可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力的制造方法

可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，包括输出轴、与所述输出轴固定连接带动所述输出轴转动的支撑架、通过转轴转动安装在所述支撑架上并推动所述支撑架带动所述输出轴转动的叶片、调整所述叶片攻角的调攻角装置、以及带动所述调攻角装置转动对风的对风装置；所述调攻角装置包括至少一个安装在所述对风装置上且成标准圆形的调攻角导轨、以及至少一个调攻角曲柄（8);所述调攻角导轨围绕所述输出轴的轴线设置；所述叶片转动连接于所述支撑架上，所述调攻角曲柄（8)的一端与所述叶片固定连接，另一端滑动设置在所述调攻角导轨上。本发明可有效提局风能利用率、制造容易、成本较低、方便保养。
【专利说明】可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机

【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种垂直轴风力机，尤其涉及一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机。

【背景技术】
[0002]当前广泛使用的风力发电机等风能机械绝大多数为水平轴式结构，它具有技术成熟、结构简单和效率较高等优点，成为现阶段商业运行的主要机型。但水平轴风能机械也存在叶尖速高、噪音较大，不宜安装在人口较多区域；发电机和塔架处在叶片扫描区域中，造成截风面损失；发电机安放位置较高，增加支架成本费用；叶片运动方向与风向垂直，叶片转一周只能一次性截留风能等不足。
[0003]而垂直轴的风能机械从理论上虽然可以克服以上不足，但却存在技术理论不成熟、结构较复杂和风能利用率不高等问题。从结构上分析，大部分属于阻力型叶片结构，尖速比小于1，故效率较低；虽然之后出现了一些升力型的垂直轴风力机械，但与普通阻力型风机一样，它们的叶片都是固定安装在支撑架上。运转中叶片与风的攻角不断变化，在一个运转圆周内仅有约1/3圆周产生驱动力矩，另有约1/3圆周产生阻力力矩，还有约1/3圆周是过度阶段。以上这些不足是影响垂直轴风力机械效率的重要因素。
[0004]于是，出现了较多在运转中可以改变叶片攻角的垂直轴风力机的设计，但皆因攻角调整范围较小，不能任意角度转动叶片；调攻角机构复杂，调攻角时耗能大、磨损多；有的还需配凸轮连杆、齿轮、电机等复杂调节机构；以及生产困难、维护麻烦和运行成本高等因素未能投入使用。


【发明内容】

[0005]本发明要解决的技术问题在于，提供一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，包括输出轴、与所述输出轴固定连接带动所述输出轴转动的支撑架、转动地安装在所述支撑架上并推动所述支撑架带动所述输出轴转动的叶片、调整所述叶片攻角的调攻角装置、以及带动所述调攻角装置转动对风的对风装置；
[0007]所述调攻角装置包括至少一个安装在所述对风装置上且呈标准圆形的调攻角导轨、以及至少一个调攻角曲柄；所述调攻角导轨围绕所述输出轴的轴线设置；所述叶片转动地连接于所述支撑架上，所述调攻角曲柄的一端与所述叶片固定连接，另一端滑动设置在所述调攻角导轨上；所述调攻角曲柄的一端在所述调攻角导轨上滑动时，另一端带动所述叶片转动且在转动中所述叶片的调攻角角度恒定。
[0008]优选地，所述对风装置包括可转动设置在所述输出轴外围的转盘、以及带动所述转盘转动的对风机构；所述调攻角导轨以输出轴为圆心、转动的安装在所述转盘上。
[0009]优选地，所述转盘上还设置有用于推动调攻角导轨在所述转盘上绕输出轴转动的调攻角机构，所述调攻角导轨的圆心为偏心地围绕所述输出轴(I)的轴线设置。
