专利名称：一种垂直轴风力机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种垂直轴风力机，属于风机发电、风机动力设备技术领域。
背景技术：
当前，风力发电及利用风力动力已经越来越受到人们的重视，现有的风力机存在 着一定的不足，如水平轴风力机材质要求苛刻，垂直轴风力机存在着升力型启动困难，阻 力型运转时效率降低，根本原因是叶片迎风角度不理想。
发明内容本实用新型的目的是提供一种垂直轴风力机叶片迎风角度控制装置，可使叶片在 不同的位置实现不同的迎风角度，提高风能效率的一种垂直轴风力机。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是叶片安装在风车架上，叶片轴端头露出风车架外，风车架上、下端垂直轴上分别装 有轴套，轴套端头固定连接中心链轮或中心齿轮，上、下轴套侧端连接风舵架，风舵架上安 装风舵，风车架连接垂直轴输出动力；所述叶片安装时设初始角度，设其中的一个叶片为0度，按顺时针方向依次排序， 每个叶片与前一个叶片间的角度差为360° /叶片总数；设定后，由叶片迎风角度控制装 置定位并固定；所述叶片角度设置由上、下风车架上的叶片迎风角度控制装置的联动轮系 装配后定位。所述叶片迎风角度控制装置安装在风车架一端或二端，叶片迎风角度控制装置其 结构类型采用链轮体系、齿轮体系，或链、齿轮混合体系。链轮体系的技术方案所述的链轮体系控制装置的主体设计方案是中心链轮与链条啮合，链条啮合并通过第三涨紧轮、双层叶片链轮，与分布在风车 架上的叶片链轮及第四涨紧轮啮合；所述的链、齿轮混合体系叶片迎风角度控制装置的主体设计方案是中心齿轮与齿、链组合轮中的齿轮啮合，齿、链组合轮中的链轮与链条啮合，链条 一端啮合并通过第一涨紧轮、另一端啮合并通过第二涨紧轮与分布在风车架上的叶片链轮 啮合；齿轮体系的技术方案所述的齿轮体系叶片迎风角度控制装置的主体设计方案 是在风车架上安装齿圈，齿圈外齿圈与叶片齿轮啮合，中心齿轮与齿轮啮合，齿轮与 齿圈内齿圈啮合。本实用新型的有益效果是叶片通过迎风角度控制装置的控制，叶片在不同的位 置调整了不同的迎风角度，实现了阻力做功和升力做功的最佳组合配置，具有启动力大、效 率较高的优点，弥补了升力型垂直轴风力机启动力小，阻力型垂直轴风力机运转起来效率显著降低的问题，提高了风力机的工作效率。
图1是本实用新型一种垂直轴风力机结构图。图2是本实用新型一种垂直轴风力机第一实施例结构图。图3是本实用新型一种垂直轴风力机第二实施例结构图。图4是本实用新型一种垂直轴风力机第三实施例结构图。图5是本实用新型叶片在相应位置的迎风角度示意图。图中1、垂直轴，2、轴套，3、风车架，4、叶片轴，5、叶片，6、风舵架，7、风舵，8、叶片链 轮，9、链条，10、中心链轮，11、第一涨紧轮，12、第二涨紧轮，13、中心齿轮，14、第三涨紧轮， 15、齿、链组合轮，16、叶片齿轮，17、齿圈，18、齿轮，19、第四涨紧轮，20，双层叶片链轮。
具体实施方式
实施例1所述叶片安装时设初始角度，设其中的一个叶片为0度，顺时或逆时依次排序，每 个叶片与前一个叶片间的角度差为360° /叶片总数；设定后，由叶片迎风角度控制装置 定位并固定；所述叶片角度设置由上、下风车架上的叶片迎风角度控制装置的联动轮系装 配后定位。参见图5，以十二个叶片的风车为例说明，所述叶片5初始位置A点与X轴垂直，风 车架3转动三十度到达B点时，叶片5自转十五度，依次转动即到达(、034、6、!1、1、、1(、 L点，与X轴形成固定夹角，每个叶片依照A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L点的固定夹角设置安装。实施例2链轮体系的技术方案所述的链轮体系控制装置的主体设计方案是中心链轮10与链条9啮合，链条9啮合并通过第三涨紧轮14、双层叶片链轮20， 与分布在风车架3上的叶片链轮8并通过第四涨紧轮19啮合；所述的链轮体系叶片迎风角度控制装置的具体设计方案是请参阅图1、图2，叶片5通过叶片轴4安装在风车架3上，露出风车架3外的叶片 轴4端头安装叶片链轮8，垂直轴1的顶端安装轴套2，风车架3下端垂直轴1上安装另一 轴套2，轴套2端头固定连接中心链轮10，上、下轴套2侧端连接风舵架6，风舵架6上安装 风舵7 ；风车架3顶端或上下两端安装所述的链轮体系控制装置，中心链轮10与链条9啮 合，链条9啮合并通过第3涨紧轮14、双层叶片链轮20，与分布在风车架3上的叶片链轮8 并通过第四涨紧轮19啮合。