆、第二限位杆和横向限位杆，横向限位杆设在叶片转轴的下方，第一限位杆竖向设在旋转风力架的最外侧叶片转轴旁边竖向设有第一限位杆，第一限位杆通过螺栓紧固连接在旋转风力架的上架和下架之间；第二限位杆竖向设在旋转风力架上除最外侧叶片转轴外的其余叶片转轴旁边，第二限位杆通过螺栓紧固连接在旋转风力架的下架上；第一限位杆、第二限位杆与横向限位杆适配。

优选地，所述叶片的材料选用铝合金或钛合金材料。

本实用新型专利的有益效果如下：

1、本实用新型专利采用的是自动变化叶片角度的逆程无风阻叶片组件，当叶片处于动力侧时，因为构成叶片组的叶片是基于其叶片转轴外偏心布设，由于相邻叶片的三分之一区的限位作用使叶片无法沿叶片转轴旋转，依托叶片转轴轴承为自由状态，至此叶片即处于横向排列，与风向完全垂直，使得叶片获得最大风能；当叶片处于阻力侧时，每个叶片叶根至叶尖方向，将一直保持与风向平行，这样，叶片在逆程或在阻力侧，对风力机总成所形成的风阻就会最小，在叶片所涵盖面积内，风力机获得最大风能；另外，本实用新型的叶片结构使得风轮轴两侧始终产生最大的风力差，拖动风轮轴旋转，叶片做成百叶式是为了在叶片变换角度时，单片叶片冲击力较小，叶片可以选择重量轻、耐腐蚀材料制造；因此，本实用新型风力转化效率高，并且具有结构简单、维修方便、投资小、安全等特点；

2、本实用新型旋转风力架等分的固定在旋转盘的外侧圆周，分组数为奇数，有利于整个系统受力均衡；

3、本实用新型将叶片转轴偏心固定于叶片的三分之一处，一方面偏心设置有利于加快叶片的转动速度，另一方面叶片的三分之一区可在工作区间内完成对相邻叶片的三分之二区的限位工作，使得叶片完成最大做功；

4、本实用新型设置限位装置，一方面可以限定叶片的活动范围，另一方面还可完全吸收叶片换向时的冲击力，延长叶片运转寿命。

附图说明

图1为实用新型一种实施例的结构示意图；

图2为图1实施例的工作示意图；

图3为本实用新型另一种实施例的工作示意图；

图4为叶片组件的结构示意图；

图5为图5中A部放大图；

其中，1-立式风轮，2-发电机系统，3-风轮轴，4-旋转盘，5-旋转风力架，6-叶片，7-叶片转轴，8-第一限位杆，9-第二限位杆，10-横向限位杆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

如图1-5所示，本实用新型包括立式风轮、设在立式风轮下方的发电机系统，立式风轮包括风轮轴，风轮轴上设有上下两个旋转盘，旋转盘的外侧圆周均布多个旋转风力架，旋转风力架的外侧设有逆程无风阻叶片组件，叶片组件中的叶片为百叶式，叶片组件通过叶片转轴偏心设在旋转风力架上，叶片转轴上设有偏心叶片，叶片转轴设在叶片的竖向三分之一处，叶片与叶片转轴通过排列螺栓组连接，叶片旋转轴之间的间距不大于叶片宽度的三分之二；旋转风力架包括上架和下架，上架和下架之间设有叶片转轴，旋转风力架的上架、下架分别贯穿风轮轴的上旋转盘和下旋转盘，且在旋转盘的外侧通过螺栓紧固连接，旋转风力架上还设有用于限定叶片组件中叶片活动范围的限位装置。所述限位装置包括第一限位杆、第二限位杆和横向限位杆，横向限位杆设在叶片转轴的下方，第一限位杆竖向设在旋转风力架的最外侧叶片转轴旁边竖向设有第一限位杆，第一限位杆通过螺栓紧固连接在旋转风力架的上架和下架之间；第二限位杆竖向设在旋转风力架上除最外侧叶片转轴外的其余叶片转轴旁边，第二限位杆通过螺栓紧固连接在旋转风力架的下架上；第一限位杆、第二限位杆与横向限位杆适配。

风轮轴下方通过万向节与传动机构连接发电机系统，完成风能的输出。

所述旋转盘的外侧圆周均布3或5或7个奇数旋转风力架；便于整个立式风轮的受力均衡。

所述叶片转轴通过螺栓紧固连接在旋转风力架上架和下架之间，叶片组件的叶片开闭区间约束在0-90°或0-120°范围内，叶片转角起始点为近风轮轴点，向远离风轮轴方向旋转90°或120°为终止点，终止点处设有限位装置。

所述叶片的材料选用铝合金或钛合金材料。

如图2、图3所示，当旋转风力架与风向夹角为0°时，叶片组件的叶片与风向平行；当旋转风力架与风向夹角为0-90°时，叶片组件的叶片由于相邻叶片三分之一区的限位作用，叶片无法转动，叶片全部闭合，此时叶片做功最大；当旋转风力架与风向夹角为90-240°时，叶片组件的叶片由于气流原因，叶片与旋转风力架之间形成一定角度，即限位装置所能承受的最大角度90°或120°；当旋转风力架与风向夹角为240°-360°时，由于风力原因，限位装置不能达到满载状态，此时叶片与风向完全平行，叶片产生最小的风阻，两侧叶片的角度随风向自动变化，在叶片所涵盖面积内，风轮轴获得最大风动力；本实用新型叶片组件的结构使得风轮轴两侧始终产生最大的风力差，拖动风轮轴旋转，风轮轴下端通过万向节与传动机构连接发电机系统，完成风能的输出。

本实用新型工作时，当叶片处于动力侧时，因为构成叶片组件的叶片是基于其叶片转轴外偏心设置，并因相邻叶片三分之一处的限位作用，且依托叶片转轴轴承为自由状态，至此叶片即处于横向排列，与风向完全垂直，使得叶片获得最大风能；当叶片处于阻力侧时，每个叶片叶根至叶尖方向，将一直保持与风向平行，这样，叶片在逆程或在阻力侧，对风力机总成所形成的风阻就会最小，在叶片所涵盖面积内，风力机获得最大风能。

上面结合附图对本实用新型专利的实施方式做了详细说明，但是本实用新型专利并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型专利宗旨的前提下作出各种变化。