专利名称：垂直轴风力机的制作方法
技术领域：
本发明是一种利用大自然的风力带动发电机发电的机械设备，尤其在垂直轴风力机上设有对风装置和风轮在转动的同时，风轮上的风叶轴发生90°的偏转后回复原位，达到风叶迎风面时的大小变化。
背景技术：
随着人类社会的快速发展，对能源的需求量急剧增加。原有的矿物能源日益减少，以及矿物能源对环境所造成的危害，迫使人们及早的开发和利用风能等可再生能源。目前，在风能的开发和利用上许多国家都采用了上风向三桨叶水平轴式的发电技术，发电功率可达兆瓦级。由于上风向三桨叶水平轴式的风叶转动方向与风向垂直，造成风能利用率低，塔架和造价高等缺点。但在垂直轴风力机上，尽管形式多种多样，目前，尚未发现能够达到兆瓦级的风力发电新技术。其原因是以往的垂直轴风力机的风叶固定在风轮上不动，面积小，阻力大，风能利用率低。由于风叶固定在风轮上不动，传统的垂直轴风力机也没有对风装置。
发明内容
为了克服现有的垂直轴风力机无对风装置和风叶固定不动的不足以及我国在风力发电方面技术落后的趋面。本发明提供一种垂直轴风力机，该风力机能够是转动的风轮在顺风旋转的半圆风叶面最大，逆风旋转的半圆风叶面最小。当风向发生变化时，对风调整轮也随时发生偏转，及时调整风轮，使风轮上的风叶正常运转。本垂直轴风力机的实施，填补了国内外垂直轴风力机无需对风装置和受力风叶固定不动的空白，实现了我国有自主知识产权的垂直轴风力发电新技术。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是一个垂直风力机自下而上由以下机构组成，塔架底座、塔架、机仓(机仓内有升速齿轮箱、转动轮、制动刹车、发电机)，机仓上有风向动力伺服机构，对风调整轮和风轮，风轮上连有6个相同的风叶轴、凸轮、回位弹簧和风叶。在一个风轮的中心由转动轴与升速齿轮箱动力输入轴上下相连。风轮的一周设有由内向外等分延伸的6个相同风叶轴，风叶轴上连有相同的风叶，在风轮内的风叶轴上设有相同的凸轮和回位弹簧。风轮的下面设有配套的对风调整轮。在对风调整轮内的半圆上设有使风叶轴凸轮90°旋转的凸出面，另半圆上设有使风叶轴凸轮在弹簧的作用下回到原位的凹面。当风叶轴上的凸轮随风轮转动遇到配套的对风调整轮内凸出半圆时，风叶轴90°旋转，使风叶面积迎风时最大；当风叶轴凸轮继续旋转到逆风的调整轮凹面时，风叶轴和凸轮在弹簧的作用下倒转90°回到原位，使风叶面积逆风旋转时最小。
当风向不变时，对风调整轮停转不动，对风调整轮内的凸出半圆是风叶轴凸轮旋转的顺风向，凹面是风叶轴凸轮旋转逆风向。当风向发生变化时，对风调整轮在风向传感器和动力伺服机构的作用下随时偏转，及时的调整风叶的最大迎风面和风叶的最小逆风面，达到转速的相对平稳和风能的最佳利用。
本发明的有益效果是由于风轮及风叶是水平方向旋转，塔架底，风叶结构简单，对风调整轮配制的风向动力伺服机构小，因此本发明结构简单，造价低。风叶多、风叶长、面积大，受力面与风向又垂直；逆风时风叶的受力面变小，风轮旋转阻力小。因此，风能利用率高，发电功率大，能够实现兆瓦级。其次，我国能源短缺，风力资源丰富，由于引进别国传统的风力发电技术，成本高，严重阻碍者我国风能的开发和利用。
下现结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体结构示意2是图1中对风调整轮和风轮及对风伺服机构沿A-A线的剖视图。
图3是图1中对风调整轮沿B-B线的剖视图。
图4是图1中风轮沿B-B线的剖视图。
图5是机仓沿垂直面的剖视图。
图中1、塔架底座2、塔架3、机仓4、风轮转动轴5、对风调整轮6、风轮7、风叶轴8、风叶9、风叶轴凸轮10、回位弹簧11、对风轮轴承12、风轮键13、对风轮齿环14、对风轮马达15、对风轮马达支架16、对风轮凹半圆17、对风轮凸半圆18、对风轮凹凸斜接面19、升速齿轮箱20、转动轮21、制动刹车22、发电机具体实施方式
在图1中塔架底座(1)、塔架(2)、机仓(3)、风轮转动轴(4)、对风调整轮(5)、风轮(6)、自下而上相连，风轮一周等分的连有6个相同的风叶轴(7)、风叶轴(7)上连有相同的风叶(8)。
由于图1中风叶的转动方向与风向平行，所以塔架低，施工和维修方便。机仓是固定在塔架上，不随风向的改变而转动，因此，是机仓内的升速齿轮箱和发电机工作寿命长，发电机输出线路和电量平稳可靠。
