本发明涉及风力发电领域，具体涉及一种实时变桨h型垂直轴风力发电机。
背景技术：
当前风力发电领域有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种结构型式，与水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有以下优点：
1，环保，低噪音，对鸟类影响极少；
2，安全性，变速箱和发电机放在地面方便维修。
3，成本低，无需太高塔架，无需迎风偏航系统，可以接受360度方位中任何方向来风，主轴永远向设计方向转动的优点。
但目前无法解决低风速时自启动、高风速时超速控制、检修时安全制动等一系列问题，而这些问题在水平轴风力发电机上都已经解决，因而限制了垂直轴风力发电机的推广。
技术实现要素：
为了克服上述技术问题，本发明的目的是提供一种实时变桨h型垂直轴风力发电机，内含有可实时自动调节风叶迎风攻角的变桨装置。
本发明所采用的技术方案是：
一种实时变桨h型垂直轴风力发电机，其特征在于：所述垂直轴风力发电机包括机架、内筒、风叶转轮组件、发电机、液压制动器、变桨机构、风速计和电控系统；
所述风叶转轮组件设置有若干竖直放置的风叶，所述风叶各自安装在风叶转轴上，风叶围绕风叶转轮布置构成风叶转轮组件，风叶转轮组件在风能驱动下以内筒为轴心旋转；
风叶转轴上设置有驱动风叶改变角度的风叶驱动齿轮箱，所述变桨机构连接风叶驱动齿轮箱并带动风叶驱动齿轮箱内的齿轮组正向或反向旋转；
所述变桨机构上设置有变桨驱动电机，所述电控系统的输入端连接风速计，输出端连接变桨驱动电机，电控系统根据风速计测量的风速大小，调节变桨驱动电机的输出，驱动风叶驱动齿轮箱动作，实时改变调节风叶的迎风角。
进一步，所述变桨机构包括变桨小齿轮、变桨轴，变桨齿轮c1、变桨齿轮d1、变桨齿轮c2、变桨齿轮d2、变桨万向联轴器、变桨行星齿轮箱、锥齿轮箱1和锥齿轮箱2；所述变桨齿轮c1和变桨齿轮c2安装在变桨轴上，变桨轴通过轴承安装在内筒上，所述变桨轴设置有多段，用变桨万向联轴器联接，所述变桨齿轮d1和变桨齿轮d2通过轴承安装在风叶转轮上，所述锥齿轮箱1和锥齿轮箱2安装在风叶转轮上，所述变桨行星齿轮箱安装在机架上，输入端为变桨小齿轮，输出端为变桨轴。
进一步，所述变桨行星齿轮箱包括变桨齿轮a、变桨行星齿轮a、行星齿轮轴、变桨齿轮b、变桨行星齿轮b、变桨行星架蜗轮、变桨蜗杆以及变桨驱动电机；
所述变桨齿轮a、变桨行星齿轮a、行星齿轮轴、变桨齿轮b、变桨行星齿轮b和变桨行星架蜗轮构成差速行星轮系；
变桨驱动电机安装在变桨行星齿轮箱外部，变桨驱动电机联接变桨蜗杆，且与变桨行星架蜗轮啮合，当变桨驱动电机受到电控系统指令正向或反向旋转，驱动变桨蜗杆与变桨行星架蜗轮旋转，差速行星轮系使变桨行星齿轮箱输入端变桨小齿轮和输出端变桨轴有速度差，从而驱动与变桨轴联接的变桨齿轮c1和变桨齿轮c2旋转，带动与之啮合的变桨齿轮d1和变桨齿轮d2旋转，使变桨齿轮d1和变桨齿轮d2相对风叶转轮组件产生正向或负向相位偏差。
所述变桨齿轮d1、变桨齿轮d2通过轴承安装在风叶转轮上，变桨齿轮d1和变桨齿轮d2分别与变桨齿轮e1和变桨齿轮e2啮合，变桨齿轮e1和变桨齿轮e2分别安装在锥齿轮箱1和锥齿轮箱2内，所述锥齿轮箱1内设置有互相啮合的变桨锥齿轮a1和变桨锥齿轮b1，所述锥齿轮箱2内设置有互相啮合的变桨锥齿轮a2和变桨锥齿轮b2；
当变桨齿轮d1和变桨齿轮d2相对风叶转轮组件产生正向或负向相位偏差时，驱动啮合的变桨齿轮e1和变桨齿轮e2转动，通过锥齿轮箱1和锥齿轮箱2使输出端风叶驱动轴1和风叶驱动轴2同时正向或反向旋转。