[0010]优选地，所述驱动调节机构包括间隔设置在所述调攻角导轨上的三个或三个以上滑柱、设置在调攻角导轨上的螺母推板、连接螺母推板的螺杆以及连接螺杆的电机；所述转盘上设置有与所述滑柱相对应的弧形滑槽，所述弧形滑槽包括以输出轴为圆心的多段圆弧形凹槽，或者为整个的圆形的凹槽，所述滑柱对应的设置在所述弧形滑槽中，所述滑柱与所述弧形滑槽滑动配合；所述叶片为升力型叶片，包括圆头型前端及尖形后端，所述叶片的圆头型的前缘在运转中保持在上风位置。
[0011]优选地，所述叶片还包括用于转动连接所述支撑架的转轴，所述调攻角曲柄的一端与所述转轴连接；所述转轴还刚性连接有与所述叶片弦线相平行的导角副柄；在所述转盘上、位于调攻角导轨一侧设置有与所述导角副柄滑动配合的导角滑块。
[0012]优选地，所述至少一个调攻角导轨包括第一、第二调攻角导轨，所述第一、第二调攻角导轨为内凹导轨，所述第一、第二调攻角导轨的凹槽的深度不等，所述第一、第二调攻角导轨的圆心不重合；所述至少一个调攻角曲柄包括相互垂直的第一、第二调攻角曲柄，所述第一、第二调攻角曲柄分别与所述第一、第二调攻角导轨移动的配合；或者，
[0013]所述至少一个调攻角导轨为一个内凹导轨，所述调攻角导轨内可转动地设置有一个浮动圆环，所述浮动圆环与所述调攻角导轨具有共同圆心，所述浮动圆环上还设置有按所述叶片数等分而设置的插孔，所述调攻角曲柄的末端设置于所述插孔中、并由所述叶片驱动所述调攻角曲柄带动浮动圆环一起转动
[0014]优选地，所述叶片之间设置有导流装置，以令流经所述导流装置后的气流改变方向成为偏向气流，所述偏向气流推动所述转盘下风位的叶片圆头端，并使下风位叶片产生驱动力矩。
[0015]优选地，所述导流装置包括弧形导流板、连接在弧形导流板上下两端的卡板及连杆；所述连杆穿透上下卡板，所述连杆的下端转动连接在输出轴上，所述连杆的上部固定连接对风机构；所述对风机构为风尾舵；或者，
[0016]所述对风机构包括使垂直轴风力机整体进行顺风摆动的摆动机构，所述摆动机构包括固定连接在转盘一侧的轴套，以及一端设置于轴套中、另一端固定的摆动轴。
[0017]优选地所述转盘为平面转盘，所述调攻角导轨为平面装置，并转动地安装在所述平面转盘上，所述支撑架与所述平面转盘平行，所述叶片的轴线与所述支撑架相垂直设置；或者，
[0018]所述叶片的轴线与所述支撑架形成一定夹角，所述叶片呈V型布局，此时，所述调攻角曲柄的一端滑动设置在所述调攻角导轨上，另一端通过销轴与所述叶片的转轴进行铰链连接。
[0019]优选地，所述转盘为球面转盘，所述调攻角导轨上的滑柱设置在所述球面转盘上表面的弧形滑槽中、并围绕以输出轴为圆心的所述弧形滑槽转动，所述叶片的轴线与所述支撑架形成一定夹角，所述叶片为V型布局。
[0020]本发明的有益效果在于:本发明中由叶片中轴线延长段刚性连接一调攻角曲柄，调攻角曲柄向下插入一个圆型的调攻角导轨转动配合，在转动过程中叶片可两次截留风能。本风力机调攻角导轨可由电机带动适时改变位置，从而引导调攻角曲柄和叶片摆动，进而改变叶片的迎风攻角，使叶片在圆周的绝大多数位置都能产生驱动力矩，提高风能利用率。
[0021]本风力机叶片呈流线型(或其它具有一定翼型的直叶片)剖面，叶片圆头型的前缘在运转中一直保持在上风位置，并巧妙地使叶片在工作圆周的迎风前、后半周均能获得升力型力矩，叶片转动一周能两次截留风能，故本发明属升力型风力机。
[0022]叶片呈V型布局设计，叶片上部分较大的开口可增强风能利用率；叶片的下部、靠近转轴附近有利安装调攻角装置及调攻角机构，由于紧靠转轴，使转动半径减到最小、运行路径缩短，必然降低了调攻角装置中各部件的磨耗，简化了设计和制作。
[0023]虽然是垂直轴风力机，但仍需对风偏航装置。因叶片呈V型布局设计，调攻角曲柄、调攻角导轨设置在球面型圆盘上；球面圆盘的下风半圆外侧连接尾舵，起到对风偏航作用，引导调攻角装置和叶片随时选择最佳风向位置。
