Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力发电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于风力发电技术领域，具体是设及一种新型Darrieus-Savonius组合式 垂直轴风力发电机。
【背景技术】
[0002] 垂直轴风力发电机具有发电机可W安装在地面、不需要对风装置、维护方便等优 点。现有的垂直轴风力发电机分为升力型和阻力型两种。阻力型垂直轴风力发电机W Savonius型风机为代表，具有可W提供较大启动转矩的优点，但是风能利用效率较低。升力 型垂直轴风力发电机WDarrieus型风机为代表，具有风能利用效率高的优点，但是无法从 静止状态下自启动。现在大规模应用的垂直轴风力发电机均是Darrieus型的。现有的大 型Darrieus型风机依靠电动机进行启动，不仅需要额外电源而且控制系统复杂。
[0003] 现有的小型Darrieus型风机依靠同轴布置的Savonius型风机提供启动力矩，但 是在高转速下Savonius型风机会造成风阻，降低风力发电机的风能利用效率。 W04] 例如申请号为201310111985. 0的专利文献公开了一种新型自启动式Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力机，其包括S型风力机、超越离合器、发电机、D型风 力机和若干立杆等结构。 阳0化]再例如，申请号为201520138194. 1的专利文献公开了一种用于垂直轴风力发电 机的组合型风轮，其将Savonius式风轮和Darrieus式风轮相结合。所述的Savonius式风 轮包括Ξ个半圆弧叶片、Ξ个挡风片W及固定半圆弧叶片和挡风片的上、下圆形托板，Ξ个 半圆弧叶片均匀分布在圆形托板上，互成120°夹角；所述的Darrieus式风轮为Darrieus 式聲型风轮。
[0006] 上述两种方案中，Savonius式风轮和Darrieus式风轮均独立设置，无法根据风速 实时调整。
[0007] 因此，改变现有的Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力发电机的结构，使得在 低转速下Savonius型风机叶片处于展开状态，而高转速下Savonius型风机叶片处于收起 状态则可W有效改善垂直轴风力发电机的风能利用效率。
【发明内容】
[0008] 为了解决在高转速下Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力发电机的Savonius 型风机叶片造成风阻，本发明提出了一种新型Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力发电 机，在低转速下Savonius型风机叶片处于展开状态，可W提供较大的启动力矩，在高转速 下Savonius型风机叶片处于收起状态，避免造成风阻。
[0009] 本发明采用的技术方案是：
[0010] 一种Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力发电机，包括同轴设置的Darrieus型 风机叶片、Savonius型风机叶片W及驱动机构，还包括传动机构；所述Darrieus型风机叶 片一端根据转速大小可进行轴向的伸缩；所述传动机构将Darrieus型风机叶片的轴向伸 缩位移转变为Savonius型风机叶片的转动位移。 阳011] 采用该技术方案，低转速下Darrieus型风机叶片处于展开状态，此时Savonius型 风机叶片处于展开状态，可W提供较大的启动力矩；高转速下，Darrieus型风机叶片处于 收缩状态，传动机构作用下，Savonius型风机叶片自动转变为收起状态，避免造成风阻。
[0012] 本发明中，所述的驱动机构可采用现有的结构，例如可包括变速箱和发电机，此时 发电机输出轴与变速箱输入轴对接，变速箱输出轴与Darrieus型风机叶片、Savonius型风 机叶片的转轴同轴连接。
[0013] 作为优选，所述Darrieus型风机叶片为Φ形Darrieus型风机叶片，所述传动机 构包括：
[0014] 液压筒；
[0015] 设置在液压同内的王动活塞和被动活塞；
[0016] 所述主动活塞的活塞杆穿过液压筒与所述Darrieus型风机叶片一端固定，主动 活塞在所述Darrieus型风机叶片带动下进行轴向伸缩移动；所述被动活塞的活塞杆穿过 液压筒通过传动件与所述Savonius型风机叶片一端固定，Savonius型风机叶片在被动活 塞作用下进行周向转动；
[0017] 所述Darrieus型风机叶片另一端与所述液压筒相对固定。