作为上述技术方案的进一步改进，所述风叶转轮组件包括风叶转轮、风叶、风叶转轴、风叶驱动轴1、风叶驱动万向联轴器1、风叶驱动轴2、风叶驱动万向联轴器2、风叶驱动齿轮箱1和风叶驱动齿轮箱2；
所述风叶安装在风叶转轴上，风叶转轴通过轴承安装在风叶转轮上，所述风叶驱动轴1和风叶驱动轴2设置有多段，分别通过风叶驱动万向联轴器1和风叶驱动万向联轴器2联接，所述风叶驱动齿轮箱1和风叶驱动齿轮箱2安装在风叶转轮上，其输入轴为风叶驱动轴1和风叶驱动轴2，输出轴为风叶转轴。
进一步，所述风叶驱动齿轮箱1内设有变桨锥齿轮c1、变桨锥齿轮d1、变桨齿轮f1、变桨齿轮g1、风叶驱动蜗杆1、风叶驱动蜗轮1，所述变桨锥齿轮c1和变桨锥齿轮d1啮合，变桨锥齿轮d1与变桨齿轮f1同轴，变桨齿轮f1与变桨齿轮g1啮合，变桨齿轮g1与风叶驱动蜗杆1同轴，风叶驱动蜗杆1与风叶驱动蜗轮1啮合；
所述风叶驱动齿轮箱2内设有变桨锥齿轮c2、变桨锥齿轮d2、变桨齿轮f2、变桨齿轮g2、风叶驱动蜗杆2、风叶驱动蜗轮2，所述变桨锥齿轮c2和变桨锥齿轮d2啮合，变桨锥齿轮d2与变桨齿轮f2变桨齿轮f2同轴，变桨齿轮f2与变桨齿轮g2啮合，变桨齿轮g2与风叶驱动蜗杆2同轴，风叶驱动蜗杆2与风叶驱动蜗轮2啮合。
所述风叶是升力型风叶，可通过改变迎风角控制升力。
所述内筒下端与机架相联，内筒上下两端安装有带内齿转盘轴承和转盘轴承，用于安装风叶转轮组件，在内筒外纵向安装变桨轴。所述内筒内部安装有爬梯、检修平台和检修门用于设备维护，所述风速计安装在内筒上端。
所述风叶转轮上设置有制动盘，当需要制动时，液压制动器的液压缸伸出，带动摩擦片压在制动盘上，产生制动力，使风叶转轮减速或停止。
本发明的有益效果是：
本发明提供一种实时变桨h型垂直轴风力发电机，可以实现实时变桨，在风力发电机启动时改变风叶的迎风攻角，可实现低风速自启动。在风力发电机运行过程中，可根据风速大小，可实时自动调整风叶的攻角，使风力发电机始终输出稳定转速，减少电力输出波动，提高发电质量和效率。在台风季节或维修时，可调整风叶的攻角，使风叶产生阻力，使风力发电机在极小制动力下实现制动，可避免大风天气对垂直轴风力发电机的损坏。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是一种实时变桨h型垂直轴风力发电机的结构示意图。
图2是图1的a-a视图。
图3是变桨机构的结构示意图。
图4是风叶转轮组件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明的一种实时变桨h型垂直轴风力发电机作进一步详细的说明。
参照图1，所述垂直轴风力发电机包括机架1，内筒2，风叶转轮组件3，发电机4，液压制动器5，变桨机构6，风速计7，电控系统8等组件构成。所述风叶转轮组件3设置有若干竖直放置的风叶302，各自安装在风叶转轴303上，其围绕风叶转轮301布置构成风叶转轮组件3，风叶转轮组件3通过带内齿转盘轴承201，转盘轴承202安装在内筒2上，风叶转轮组件3在风能驱动下能以内筒2为轴心旋转，风叶转轴303上带有调节风叶302角度改变的变桨装置，所述风叶转轴303上下端分别设置有风叶驱动齿轮箱2320和风叶驱动齿轮箱1310，可由变桨机构6带动风叶驱动齿轮箱内的齿轮组正向或反向旋转，达到风叶变桨的目的，所述变桨机构6的动力由变桨驱动电机618提供，能通过变桨机构6内的差速行星轮系，在风叶转轮组件转动的过程中为变桨机构提供动力，实现实时变桨功能。