[0024]采用叶片中轴直接连接调攻角曲柄在调攻角导轨上滑动来转动叶片，使叶片转动自由度大(超过360°，满足任意角度的设定)且更精确；从结构上分析，无需更多运动副。故具有结构简单、制造容易、成本较低；运行中控制简单、故障率较低，保养维护费用较少等优点。
[0025]由于发电机等负荷安装在风力机最下部，大大降低了支撑高度。甚至可以免除支撑架，将发电机等负荷直接安装在建筑物或山体顶部，大大减少了成本和方便维护保养。

【专利附图】

【附图说明】
[0026]下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中:
[0027]图1是本发明的风力机结构示意图；
[0028]图2是本发明的风力机工作原理示意图；
[0029]图3是本发明的风力机对风偏航系统工作原理示意图；
[0030]图4是本发明的风力机一种导向副柄结构及工作原理示意图；
[0031]图5是本发明的风力机一种由销轴链接的活动导向曲柄结构示意图；
[0032]图6是本发明的风力机H型叶片布局示意图；
[0033]图7是本发明的风力机结构直观图；
[0034]图8是本发明的风力机采用双调攻角滑槽的结构示意图；
[0035]图9是本发明的风力机叶片动力原理图；
[0036]图10是本发明的风力机采用下风式结构示意图；
[0037]图11是本发明的风力机一种由浮动圆环铰连调攻角曲柄滚轮的结构示意图；
[0038]图12是图1lb中A部的局部放大示意图。

【具体实施方式】
[0039]为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0040]图1、图7示出了本发明的一个优选实施例的结构示意图，本实施例中该可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机为一种二组叶片4的风力机，图1a是俯视图、图1b是正视图；其中，叶片4的数量可以根据需要进行任意设置。本发明的风力机包括叶片4、支撑架
3、输出轴1、调攻角装置、对风装置、导流装置等。
[0041]该输出轴I插入机架轴套2中独立转动，输出轴I的上端刚性连接支撑架3，叶片4下部通过叶片轴线5呈V型布局并由转轴连接在支撑架3外端；叶片4的顶部可设置加固环25 (见图7)，该加固环25能够起到增加叶片4强度的作用。
[0042]叶片4的翼型剖面为流线型，叶片4的前缘6为圆头、后部为尖形的直叶片；叶片4的中弧线与弦线7重合(见图2)，故亦称对称翼型(或其它有利在上、下风半圆都能获得同方向力矩的不对称翼型)；叶片轴线5设置在叶片4截面压力中心附近的弦线7上，叶片轴线5下端约垂直刚性连接与叶片弦线7约呈90°的调攻角曲柄8，调攻角曲柄8末端垂直向下装有滚轮9 ;在叶片轴线5下端、调攻角曲柄8上部还垂直刚性连接与叶片弦线7平行(或与调攻角曲柄8有约呈90° )的导角副柄10 (见图4、图7)。
[0043]见图1、图2、图7，本实施例的风力机调攻角装置包括安装在球面转盘11上面的圆形调攻角导轨、调攻角曲柄和驱动调节结构，本实施例中，该调攻角导轨为调攻角滑槽13，可理解的，在其他一些实施例中，该调攻角导轨可为调攻角单轨，相应的调攻角曲柄8为与该调攻角单轨配合的爪形件。图1a中，输出轴I的圆心与标准圆形调攻角滑槽13的圆心16两者偏心设置；调攻角滑槽13可转动地放置在球面转盘11上；调攻角滑槽13的直径约与叶片轴线5的延长线在球面转盘11上转动所划的圆一致。由于调攻角曲柄8下部末端的滚轮9安放在圆形调攻角滑槽13中滚动旋转，此结构使一个工作圆周中所有位置的叶片4均保持相同攻角，产生恒定的输出力矩。图中可见，球面形转盘11更有利标准圆调攻角滑槽13左右转动来调节叶片攻角，可理解的，其他一些实施例中，该球面装盘也可为锥形装盘或平面装盘。
