本实用新型涉及一种风力发电机机组，更具体地说，本实用新型涉及一种垂直轴风力发电机机组。
背景技术：
尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向。垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。对于垂直轴风力发电机的叶片而言，在运行的过程中总会存在做正功的区间和做负功的区间，通常的做法是将风机叶片制作为流线型而减少叶片处于负功区时所做的负功，然而此种设置方式效果并不显著，致使发电机机组对风能的利用效率很难提升。传统的风力发电机机组，一组叶片只驱动一个发电机，即一拖一，当风速低时，叶片组转速过低，无法驱动发电机发电，这使风力发电站只能建造在风大的地区，且无法保证持续供电，而当发电机故障时只能全部停机检修，造成供电中断。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种垂直轴风力发电机机组，其通过改变风机叶片的结构显著减小了叶片处于负功区时所做的负功，提高了风能的利用效率，并且其改变了叶片组与多台发电机的连接方式，解决了现有技术中所存在的低风速无法发电以及发电机故障时只能停机检修的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
一种垂直轴风力发电机机组，包括叶片组、齿轮箱和发电机；
所述叶片组包括垂直轴、连接机构和若干风机叶片；所述风机叶片包括固定叶片和活动叶片，所述固定叶片包括主叶片和副叶片，所述主叶片和所述副叶片之间具有间距，所述活动叶片可转动的设置在所述主叶片和副叶片之间，所述活动叶片在主叶片和副叶片之间转动而使叶片具有以下两种状态：一种状态是活动叶片压紧在副叶片上使得活动叶片和固定叶片构成密封的非对称翼型叶片整体，另一种状态是所述活动叶片转动远离副叶片并与副叶片之间具有最大气流通道；所述固定叶片与连接机构固定连接，所述活动叶片与所述连接机构转动连接，所述连接机构固定连接于所述垂直轴上而使所述若干风机叶片以所述垂直轴轴线上的点为圆心呈圆形阵列；
所述齿轮箱包括主动轴、传动轴以及从动轴，主动轴与所述垂直轴固定连接，传动轴由上至下依次设有第一传动齿轮和第二传动齿轮，其中，主动轴上的主动齿轮与所述第一传动齿轮增速传动啮合，所述第二传动齿轮与从动轴上的从动齿轮增速传动啮合，从动轴下端的主动锥齿轮同时与三个从动锥齿轮增速传动啮合，每个从动锥齿轮的锥齿轮轴分别通过一个离合机构与一个发电机的主轴相连。
相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
此发电机组通过改变风机叶片的结构显著减小了叶片处于负功区时所做的负功，提高了风能的利用效率，并且本实用新型可实现低风速起动，可适用地区更广，并且该发电机组可根据不同风速风力选择搭载不同数量的发电机；尤其是当其中一台发电机故障时可保证其余发电机仍可正常使用，而无需全部停机检修，保证发电的持续性。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为一种垂直轴风力发电机机组的结构示意图；
图2为风机叶片结构示意图。
图3为A处的放大视图。
图4为齿轮箱内部齿轮排布示意简图。
说明书附图中的附图标记包括：垂直轴110、风机叶片120、主叶片121、副叶片122、活动叶片123、限位柱124、上连接机构131、下连接机构132、活动导槽133、齿轮箱200、主动轴201、主动齿轮202、第一传动齿轮205、传动轴204、第二传动齿轮205、从动齿轮206、从动轴207、主动锥齿轮301、从动锥齿轮302、锥齿轮轴303、发电机400。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步阐述：
结合图1和图4，本实用新型提出了一种垂直轴110风力发电机400机组，包括叶片组、齿轮箱200和发电机400；所述叶片组包括垂直轴110、连接机构和若干风机叶片120；所述风机叶片120包括固定叶片和活动叶片123，所述固定叶片包括主叶片121和副叶片122，所述主叶片121和所述副叶片122之间具有间距，所述活动叶片123可转动的设置在所述主叶片121和副叶片122之间，所述活动叶片123在主叶片121和副叶片122之间转动而使叶片具有以下两种状态：一种状态是活动叶片123压紧在副叶片122上使得活动叶片123和固定叶片构成密封的非对称翼型叶片整体，另一种状态是所述活动叶片123转动远离副叶片122并与副叶片122之间具有最大气流通道；所述固定叶片与连接机构固定连接，所述活动叶片123与所述连接机构转动连接，所述连接机构固定连接于所述垂直轴110上而使所述若干风机叶片120以所述垂直轴110轴线上的点为圆心呈圆形阵列；
所述齿轮箱200包括主动轴201、传动轴204以及从动轴207，主动轴201与所述垂直轴110固定连接，传动轴204由上至下依次设有第一传动齿轮203和第二传动齿轮205，其中，主动轴201上的主动齿轮202与所述第一传动齿轮203增速传动啮合，所述第二传动齿轮205与从动轴207上的从动齿轮206增速传动啮合，从动轴207下端的主动锥齿轮301同时与三个从动锥齿轮302增速传动啮合，每个从动锥齿轮302的锥齿轮轴303分别通过一个离合机构与一个发电机400的主轴相连。