参照图3，所述变桨机构6由变桨小齿轮601，变桨轴602，变桨齿轮c1603，变桨齿轮d1604，变桨齿轮c2605，变桨齿轮d2606，变桨万向联轴器607，变桨行星齿轮箱610，锥齿轮箱1620，锥齿轮箱2630组成。所述变桨齿轮c1603，和变桨齿轮c2605安装在变桨轴602上，变桨轴602通过轴承安装在内筒2上，所述变桨轴602有多段，用变桨万向联轴器607联接。所述变桨齿轮d1604和变桨齿轮d2606通过轴承安装在风叶转轮301上，所述锥齿轮箱1620，锥齿轮箱2630安装在风叶转轮301上。所述变桨行星齿轮箱610安装在机架1上，输入端为变桨小齿轮601，输出端为变桨轴602。
当风叶转轮组件3风能驱动下旋转时，带动带内齿转盘轴承201旋转，啮合变桨小齿轮601旋转，通过变桨行星齿轮箱610带动变桨轴602以同一转速旋转，安装在变桨轴602上的变桨齿轮c1603，和变桨齿轮c2605驱动与之相啮合的变桨齿轮d1604和变桨齿轮d2606转动，此时变桨齿轮d1604和变桨齿轮d2606的转速与带内齿转盘轴承201的转速一致，因此变桨齿轮d1604和变桨齿轮d2606相对风叶转轮组件3静止。
所述变桨行星齿轮箱610由变桨齿轮a611，变桨行星齿轮a612，行星齿轮轴613，变桨齿轮b614，变桨行星齿轮b615，变桨行星架蜗轮616，变桨蜗杆617，变桨驱动电机618组成。所述变桨齿轮a611，变桨行星齿轮a612，行星齿轮轴613，变桨齿轮b614，变桨行星齿轮b615和变桨行星架蜗轮616构成差速行星轮系。变桨驱动电机618安装在变桨行星齿轮箱610外部，其联接变桨蜗杆617与变桨行星架蜗轮616啮合。所述的变桨行星齿轮箱610输入端为变桨小齿轮601，输出端为变桨轴602。
当变桨驱动电机618受到电控系统8指令正向或反向旋转，驱动变桨蜗杆617与变桨行星架蜗轮616旋转，差速行星轮系使变桨行星齿轮箱610输入端变桨小齿轮601和输出端变桨轴602有速度差，从而驱动与变桨轴602联接的变桨齿轮c1603和变桨齿轮c2605旋转，带动与之啮合的变桨齿轮d1604和变桨齿轮d2606旋转，使变桨齿轮d1604和变桨齿轮d2606相对风叶转轮组件3产生正向或负向相位偏差。
所述的变桨齿轮d1604和变桨齿轮d2606，通过轴承安装在风叶转轮301上，分别与变桨齿轮e1621和变桨齿轮e2631啮合，此时变桨齿轮e1621和变桨齿轮e2631可以是一个，也可以是多个，根据风叶302的数量可选择所有风叶302同时驱动变桨，也可选择其中一些风叶302同时驱动变桨，其余风叶302不变桨。每组变桨齿轮e1621和变桨齿轮e2631分别安装在锥齿轮箱1620和锥齿轮箱2630，所述锥齿轮箱1620和锥齿轮箱2630安装在风叶转轮301上，齿轮箱内变桨锥齿轮a1622和变桨锥齿轮b1623啮合，变桨锥齿轮a2632和变桨锥齿轮b2633啮合，输出端分别为风叶驱动轴1304和风叶驱动轴2306。
当变桨齿轮d1604和变桨齿轮d2606相对风叶转轮组件3产生正向或负向相位偏差时，驱动啮合的变桨齿轮e1621和变桨齿轮e2631转动，通过锥齿轮箱1620和锥齿轮箱2630使输出端风叶驱动轴1304和风叶驱动轴2306同时正向或反向旋转。