[0044]所述调攻角导轨上设置有滑柱40，所述转盘上设置有与所述滑柱40相对应的弧形滑槽41，所述弧形滑槽41包括以输出轴I为圆心的多段圆弧形凹槽，或者为整个的圆形的凹槽，所述滑柱40对应的设置在所述弧形滑槽41中。
[0045]本实施例中，在调攻角滑槽13下面、及在以输出轴I为圆心的适当直径的圆周上刚性连结3个(或3个以上)的滑柱40，每个滑柱40插入设置在球面转盘11上面、与安放滑柱40相同直径的圆周上、及相应的一段弧形滑槽41中滑动配合；在调攻角滑槽13 —侧的适当位置刚性连结可由电机14转动螺杆15而推(拉)动的螺母推板17。
[0046]由于调攻角滑槽13下面多个滑柱40和与之滑动配合的弧形滑槽41均设置在以输出轴I为圆心、相同半径圆周上，当电机14转动螺杆15、推(拉)动螺母推板17移动时，即可带动调攻角滑槽13整体绕输出轴I转动(见图2a);当调攻角滑槽13的位置发生改变后，使滚轮9带动调攻角曲柄8和叶片4绕叶片轴线5产生新的摆动角度，达到同步调节工作圆周所有位置的叶片4攻角、改变风力机力矩和转速的目的。
[0047]这种结构的好处在于:叶片4在一个工作圆周的迎风上、下半圆的相交位置不需改变攻角角度，从而减少了叶片攻角变化带来的阻力，使运转平稳、转速提高。当然，圆形调攻角滑槽13和滚轮9如改用磁悬浮技术滑动配合可减少转动阻力。
[0048]见图1、图2、图7，本实施例中风力机对风装置包括球面型转盘11及对风机构，本实施例中该对风机构为风尾舵12 ;导流装置包括弧形导流板20、倒L型连杆18、卡板19。球面型转盘11通过轴承套装在机架轴套2外面并可绕轴线I独立转动；球面转盘11的球面形状的圆心和半径是由滚轮9在一个横截面上的三个摆动位置而形成；球面型转盘11下风半圆边缘外连接一种形状较窄、并沿叶片4外侧向上延伸到叶片上端的风尾舵12，风尾舵12水平上缘向输出轴圆心I的方向刚性连接一端垂直插入支撑架3上面、与输出轴同圆心的凹坑21内的倒L形连杆18 ;在倒L形连杆18垂直段的叶片高度内装有卡板19，在卡板19之间嵌装数片向下风半圆的叶片旋转方向弯曲的弧形导流板20。由于倒L形连杆18下端垂直插入凹坑21的滚动轴承中、上端与风尾舵12为刚性连接，故导流板20和球面转盘11可由风尾舵12牵引同步摆动，应对风向的变化。当然，导流板20也可以采用电子传感等其他技术方式调节角度、以及其它安装固定方法，从而减小风尾舵重量或可弃用L形连杆。
[0049]图2为I组叶片在6个不同位置攻角的角度及适时调整叶片攻角的工作过程。见图2a，由于滑柱40插入弧形滑槽41中滑动，当电机14转动螺杆15、进而拉动螺母推板17，使调攻角滑槽13绕输出轴I逆时针转动。此时在调攻角滑槽13中滚动的滚轮9的带动下，调攻角曲柄8和叶片4绕叶片轴线5摆动，将工作圆周所有位置的叶片4攻角同步调整为较大的负攻角，图上攻角约-20°。此时叶片4在工作圆周迎风前半周(图2a左边)产生逆时针方向驱动力矩；当叶片4转动到工作圆周迎风后半周(图2a右边)时，叶片4仍为相同攻角，图上攻角约-20°。但由于弧形导流板20的引导，使风改变向叶片4旋转方向流动(见图9)，根据空气动力原理，在下风半圆的叶片4同样产生逆时针方向驱动力矩。
[0050]如图2b，当风力机需要减小转速或力矩时，由电机14转动螺杆15、推动螺母推板17，使调攻角滑槽13绕输出轴I顺时针方向转动。此时，位置发生变化的调攻角滑槽13引导滚轮9和调攻角曲柄8以叶片轴线5为圆心带动工作圆周，该叶片4产生新的摆动角度，将叶片4的迎风攻角适当变小，在工作圆周的迎风前、后半圆位置迎风攻角均减少到约-12°，叶片4在工作圆周中产生逆时针方向的力矩随之减少，转速有所降低。
[0051]由此可见，本发明风力机的流线型叶片4的圆头前缘6—直保持在上风方向，并在一个工作圆周中有两次工作过程，几乎在圆周的所有位置上都能产生同向驱动力矩，并可根据负荷需求适时调整转速和力矩，提高了风能利用率，能够更广泛适应不同负荷的需求。图中显示，叶片4仅在图中最高和最低点位置附近时才不产生驱动力矩。