叶片5受风力推动后，风车架3转动，通过链条9联动所有叶 片链轮围绕中心链轮转动，叶片随叶片链轮转动改变迎风角度；由于风舵7与轴套2连接， 轴套2与中心链轮10连接，风车架3与中心链轮10作相对运动。实施例3所述的链、齿轮混合体系叶片迎风角度控制装置的主体设计方案是中心齿轮13与齿、链组合轮15中的齿轮啮合，齿、链组合轮15中的链轮与链条9啮合，链条9 一端啮合并通过第一涨紧轮11、另一端啮合并通过第二涨紧轮12与分布在风 车架3上的叶片链轮8啮合；所述的链、齿轮混合体系叶片迎风角度控制装置的具体设计方案是请参阅图1、图3，叶片5通过叶片轴4安装在风车架3上，露出风车架3外的叶片 轴4端头安装叶片链轮8，垂直轴1的顶端安装轴套2，风车架3下端垂直轴1上安装另一 轴套2，轴套2端头固定连接中心齿轮13，上、下轴套2侧端连接风舵架6，风舵架6上安装 风舵7 ；风车架3上端或两端安装所述的链、齿轮混合体系控制装置，风车架3相邻的叶片 轴4端头安装第一涨紧轮11、第二涨紧轮12，安装齿、链组合轮15，齿、链组合轮15中的齿 轮与中心齿轮13啮合链轮与链条9啮合，链条9 一端啮合并通过第一涨紧轮11、另一端啮 合并通过第二涨紧轮12与分布在风车架3上的叶片链轮8啮合。叶片5受风力推动后，风 车架3转动，通过链条9联动所有叶片链轮围绕中心齿轮转动，叶片随叶片链轮转动改变迎 风角度；由于风舵与轴套连接，轴套与中心链轮连接，风车架与中心链轮作相对运动。实施例4齿轮体系的技术方案所述的齿轮体系叶片迎风角度控制装置的主体设计方案 是在风车架3上安装齿圈17，齿圈17外齿圈与叶片齿轮16啮合，中心齿轮13与齿 轮18啮合，齿轮18与齿圈17内齿圈啮合。所述的齿轮体系叶片迎风角度控制装置的具体设计方案是请参阅图1、图4，叶片5通过叶片轴4安装在风车架3上，露出风车架3外的叶片 轴4端头安装叶片齿轮16，垂直轴1的顶端安装轴套2，风车架3下端垂直轴1上安装另 一轴套2，轴套2端头固定连接中心齿轮13，上、下轴套2侧端连接风舵架6，风舵架6上安 装风舵7 ；风车架3顶端和底端分别安装所述的齿轮体系控制装置，在风车架3上安装齿圈 17、齿轮18、齿圈17外齿圈与叶片齿轮16啮合，中心齿轮13与齿轮18啮合，齿轮18与齿 圈17内齿圈啮合；叶片5受风力推动后，风车架3转动，叶片齿轮16、齿圈17齿轮18围绕 中心齿轮13转动，叶片齿轮16转动改变叶片5迎风角度，由于风舵与轴套连接，轴套与中 心齿轮连接，风车架与中心齿轮作相对运动。上述叶片迎风角度控制装置的工作原理所述的链轮体系控制装置的工作原理风舵利用风向和风力确定着垂直轴上的中心链轮的位置，如图5所示，以顺时针 为例，风舵与起始点A点叶片平行。中心链轮通过链条，双层叶片链轮与叶片链轮连接成为 一个联动体；风舵通过轴套控制中心链轮，当风向不变时，中心链轮不动，来风吹向叶片，叶 片推动风车架旋转，此时链条一侧啮合中心链轮，另一侧放开，通过双层叶片链轮及链条， 从而带动迎风叶片链轮转动；要点是链条围绕中心链轮转动2周的长度，等于叶片链轮转 动1周的长度，风车架转动2周，叶片转动1周，叶片的两面各迎风一次，形成一个完整的工 作周期；当风向变动时，通过风舵控制的中心链轮转动，联动体随之转动，转动后的工作原 理同前。所述的链、齿轮混合体系叶片迎风角度控制装置的工作原理风舵按照风向和风力确定着垂直轴上的中心齿轮的位置，风舵与起始点A点叶片 平行，中心齿轮与齿、链组合轮上的齿轮啮合，齿、链组合轮上的链轮通过链条与叶片链轮啮合联动，转动时风车架与中心齿轮作相对运动，此时齿、链组合轮转动，齿、链组合轮上的 链条带动迎风叶片链轮转动。风车架转动2周，叶片转动1周，叶片的两面各迎风一次，形 成一个完整的工作周期。所述的齿轮体系叶片迎风角度控制装置的工作原理风舵按照风向和风力确定着垂直轴上中心齿轮的位置，风舵与A点叶片平行，中 心齿轮啮合齿轮，齿轮啮合大齿圈上的内齿圈，齿圈上的大齿圈啮合叶片齿轮联动，要点 是通过齿轮、齿圈使中心齿轮转动2周的长度，等于叶片齿轮转动1周的长度；风车架转 动2周，叶片转动1周，叶片的两面各迎风一次，形成一个完整的工作周期。
