专利名称：垂直轴风力机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风力机，特别涉及一种垂直轴风力机。
背景技术：
随着能源危机的加剧，人们逐渐意识到风能的重要性，全球的风能约为 2. 74X IO9MW,其中可利用的风能为2 X IO7MW,比地球上可利用的水能总量还要大10倍。目前世界上广泛使用的风力机主要是水平轴式，也称升力型风力机，这种风力机制造工艺复杂，对材质要求高，造价昂贵不易普及和推广，而且与风力机配合的发电机和变速箱等重型设备还要全部安装在塔架的顶部，给设备的安装、维修带来了不便。垂直轴风力机目前也逐渐被广泛利用，主要由塔架、转动部件及风轮等组成，垂直轴风力机对风力的利用效率较低，抗风能力也较差，并且主要用在风力比较大的地区，如果在风力比较小的风能贫乏地区实施的可能性不大。
发明内容为了解决上述问题，本实用新型提供一种结构简单，方便实施，风能利用率高的垂直轴风力机。为了实现上述发明目的，本实用新型的技术方案是一种垂直轴风力机，包括基座，传动轴，叶片，传动轴下端通过轴承安装于基座上，传动轴上部与多个由横杆和竖轴组成的叶片框架固定连接，叶片具有正面、背面、固定旋转端、和自由端，正面为风机不工作状态下正对传动轴轴线顺时针方向的面，背面为正面相反侧的面，固定旋转端是指与叶片框架相连接的部分，自由端是指与固定旋转端相对的侧端，其中，所述叶片框架成对设置且每对叶片框架分别处于传动轴线的相对两侧，叶片框架的竖轴通过轴承连接在上、下横杆上， 叶片固定旋转端与叶片框架的竖轴连接且叶片与上、下横杆之间有空隙，在传动轴上固定有控制叶片转动的内侧控制器，内侧控制器均位于叶片的背面或正面，内侧控制器分为叶片阻挡侧和叶片通过侧，叶片阻挡侧靠近所阻挡叶片，叶片通过侧远离内侧阻挡器所阻挡叶片，每个叶片框架的上横杆竖轴外侧安装有控制叶片转动的外侧上控制器，每个叶片框架的下横杆竖轴外侧安装有控制叶片转动的外侧下控制器，外侧上控制器和外侧下控制器均分为叶片阻挡侧和叶片通过侧，外侧上控制器和外侧下控制器的叶片阻挡侧均安装在叶片的正面或背面，并且与内侧控制器的叶片阻挡侧安装在叶片的不同面。所述内侧控制器包括两个具有30° -90°夹角并且长度不等的长方形片状体和一个两端分别固定在两个片状体上的弹簧，长片状体与叶片自由端旋转轨迹相交起阻挡作用，长片状体侧因此称为叶片阻挡侧，短片状体与叶片自由端旋转轨迹不相交能够让叶片自由通过，短片状体侧因此称为叶片通过侧，安装时叶片阻挡侧靠近内侧阻挡器所阻挡叶片，叶片通过侧远离内侧阻挡器所阻挡叶片。所述外侧上控制器包括两侧带翻边的长方形片状体，两侧翻边上有相互对应的孔，有一横轴两端或者叶片框架上横杆穿过两侧的翻边上的孔，在两侧翻边之间的横轴上
3或者横杆上相对转动连接有阻挡片，阻挡片背离长方形片状体转动时，不能起阻挡作用，不起阻挡作用的一侧为叶片通过侧，阻挡片朝向长方形片状体转动时由于受长方形片状体的阻挡，这时起阻挡作用，阻挡叶片通过的一侧为叶片阻挡侧。此处不仅限于这种结构，如这种结构等同的结构也在本实用新型的保护范围之内。所述外侧下控制器包括两侧带翻边的长方形片状体，两侧翻边上有相互对应的孔，有一横轴两端或者叶片框架下横杆穿过两侧的翻边上的孔，在长方形片状体上有一开口向下长方形缺口，在两侧翻边之间的横轴上或横杆上相对转动连接有阻挡片，横轴或横杆上部的阻挡片背离长方形片状体转动时，不能起阻挡作用，不起阻挡作用的一侧为叶片通过侧，横轴或横杆上部的阻挡片朝向长方形片状体转动时由于受长方形片状体的阻挡， 这时起阻挡作用，阻挡叶片通过的一侧为叶片阻挡侧。