[0052]图3说明本发明的风力机在风向改变时对风装置的工作过程。图3a中当风向来自图左侧(见实线箭头)时，此时，对风尾舵12与风向平行，使球面型转盘11静止不动、调攻角滑槽13处于适当位置，叶片4具有输出驱动力矩的有利攻角；当风向转变到图3a左下角(见虚线箭头)时，对风尾舵12受风力推动向上抬升，并带动球面转盘11、调攻角滑槽13和弧形导流板20等以输出轴I为圆心一并转动到图3b的位置，当对风尾舵12与风向平行时停止转动。从图3b可见，尽管风向已转变约45° (见实线箭头)，相应的调攻角滑槽13和弧形导流板20等也随之转动，但叶片4的迎风攻角并未改变，仍然输出相同的力矩。所以，本发明的风力机可以自动准确适应各方向来风，在风向变化时完全不影响风力机的正常运行。
[0053]当然，对风机构还可采用其他结构形式，例如，图10是本发明的风力机采用下风式结构示意图。该对风机构包括使垂直轴风力机整体进行顺风摆动的摆动机构，该摆动机构包括固定连接在转盘上风边缘一侧的轴套33，以及一端设置于轴套中、另一端固定的摆动轴34。此结构弃用了凤尾舵，可简化结构。
[0054]图4说明本实施例的风力机一种导向副柄结构及工作原理。见图4a左侧所示，在叶片4转到图中最左侧位置，当滚轮9、叶片轴线5和输出轴I三点在一条直线上时，此刻滚轮9可以不受调攻角滑槽13的约束以叶片轴线5为轴心出现滞后或前摆的情况(见箭头)。当叶片继续向前转动到图4a左下角位置，可能出现两种攻角:图中点划线表现的叶片是因滚轮9前摆形成的角度，此为有害攻角；图中实线表现的叶片是因滚轮9滞后形成的角度，此为有利攻角。
[0055]为克服以上不足，需要在滚轮9、叶片轴线5和输出轴I三点在一条直线上时，将叶片4向正确的攻角“拨动” 一下。即:在叶片轴线5下端、调攻角曲柄8上面垂直刚性连接与叶片弦线7约平行(或其它与调攻角曲柄8垂直、能避免三点共线的合理角度)的导角副柄10 (见图4、图1、图7)，并在球面转盘11上面、调攻角滑槽13边上的适当位置设置导角滑块22与导角副柄10滑动配合(见图4b)。见图4a右侧，当叶片处在三点的直线附近的位置时，导角副柄10与导角滑块22滑动接触，由于导角滑块22的阻挡迫使叶片4摆动到适当的角度；当滚轮9越过该有害位置、导角副柄10和导角滑块22脱离接触后，滚轮9和调攻角曲柄8将再度起到引导叶片攻角的作用(见图4a右上角、图4b)。见图2，导角滑块22在球面转盘11上的左、右侧所设的位置有所不同。
[0056]图5是本发明采用另一种调攻角曲柄8的设计，调攻角曲柄8为一种活动连接导向曲柄8的结构示意图。前面所述的V型布局叶片4的风力机因调攻角曲柄8是刚性垂直与叶片轴线5相接，使调攻角滑槽13等必须设置在与调攻角曲柄8近似平行的球锥斜面上，此种布局可能给调攻角装置的制作和安装带来不便。为此，提出一种将叶片轴线5与调攻角曲柄8的刚性联接改为通过销轴23铰链连接而成；将调攻角滑槽13设计为平面装置并安装在平面转盘24上工作。此种连接方法可使调攻角曲柄8绕销轴23上下摆动，仍然可由调攻角曲柄8带动叶片4绕叶片轴线5转动来调整攻角。
[0057]图6是一种H型布局的风力机，具有结构简单、制作容易的特点。但存在调攻角滑槽直径较大，滚轮9转动路径较长，可能增加滚轮9磨耗。如果采用磁悬浮技术让滚轮与调攻角滑槽滑动配合，可减少摩擦阻力。
[0058]当然，叶片布局也可呈倒V型、H型、U型、Φ型等。
[0059]图8是本发明的风力机采用双调攻角曲柄配合双调攻角滑槽结构示意图。图8a说明I组叶片在工作圆周的八个不同位置的工作过程；此结构免去了调攻角副柄10和导角滑块22，简化了结构。图8中，叶片转轴5下端约垂直刚性连接互成约90°的两个调攻角曲柄8。其中一个调攻角曲柄8末端垂直向下装有较高滚轮26，较高滚轮26安放在圆心为27的有较深调攻角滑槽28中滚动配合；另一个调攻角曲柄8末端垂直向下装有较短滚轮29，较短滚轮29安放在圆心为30的较浅调攻角滑槽31中滚动配合。见图8，较深调攻角滑槽28与较浅调攻角滑槽31为一整体设置在球面转盘11上，并由电机控制绕输出轴I整体左右转动来调节叶片4的攻角。