当叶片处于正功区时，活动叶片123全部关闭，使叶片风阻达到最大而充分利用风能使垂直轴110旋转；当叶片处于负功区时，部分空气穿过因活动叶片123打开而形成的通道，使叶片所受风阻显著减小，并且当叶片形状为特殊气动设计时，穿过通道的空气流经副叶片122而产生部分升力，可对垂直轴110旋转做正功，而进一步提高了风能的利用效率。齿轮箱200起到了增速及传动作用，使锥齿轮轴303的转速大于垂直轴110转速，锥齿轮轴303通过离合机构与发电机400的主轴相连可通过控制离合机构控制发电机400的拖断，使风小时一组叶片带动一台发电机400，风大时，一组叶片同时带动两台或三台发电机400。
此发电机400组通过改变风机叶片120的结构显著减小了叶片处于负功区时所做的负功，提高了风能的利用效率，并且本实用新型可实现低风速起动，可适用地区更广，并且该发电机400组可根据不同风速风力选择搭载不同数量的发电机400；尤其是当其中一台发电机400故障时可保证其余发电机400仍可正常使用，而无需全部停机检修，保证发电的持续性。
优选的是，所述传动轴204设置为与主动轴201相互平行的三根，且所述主动轴201与从动轴207呈上下分布且同轴设置。采用这种方案可使变速箱内齿轮运转稳定，并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求选用一根、两根或更多根传动轴204。
优选的是，所述主动齿轮202和第一传动齿轮203均位于机壳的上安装腔内，所述第从动齿轮206和第二传动齿轮205均位于机壳的下安装腔内。采用这种方案可以使各齿轮轴的支撑更加稳定，并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求选用其它支撑固定方式。
优选的是，所述连接机构包括设置于所述固定叶片底部的下连接机构132和设置于所述固定叶片的顶部的上连接机构131，所述下连接机构132和上连接机构131之间对应的开设有三组活动导槽133，所述活动叶片123的底部和顶部均对应设置有三组分别仅能在所述三组活动导槽133内活动的限位柱124，所述三组活动导槽133在平面上成三角形分布。
活动叶片123的可转动设置，是这样实现的：在所述固定叶片底部，即所述主叶片121和副叶片122的底部之间设置有下连接机构132，所述固定叶片的顶部，即所述主叶片121和副叶片122的顶部之间设置有上连接机构131，所述下连接机构132和上连接机构131上均彼此对应的开设有三组活动导槽133，所述活动叶片123的底部和顶部均对应设置有三组分别仅能在所述三组活动导槽133内活动的限位柱124，所述三组活动导槽133在平面上成三角形分布，活动叶片123通过设置在活动叶片123上的限位柱124可转动的被主叶片121和副叶片122之间的下连接机构132和上连接机构131上设置的活动导槽133限定在活动导槽133的范围内，从而使得活动叶片123可在活动导槽133内转动，即活动叶片123可在主叶片121和副叶片122之间转动；所述上连接机构131和所述下连接机构132均为连接板，所述连接板通过螺钉或者销轴固定连接在主叶片121和副叶片122上。
上述方案中，如图2和图3所示，图中给出活动叶片123在不同位置时的状态，活动叶片123通过设置在活动叶片123上的限位柱124可转动的连接在主叶片121和副叶片122之间的下连接机构132和上连接机构131上设置的活动导槽133的范围内，这样活动叶片123在不同转动位置受到不同风力作用时，可以自由转动，从而使主叶片121和副叶片122在特定的位置作为一个整体或者分开独立工作，以利用或者消除不利风力对发电效率的影响，具体消除影响的过程及原理见图-图及下文分析；由于活动叶片123能够压紧在固定叶片上使得固定叶片和活动叶片123构成密闭的非对称翼型叶片整体，因此在叶片的弦线方向与空气流动方向相同时，叶片的升力不为零，从而驱动叶片围绕转轴继续转动，可以有效克服叶片本身的自重，减小空气做功的阻力，进而提高风能利用效率。
优选的是，离合机构为电磁离合器。电磁离合器的离合由控制系统控制，控制系统有手动控制及自动控制两种模式，自动控制模式可采集风速计的信号，并根据实时风速控制电磁离合器的离合。采用这种方案具有使发电机400组可根据风力风速自动控制拖断电机数，以所能达到的最高效率实现对风能的利用的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本实用新型时，可以根据使用者需求选用其它控制方式。
优选的是，所述发电机400为永磁半直驱发电机400，永磁电机没有运行转速下限，使得切入风速可以很低，而半直驱发电机400组齿轮箱200变比小，减少了传动损耗，提高了发电效率。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。