参照图2和图4，所述风叶转轮组件3由风叶转轮301，风叶302，风叶转轴303，风叶驱动轴1304，风叶驱动万向联轴器1305，风叶驱动轴2306，风叶驱动万向联轴器2307，风叶驱动齿轮箱1310，风叶驱动齿轮箱2320组成。所述风叶302安装在风叶转轴303上，通过轴承安装在风叶转轮301上，所述风叶驱动轴1304和风叶驱动轴2306可以有多段，分别通过风叶驱动万向联轴器1305和风叶驱动万向联轴器2307联接。所述风叶驱动齿轮箱1310和风叶驱动齿轮箱2320安装在风叶转轮301上，其输入轴为风叶驱动轴1304和风叶驱动轴2306，输出轴为风叶转轴303。
所述风叶驱动齿轮箱1310内有变桨锥齿轮c1311，变桨锥齿轮d1312，变桨齿轮f1313，变桨齿轮g1314，风叶驱动蜗杆1315，风叶驱动蜗轮1316。其中变桨锥齿轮c1311和变桨锥齿轮d1312啮合，变桨锥齿轮d1312与变桨齿轮f1313同轴，变桨齿轮f1313与变桨齿轮g1314啮合，变桨齿轮g1314与风叶驱动蜗杆1315同轴，风叶驱动蜗杆1315与风叶驱动蜗轮1316啮合。
所述风叶驱动齿轮箱2320，内有变桨锥齿轮c2321，变桨锥齿轮d2322，变桨齿轮f2323，变桨齿轮g2324，风叶驱动蜗杆2325，风叶驱动蜗轮2326。其中变桨锥齿轮c2321和变桨锥齿轮d2322啮合，变桨锥齿轮d2322与变桨齿轮f2323变桨齿轮f2323同轴，变桨齿轮f2323与变桨齿轮g2324啮合，变桨齿轮g2324与风叶驱动蜗杆2325同轴，风叶驱动蜗杆2325与风叶驱动蜗轮2326啮合。
当风叶驱动轴1304和风叶驱动轴2306同时正向或反向旋转时，分别驱动风叶驱动齿轮箱1310和风叶驱动齿轮箱2320内齿轮组旋转，同时使输出端风叶转轴303旋转，从而驱动风叶302旋转，实现实时变桨功能。
所述的风叶302，是一种升力型风叶，直叶片，对称翼型或非对称翼型，可通过改变迎风角控制升力。在本实时变桨h型垂直轴风力发电机中风叶302可以是2件或多件。
所述内筒2，下端与机架1相联，外圆筒体上下两端安装有带内齿转盘轴承201和转盘轴承202，用于安装风叶转轮组件3，在外圆筒体纵向安装有变桨轴602，内部安装有爬梯203和检修平台204，检修门205用于设备维护，上端安装有风速计7，用于检测风速。
所述发电机4，安装在h型垂直轴风力发电机的底部，方便安装和检修。当风叶转轮组件3风能驱动下旋转时，带动带内齿转盘轴承201旋转，带动其啮合的发电机输出齿轮401旋转，通过发电机输出轴402将动力输入发电机升速齿轮箱403，从而带动发电机4主轴旋转发电。
所述液压制动器5安装在机架1上，可根据需要设置多组液压制动器，制动盘501安装在风叶转轮301上，当需要制动时，液压制动器5的液压缸伸出，带动摩擦片压在制动盘501上，产生制动力，从而使风叶转轮301减速或停止。
所述电控系统8，支持设备自动运行，根据风速计7测量的风速大小，实时自动调节风叶302的迎风角，实现低风速自启动，高风速自动减速，并使风叶转轮301输出稳定的转速，控制系统可完程控制，可实现无人现场值守。
本发明的垂直轴风力发电机带有变桨装置，通过上述结构，可以实现风叶实时变桨，在风力发电机启动时改变风叶的迎风攻角，可实现低风速自启动。在风力发电机运行过程中，可根据风速大小，可实时自动调整风叶的攻角，使风力发电机始终输出稳定转速，减少电力输出波动，提高发电质量和效率。在台风季节或维修时，可调整风叶的攻角，使风叶产生阻力，使风力发电机在极小制动力下实现制动，可避免大风天气对垂直轴风力发电机的损坏。
以上仅为本发明的优先实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。