在图2所示的实施例中；一个竖直的风轮转动轴(4)上端用风轮键(12)固连有风轮(6)，在风轮(6)上由内向外连有风叶轴(7)风叶轴(7)上设有风叶轴凸轮(9)和风叶轴回位弹簧(10)，风轮(6)的下面在同心的风轮转动轴(4)上用对风轮轴承(11)连有对风调整轮(5)，对风调整轮(5)的下面固连有对风轮齿环(13)，对风轮齿轮环(13)的周围某处上设有对风轮马达(14)，对风轮马达(14)固定在对风马达支架(15)上，对风马达支架(15)又固连在机仓的上部。如图所示，当风向由外向内垂直与图面时，这时的对风调整轮(5)和对风轮马达(14)停转不动，此时的风叶轴凸轮(9)正遇对风调整轮(5)的左半圆凹面。风叶轴(7)和风叶轴凸轮(9)在回位弹簧(10)的作用下回到原位，即风叶逆风时面最小；风轮(6)右边的风叶轴(7)在风叶轴凸轮(9)正好转遇到对风调整轮(5)的右半圆凸出面，迫使风叶轴凸轮(9)在转遇到凸面时90°旋转，即风叶面在顺风时受力面最大。
当风向发生偏转时，对风转动马达(14)带动对风轮齿环(13)和对风调整轮(5)随时发生偏转，及时的调整转动风轮风叶的最大顺风面和最小逆风面。
在图3所示的实施例中风轮转动轴(4)的外圆有对风轮轴承(11)，对风轮轴承(11)的外圆有对风调整轮(5)，在对风调整轮(5)的左半圆上设有对风轮凹半圆(16)，右半圆上设有对风轮凸半圆(17)两凹凸半圆间用对风轮凹凸斜接面(18)相连。
在图4所示的实施例中，风轮转动轴(4)的外圆用风轮键(12)与风轮(6)固连，风轮一周等分的由内向外连有6个相同的风叶轴(7)，风叶轴(7)上分别设有相同的风叶轴凸轮(9)和回位弹簧(10)。在风轮左半圆的三个风叶轴凸轮(9)在回位弹簧(10)的作用下回到原位，此时的风叶遇逆风向，风叶面最小；风轮右半圆的三个风叶轴凸轮(9)被对风轮凸半圆(17)压迫后90°旋转，此时的风叶在风叶轴的转动下，迎风面最大。
在图5所示的实施例中，机仓内由左向右相互连接有升速齿轮箱(19)、转动轮(20)、制动刹车(21)和发电机(22)。
权利要求
1.一种新型垂直轴风力机，自下而上由塔架底座、塔架、机仓、风轮转动轴、风轮、风叶轴和风叶顺序连接。其特征是机仓不随风向的变化而转动，在机仓上设有对风伺服机构和对风调整轮，对风调整轮的上部设有风轮，风轮的周围等分设有6个相同的风叶轴和风叶。
2.根据权利要求1所述的新型垂直轴风力机，其特征是机仓一次性固定在塔架上，机仓不随风向的变化而偏转，机仓内设有升速齿轮箱、转动轮、制动刹车和发电机。
3.根据权利要求1所述的新型垂直轴风力机，其特征是在机仓上部固连有对风马达支架，在对风马达支架上固连有对风轮马达，对风轮马达齿与对风轮齿环相互啮合。
4.根据权利要求1所述的新型垂直轴风力机，其特征是对风调整轮是圆形，并在风轮的下部。调整轮内与风轮转动轴处设有轴承，在对风调整轮内与风叶轴凸轮接触面，设有半圆凸面和半圆凹面，两半圆的凹凸面用斜面相连。
5.根据权利要求1所述的新型垂直轴风力机，其特征是风轮在对风调整轮的上部，风轮与风轮转动轴用风轮键固连。在圆形的风轮设内环形凹面，风轮一周由内向外等分设有6个风叶轴旋转的轴孔。
6.根据权利要求1所述的新型垂直轴风力机，其特征是在风轮上设有6个相同的风叶轴，在风轮内环的风叶轴上设有凸轮和回位弹簧，风轮外沿的风叶轴上固连有风叶。
7.根据权利要求1所述的新型垂直轴风力机，其特征是在风轮的一周，由内向外等分延升的风叶轴孔，可以多于6个或少于6个。
8.根据权利要求1所述的新型垂直轴风力机，其特征是根据风轮转动轴转动方向的需求，风轮可以用相同的原理反转。
全文摘要
一种由风轮、风叶轴、风叶、对风调整轮、转动轴、齿轮箱、转动轮、制动刹车、发电机和塔架所组成的新型垂直轴风力机。它是一种利用大自然的风力带动发电机发电的机械设备。它克服了以往垂直轴风力机无需对风装置和风叶固定不动的不足。在风轮上设有6个相同的风叶轴和风叶，风叶轴上设有相同的凸轮和回位弹簧，风轮下装配有对风调整轮。风轮在风力的作用下水平旋转，风叶在顺风旋转时风叶面最大，逆风旋转时风叶面最小；当风向发生偏转时，对风调整轮在风向传感器和动力伺服的机构的作用下，随时偏转，及时的调整风叶的最大迎风面，达到转速的相对平稳和风能的最佳利用。
文档编号F03D7/06GK101021203SQ20061014715
公开日2007年8月22日 申请日期2006年11月12日 优先权日2006年11月12日
发明者尤文峰 申请人:尤文峰