[0018] 上述技术方案中，所述液压筒内盛放有液压油，主动活塞通过液压油向被动活塞 传递动力，主动活塞受Darrieus型风机叶片的驱动，主动活塞移动，会导致被动活塞的移 动，例如当主动活塞向液压筒内移动时，推动液压油运动，此时液压油压力增加，几乎同时 推动被动活塞向外移动；从而实现Darrieus型风机叶片工作状态对Savonius型风机叶片 工作状态的控制，而Darrieus型风机叶片工作状态由受转速的影响。
[0019] 作为优选，还包括同轴设置在液压筒外侧的风机筒，风机筒上设有用于较接 Savonius型风机叶片的第一较接轴。风机筒的设置，一方面方便了Savonius型风机叶片的 安装固定，同时也保护内壁的液压筒免受损坏。
[0020] 作为优选，所述主动活塞同轴设置在液压筒一端，其活塞杆端部安装有用于与 Darrieus型风机叶片一端固定的安装板；所述主动活塞的活塞杆上套设有复位弹黃，该复 位弹黃一端与安装板相抵，另一端与液压筒外端相抵。复位弹黃的设置，保证在风机筒转速 降低时，主动活塞能够快速复位，进而实现Darrieus型风机叶片的快速复位，进一步提高 风机性能。
[0021] 作为优选，所述液压筒上设有向内凹陷的口结构，所述被动活塞位于该口结构内， 并与口结构内壁滑动密封配合。采用该技术方案，口结构的设置，进一步提高了整个发电机 的紧凑型，同时完美的将主动活塞的竖直位移转化为被动活塞的水平位移。所述风机筒上 一般设有与上述口结构对应的避让孔，避免与被动活塞的活塞杆产生干设。
[0022] 作为优选，所述被动活塞的活塞杆上设有第二较接轴；所述Savonius型风机叶片 端部设有第Ξ较接轴；所述传动件包括两个分别与第二较接轴和第Ξ较接轴轴接的轴套W 及将两个轴套相对固定的连接件。采用该技术方案，通过轴套结构，是的传动件能够将被动 活塞的线性位移转化为Savonius型风机叶片的转动位移，避免发生卡死现象。
[0023] 作为优选，所述Savonius型风机叶片布置在风机筒中部，且沿周向均匀布置；所 述Darrieus型风机叶片沿风机筒周向均匀布置。采用该技术方案，所述Savonius型风机叶 片布置在Darrieus型风机叶片两个节点之间，减少了整个发电机的轴向尺寸，进一步降低 了发电机的整体体积。所述被动活塞布置在所述液压筒的中部，当液压筒高度大于十米时， 也可W布置在所述液压筒的中上部，要保证所述被动活塞处的液体静压力小于当地大气压 力。
[0024] 作为优选，所述Savonius型风机叶片为一圆弧段，其直径与略大于所述风机筒的 直径。 阳0巧]作为优选，所述Darrieus型风机叶片为Ξ片，并沿圆周间隔120°布置；所述Savonius型风机叶片为两片,且沿圆周间隔180°布置。 阳0%] 本发明中，主动活塞可设置在风机筒和液压筒的顶部，主动活塞可设置在风机筒 的侧壁，驱动机构等可设置在风机筒的底部，Φ形Darrieus型风机叶片两端分别与主动活 塞的安装板和风机筒的底部相互固定，形成发电机的外围结构，所述Savonius型风机叶片 则布置在Φ形Darrieus型风机叶片围成的空腔内，整体结构非常紧凑。
[0027] 本发明中，所述弹黃的弹性系数可W根据要求所述Savonius型风机叶片合犹的 风速而改变。
[0028] 本发明实际运行时，当风机转速较小时，所述弹黃支撑所述主动活塞处于高位，所 述Savonius型风机叶片处于展开状态。当风机转速增大后，所述Φ形Darrieus型风机 叶片会受到水平向外的离屯、力作用，该力经过所述Φ形Darrieus型风机叶片传递会对所 述主动活塞施加竖直向下的作用力，迫使所述主动活塞向下移动。所述主动活塞向下移动 会挤压液压油，液压油将该压力传递给所述被动活塞，使所述被动活塞向外移动。所述被 动活塞通过顶端的第Ξ较接轴和传动件推动所述Savonius型风机叶片围绕固定在所述风 机筒上的第一较接轴，并逐渐合犹在所述风机筒上。当所述Savonius型风机叶片完全收 起时，就只有Φ形Darrieus型风机叶片处于工作状态。当风机转速减小时，所述主动活塞 会在所述弹黃作用下向上移动，所述被动活塞会在大气压力的作用下向内移动，使得所述 Savonius型风机叶片展开。
[0029] 本发明和现有技术相比，具有W下优点：
[0030] 1、本发明的Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力发电机，实现了低转速下 Savonius型风机叶片的展开与高转速下Savonius型风机叶片的收起，不仅可W实现风机 从静止状态的自启动还可W提高高转速下风机的风能利用效率。
[0031] 2、本发明结构简单，整体结构紧凑，不需要电气控制系统，依靠离屯、力、弹黃弹力 和大气压力实现了Savonius型风机叶片的展开与收起，