[0060]因较高滚轮26放入较深调攻角滑槽28调中滚动、较短滚轮29放入较浅调攻角滑槽31中滚动，使高、低滚轮各行其道、互不干扰；且由于两个调攻角曲柄8互成约90°，如果其中一个滚轮与叶片转轴5、输出轴I在一条直线上时，因另一个相差约90°的调攻角曲柄8必然与其自身的调攻角滑槽处于较小角度，故叶片4不会出现有害攻角。这种结构虽然弃用了调攻角副柄10和导角滑块22，但仍然能够稳定、准确地控制和调节叶片的攻角。
[0061]图11是本发明的风力机一种由浮动圆环铰连调攻角曲柄滚轮的结构示意图，此结构同样可以省略调攻角副柄10和导角滑块22，简化了结构。图11说明一种三组叶片风力机结构原理。一同参阅图11、图12，在调攻角滑槽13中安放一种具有与调攻角滑槽13共同圆心、并按叶片数等分而设置了插孔46的浮动圆环47，在浮动圆环47的内、外侧分别嵌装三个以上小轮48与调攻角滑槽13的内壁滚动配合，以减少转动阻力；当然，在其他一些实施例中，也可用其他转动方式，例如，磁悬浮等技术，只要达到使浮动圆环47可转动地设置在调攻角滑槽13中即可；每个调攻角曲柄8末端安装有滚轮9，并可转动地垂直向下插入浮动圆环47上相对应位置的插孔46中。由于滚轮9定位在浮动圆环47上对应的插孔46中，各个叶片调攻角曲柄8受到相互匀速拉(推)动，使叶片避开了有害攻角，达到弃用调攻角副柄10和导角滑块22的目的。
[0062]可以理解的，上述实施例的夹持装置的各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
[0063]可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，包括输出轴(I)、与所述输出轴(I)固定连接带动所述输出轴(I)转动的支撑架(3)、转动地安装在所述支撑架(3)上并推动所述支撑架(3)带动所述输出轴(I)转动的叶片(4)、调整所述叶片(4)攻角的调攻角装置、以及带动所述调攻角装置转动对风的对风装置； 所述调攻角装置包括至少一个安装在所述对风装置上且呈标准圆形的调攻角导轨、以及至少一个调攻角曲柄(8);所述调攻角导轨围绕所述输出轴(I)的轴线设置；所述叶片(4)转动地连接于所述支撑架(3)上，所述调攻角曲柄(8)的一端与所述叶片(4)固定连接，另一端滑动设置在所述调攻角导轨上；所述调攻角曲柄(8)的一端在所述调攻角导轨上滑动时，另一端带动所述叶片(4)转动且在转动中所述叶片(4)的调攻角角度恒定。
2.根据权利要求1所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述对风装置包括可转动设置在所述输出轴外围的转盘(11)、以及带动所述转盘转动的对风机构；所述调攻角导轨以输出轴(I)为圆心、转动的安装在所述转盘上。
3.根据权利要求2所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述转盘上还设置有用于推动调攻角导轨在所述转盘上绕输出轴(I)转动的调攻角机构，所述调攻角导轨的圆心为偏心地围绕所述输出轴(I)的轴线设置。
4.根据权利要求3所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述驱动调节机构包括间隔设置在所述调攻角导轨上的三个或三个以上滑柱(40)、设置在调攻角导轨上的螺母推板(17)、连接螺母推板(17)的螺杆(15)以及连接螺杆(15)的电机(14);所述转盘上设置有与所述滑柱(40)相对应的弧形滑槽(41)，所述弧形滑槽(41)包括以输出轴(I)为圆心的多段圆弧形凹槽，或者为整个的圆形的凹槽，所述滑柱(40)对应的设置在所述弧形滑槽(41)中，所述滑柱(40)与所述弧形滑槽(41)滑动配合；所述叶片(4)为升力型叶片，包括圆头型前端及尖形后端，所述叶片(4)的圆头型的前缘在运转中保持在上风位置。