权利要求一种垂直轴风力机，其特征是叶片(5)安装在风车架(3)上，叶片轴(4)端头露出风车架(3)外，风车架(3)上、下端垂直轴(1)上分别装有轴套(2)，上、下轴套(2)侧端连接风舵架(6)，风舵架(6)上安装风舵(7)，风车架(3)连接垂直轴(1)；叶片迎风角度控制装置安装在风车架(3)一端或两端，其结构类型采用链轮体系、齿轮体系，或链、齿轮混合体系。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力机，其特征是所述叶片安装时设初始角度， 设其中的一个叶片为0度，依次排序，每个叶片与前一个叶片间的角度差为360° /叶片总 数；设定后，由叶片迎风角度控制装置定位并固定；所述叶片角度设置由上、下风车架上的 叶片迎风角度控制装置的联动轮系装配后定位。
3.根据权利要求1或2所述的一种垂直轴风力机，其特征是所述的链轮体系叶片迎 风角度控制装置的结构类型是链轮体系，主体设计方案是中心链轮(10)、涨紧轮(14)、涨 紧轮(19)、叶片链轮(8)双层叶片链轮(20)，通过链条(9)啮合。
4.根据权利要求3所述的一种垂直轴风力机，其特征是所述的链轮体系叶片迎风角 度控制装置的具体设计方案是露出风车架(3)外的叶片轴(4)端头安装叶片链轮(8)，轴 套(2)端头固定连接中心链轮(10)；风车架(3) —端或两端安装所述的链轮体系叶片迎风 角度控制装置，风车架(3) —端或两端安装第三涨紧轮(14)、第四涨紧轮(19)，中心链轮(10)与链条(9)啮合，链条(9)通过双层叶片链轮(20)及链条(9)与分布在风车架(3)上 的叶片链轮(8)啮合。
5.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力机，其特征是所述的链、齿轮混合体系叶 片迎风角度控制装置的结构类型是链、齿轮混合体系，主体设计方案是中心齿轮(13)， 与齿、链组合轮(15)中的齿轮啮合，齿、链组合轮(15)中的链轮、链条(9)、第一涨紧轮(11)、、第二涨紧轮(12)、叶片链轮⑶啮合。
6.根据权利要求5所述的一种垂直轴风力机，其特征是所述的链、齿轮混合体系叶片 迎风角度控制装置的具体设计方案是露出风车架(3)外的叶片轴(4)端头安装叶片链轮 (8)，轴套(2)端头固定连接中心齿轮(13)；风车架(3) —端或两端安装所述的链、齿轮混 合体系叶片迎风角度控制装置，风车架(3) —端或两端相邻的叶片轴(4)端头安装第一涨 紧轮(11)、第二涨紧轮(12)，安装齿、链组合轮(15)并与中心齿轮(13)啮合，齿、链组合轮 (15)中的链轮与链条(9)啮合，链条(9) 一端啮合并通过第一涨紧轮(11)、另一端啮合并 通过第二涨紧轮(12)与分布在风车架(3)上的叶片链轮(8)啮合。
7.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力机，其特征是所述的齿轮体系叶片迎风角 度控制装置的结构类型是齿轮体系，主体设计方案是齿圈(17)外齿圈与叶片齿轮(16)啮 合；中心齿轮(13)与齿轮(18)啮合，齿轮(18)与齿圈(17)内齿圈啮合。
8.根据权利要求7所述的一种垂直轴风力机，其特征是所述的齿轮体系叶片迎风角 度控制装置的具体设计方案是露出风车架(3)外的叶片轴(4)端头安装叶片齿轮(16)， 轴套(2)端头固定连接中心齿轮(13)；风车架(3) —端或两端安装叶片迎风角度控制装 置，在风车架⑶上安装齿圈(17)、齿轮(18)，齿圈(17)外齿圈与叶片齿轮(16)啮合，中 心齿轮(13)与齿轮(18)啮合，齿轮(18)与齿圈(17)内齿圈啮合。
专利摘要本实用新型公开了一种垂直轴风力机，属于风机发电、风机动力设备技术领域，叶片安装在风车架上，叶片轴端头露出风车架外，风车架上、下端垂直轴上分别装有轴套，轴套端头固定连接中心链轮或中心齿轮，上、下轴套侧端连接风舵架，风舵架上安装风舵，风车架连接垂直轴输出动力；叶片迎风角度控制装置安装在风车架一端或二端，叶片迎风角度控制装置其结构类型采用链轮体系、齿轮体系，或链、齿轮混合体系，叶片通过迎风角度控制装置的控制，调整了不同的迎风角度，实现了阻力做功和升力做功的最佳组合配置，具有启动力大、效率较高的优点，弥补了升力型垂直轴风力机启动力小，阻力型垂直轴风力机运转起来效率显著降低的问题，提高了风力机的工作效率。
文档编号F03D3/00GK201671757SQ20102021060
公开日2010年12月15日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者姜义, 姜大伟 申请人:姜大伟