此处不仅限于这种结构，如这种结构等同的结构也在本实用新型的保护范围之内。所述叶片为平板形状。所述框架端部用钢拉索与传动轴顶端相连接。所述叶片框架为4-8个。有益效果1、本实用新型中的垂直轴风力机结构简单、方便实施。本实用新型的垂直轴风力机结构简单，容易加工实施，方便推广运用；2、本实用新型中的垂直轴风力机风能利用率大，能够在风能贫乏区实施推广。本实用新型的垂直轴风力机由于叶片能够绕框架竖轴旋转从而可以自行消除阻力，增加有效动力，风能利用率提高，能够在风能贫乏区实施推广；3、本实用新型中的垂直轴风力机不受风向的限制，传动轴转动方向始终不变。由于内侧控制器和外侧上、下控制器的共同作用，使得垂直轴风力机不受风向的限制，传动轴转动方向始终不变。
[0013]图1是本实用新型垂直轴风力机的主视图；[0014]图2是图1所示风力机的风轮部分的俯视图[0015]图3是图2所示结构转过一个角度的俯视图[0016]图4是本实用新型中的外侧上控制器主视图[0017]图5是本实用新型中的外侧上控制器后视图[0018]图6是本实用新型中的外侧上控制器俯视图[0019]图7是本实用新型中的外侧下控制器主视图[0020]图8是本实用新型中的外侧下控制器后视图[0021]图9是本实用新型中的外侧下控制器俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和具体的实施例对本实用新型中的垂直轴风力机左做进一步详细的描述。在图中，基座1，传动轴2，叶片3，内侧控制器4，外侧上控制器5，外侧下控制器6， 竖轴7，横杆8，阻挡片9，钢拉索10。参见图1、图2、图3，一种垂直轴风力机，包括基座1，传动轴2，叶片3，传动轴2下
4端通过轴承安装于基座1上，传动轴2上部与四个由横杆8和竖轴7组成的叶片3框架固定连接，叶片3具有正面、背面、固定旋转端和自由端，这几个部分是根据描述需要而定义的， 正面为为风机不工作状态下正对传动轴2轴线顺时针方向的面，背面为正面相反侧的面， 固定旋转端是指与叶片3框架相连接的部分，自由端是指与固定旋转端相对的侧端；其中， 所述叶片3框架成对设置且每对叶片3框架分别处于传动轴2线的相对两侧，在图1-3中的实施例中，叶片3框架有两对即4个，但这只是为了图示方便，叶片3框架可以是2-4对即4-8个；叶片3框架的竖轴7通过轴承连接在上、下横杆8上，叶片3固定旋转端与叶片 3框架的竖轴7连接且叶片3与上、下横杆8之间有空隙，在传动轴2上固定有控制叶片3 转动的内侧控制器4，内侧控制器4均位于叶片3的背面或正面，内侧控制器4分为叶片阻挡侧和叶片通过侧，叶片阻挡侧靠近内侧阻挡器所阻挡叶片，叶片通过侧远离内侧阻挡器所阻挡叶片，在此实施例中控制叶片3转动的内侧控制器4均位于叶片3的背面，当叶片3 的正面受到风力冲击时，叶片背面的内侧控制器4对叶片3的背面提供阻挡力；每个叶片3 框架的上横杆8竖轴7外侧安装有控制叶片3转动的外侧上控制器5，每个叶片3框架的下横杆8竖轴7外侧安装有控制叶片3转动的外侧下控制器6，外侧上控制器5和外侧下控制器6均分为叶片阻挡侧和叶片通过侧，外侧上控制器5和外侧下控制器6的叶片阻挡侧均安装在叶片3的正面或背面，并且与内侧控制器4的叶片阻挡侧安装在叶片的不同面。参见图1、图2、图3，所述内侧控制器4包括两个具有30° -90°夹角并且长度不等的长方形片状体和一个两端分别固定在两个片状体上的复位弹簧，长片状体与叶片3自由端旋转轨迹相交起阻挡作用，长片状体侧因此称为叶片阻挡侧，短片状体与叶片3自由端旋转轨迹不相交能够让叶片自由通过，短片状体侧因此称为叶片通过侧，安装时叶片阻挡侧靠近内侧阻挡器4所阻挡叶片，短片状体侧远离内侧阻挡器4所阻挡叶片。