5.根据权利要求2所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述叶片(4)还包括用于转动连接所述支撑架(3)的转轴，所述调攻角曲柄(8)的一端与所述转轴连接；所述转轴还刚性连接有与所述叶片(4)弦线相平行的导角副柄(10);在所述转盘上、位于调攻角导轨一侧设置有与所述导角副柄(10)滑动配合的导角滑块(22)。
6.根据权利要求2所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述至少一个调攻角导轨包括第一、第二调攻角导轨，所述第一、第二调攻角导轨为内凹导轨，所述第一、第二调攻角导轨的凹槽的深度不等，所述第一、第二调攻角导轨的圆心不重合；所述至少一个调攻角曲柄包括相互垂直的第一、第二调攻角曲柄，所述第一、第二调攻角曲柄分别与所述第一、第二调攻角导轨移动的配合；或者， 所述至少一个调攻角导轨为一个内凹导轨，所述调攻角导轨内可转动地设置有一个浮动圆环(47)，所述浮动圆环(47)与所述调攻角导轨具有共同圆心，所述浮动圆环(47)上还设置有按所述叶片数等分而设置的插孔(46)，所述调攻角曲柄(8)的末端设置于所述插孔(46)中、并由所述叶片驱动所述调攻角曲柄(8)带动浮动圆环(47)—起转动。
7.根据权利要求5或6所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述叶片之间设置有导流装置，以令流经所述导流装置后的气流改变方向成为偏向气流，所述偏向气流推动所述转盘下风位的叶片圆头端，并使下风位叶片产生驱动力矩。
8.根据权利要求7所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述导流装置包括弧形导流板(20)、连接在弧形导流板上下两端的卡板(19)及连杆；所述连杆穿透上下卡板(19)，所述连杆的下端转动连接在输出轴(I)上，所述连杆的上部固定连接对风机构；所述对风机构为风尾舵(12);或者， 所述对风机构包括使垂直轴风力机整体进行顺风摆动的摆动机构，所述摆动机构包括固定连接在转盘一侧的轴套(33)，以及一端设置于轴套中、另一端固定的摆动轴(34)。
9.根据权利要求5所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述转盘为平面转盘，所述调攻角导轨为平面装置，并转动地安装在所述平面转盘上，所述支撑架(3)与所述平面转盘平行，所述叶片(4)的轴线(5)与所述支撑架(3)相垂直设置；或者， 所述叶片(4)的轴线(5)与所述支撑架(3)形成一定夹角，所述叶片(4)呈V型布局，此时，所述调攻角曲柄(8)的一端滑动设置在所述调攻角导轨上，另一端通过销轴(23)与所述叶片的转轴进行铰链连接。
10.根据权利要求1-5任一项所述的可持续保持叶片有效攻角式垂直轴风力机，其特征在于，所述转盘为球面转盘(11)，所述调攻角导轨上的滑柱(40)设置在所述球面转盘上表面的弧形滑槽(41)中、并围绕以输出轴(I)为圆心的所述弧形滑槽(41)转动，所述叶片的轴线与所述支撑架形成一定夹角，所述叶片为V型布局。
【文档编号】F03D3/06GK104214042SQ201310213517
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年5月31日 优先权日:2013年5月31日
【发明者】李东林 申请人:李东林