参见图4，图5，图6，其中图4也是外侧上控制器叶片阻挡侧机构示意图，图5也是外侧上控制器叶片通过测机构示意图，所述外侧上控制器5包括两侧带翻边的长方形片状体，两侧翻边上有相互对应的孔，有一横轴两端或者叶片框架上横杆8穿过两侧的翻边上的孔，在两侧翻边之间的横轴上或者横杆8上相对转动连接有阻挡片9。此处不仅限于这种结构，如这种结构等同的结构也在本实用新型的保护范围之内。参见图7，图8，图9，其中图7也是外侧下控制器叶片阻挡侧机构示意图，图8也是外侧下控制器叶片通过测机构示意图，所述外侧下控制器6包括两侧带翻边的长方形片状体，两侧翻边上有相互对应的孔，有一横轴或者叶片框架下横杆8穿过两侧的翻边上的孔， 在长方形片状体上有一开口向下长方形缺口，在两侧翻边之间的横轴上或横杆8上相对转动连接有阻挡片9，横轴或横杆上部的阻挡片9背离长方形片状体转动时，不能起阻挡作用，不起阻挡作用的一侧为叶片通过侧，横轴或横杆上部的阻挡片9朝向长方形片状体转动时由于受长方形片状体的阻挡，这时起阻挡作用，阻挡叶片通过的一侧为叶片阻挡侧。此处不仅限于这种结构，如这种结构等同的结构也在本实用新型的保护范围之内。所述外侧下控制器包括两侧带翻边的长方形片状体，两侧翻边上有相互对应的孔，有一横轴两端或者叶片框架下横杆穿过两侧的翻边上的孔，在长方形片状体上有一开口向下长方形缺口，在两侧翻边之间的横轴上或横杆上相对转动连接有阻挡片，横轴或横杆上部的阻挡片9背离长方形片状体转动时，不能起阻挡作用，不起阻挡作用的一侧为叶片通过侧，横轴或横杆上部的阻挡片9朝向长方形片状体转动时由于受长方形片状体的阻
5挡，这时起阻挡作用，阻挡叶片通过的一侧为叶片阻挡侧。此处不仅限于这种结构，如这种结构等同的结构也在本实用新型的保护范围之内。所述叶片3为平板形状。所述框架端部用钢拉索10与传动轴2顶端相连接。本实用新型的垂直轴风力机的工作原理是参见图2、图3，图中的一排箭头代表自然风，当风朝图2中的叶片吹来时，左侧叶片3会迅速依靠安装在叶片背面的内侧控制器4的长片状体上即叶片阻挡侧，这会使左侧叶片3的全面接受风力全压，与此相反，因为内侧控制器4安装在右侧叶片正面因此在图中的风力作用下不对右侧叶片3进行控制，右侧叶片3会在风力的作用绕竖轴转动，理论上转动到与风力方向相平行的位置，感受压力为零压，这使得传动轴2产生更大的扭矩，可达到近乎完全接受风力的目的，是有效动力增加。即使由于转动惯性的作用下，右侧叶片3会绕竖轴7转动角度超过90度到达180度时， 在外侧上控制器5和外侧下控制器6的叶片阻挡侧作用下不再继续转动，这样就不会使右侧叶片3绕竖轴7转动360度到内侧控制器4的前面接受风力。当风力达到本实用新型所设定的风机能够承受的临界点事，左侧受力叶片3就会压动内侧控制器4的弹簧压缩让叶片3通过内侧控制器4，化解了风力的压力避开超大风力的破坏性袭击，从而保护风机不受破坏，通过内侧控制器4的左侧叶片会绕着转动轴转动，当到达180度时，碰撞外侧上控制器5和外侧下控制器6的叶片通过侧，这使叶片3压着外侧上控制器5的阻挡片向上抬起和外侧下控制器6的阻挡片向下翻转，让叶片通过，恢复叶片到原始位置。
权利要求1.一种垂直轴风力机，包括基座，传动轴，叶片，传动轴下端通过轴承安装于基座上， 传动轴上部与多个由横杆和竖轴组成的叶片框架固定连接，叶片具有正面、背面、固定旋转端、和自由端，正面为风机不工作状态下正对传动轴轴线顺时针方向的面，背面为正面相反侧的面，固定旋转端是指与叶片框架相连接的部分，自由端是指与固定旋转端相对的侧端， 其特征在于所述叶片框架成对设置且每对叶片框架分别处于传动轴线的相对两侧，叶片框架的竖轴通过轴承连接在上、下横杆上，叶片固定旋转端与叶片框架的竖轴连接且叶片与上、下横杆之间有空隙，在传动轴上固定有控制叶片转动的内侧控制器，内侧控制器均位于叶片的背面或正面，内侧控制器分为叶片阻挡侧和叶片通过侧，叶片阻挡侧靠近内侧阻挡器所阻挡叶片，叶片通过侧远离内侧阻挡器所阻挡叶片，每个叶片框架的上横杆竖轴外侧安装有控制叶片转动的外侧上控制器，每个叶片框架的下横杆竖轴外侧安装有控制叶片转动的外侧下控制器，外侧上控制器和外侧下控制器均分为叶片阻挡侧和叶片通过侧，外侧上控制器和外侧下控制器的叶片阻挡侧均安装在叶片的正面或背面，并且与内侧控制器的叶片阻挡侧安装在叶片的不同面。
2.如权利要求1中的垂直轴风力机，其特征在于所述内侧控制器包括两个具有 30° -90°夹角并且长度不等的长方形片状体和一个两端分别固定在两个片状体上的弹簧，长片状体与叶片自由端旋转轨迹相交起阻挡作用，长片状体侧因此称为叶片阻挡侧，短片状体与叶片自由端旋转轨迹不相交能够让叶片自由通过，短片状体侧因此称为叶片通过侧，安装时叶片阻挡侧靠近内侧阻挡器所阻挡叶片，叶片通过侧远离内侧阻挡器所阻挡叶片。
3.如权利要求1中的垂直轴风力机，其特征在于所述外侧上控制器包括两侧带翻边的长方形片状体，两侧翻边上有相互对应的孔，有一横轴两端或者叶片框架上横杆穿过两侧的翻边上的孔，在两侧翻边之间的横轴上或者横杆上相对转动连接有阻挡片，阻挡片背离长方形片状体转动时，不能起阻挡作用，不起阻挡作用的一侧为叶片通过侧，阻挡片朝向长方形片状体转动时由于受长方形片状体的阻挡，这时起阻挡作用，阻挡叶片通过的一侧为叶片阻挡侧。
4.如权利要求1中的垂直轴风力机，其特征在于所述外侧下控制器包括两侧带翻边的长方形片状体，两侧翻边上有相互对应的孔，有一横轴两端或者叶片框架下横杆穿过两侧的翻边上的孔，在长方形片状体上有一开口向下长方形缺口，在两侧翻边之间的横轴上或横杆上相对转动连接有阻挡片，横轴或横杆上部的阻挡片背离长方形片状体转动时，不能起阻挡作用，不起阻挡作用的一侧为叶片通过侧，横轴或横杆上部的阻挡片朝向长方形片状体转动时由于受长方形片状体的阻挡，这时起阻挡作用，阻挡叶片通过的一侧为叶片阻挡侧。
5.如权利要求1中的垂直轴风力机，其特征在于所述叶片为平板形状。
6.如权利要求1中的垂直轴风力机，其特征在于所述框架端部用钢拉索与传动轴顶端相连接。
7.如权利要求1中的垂直轴风力机，其特征在于所述叶片框架为4-8个。
专利摘要本实用新型公开了一种垂直轴风力机。本实用新型包括基座，传动轴，叶片，传动轴下端通过轴承安装于基座上，传动轴上部与多个由横杆和竖轴组成的叶片框架固定连接，其中，叶片框架成对设置且每对叶片框架分别处于传动轴线的相对两侧，叶片框架的竖轴通过轴承连接在上、下横杆上，叶片固定旋转端与叶片框架的竖轴相转动连接且叶片与上、下横杆之间有空隙，在传动轴上固定有控制叶片转动的内侧控制器，每个叶片框架的竖轴外侧的上、下横杆上分别安装有控制叶片转动的外侧上控制器和外侧下控制器。本实用新型中的垂直轴风力机结构简单、方便实施、风能利用率大。
文档编号F03D3/06GK202148981SQ20112020253
公开日2012年2月22日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者张东丽, 张文献, 王付生, 王敬磊 申请人:王付生