叶片自动收放无负转矩竖轴式风力发电机的制作方法

本实用新型属于风力发电技术领域，具体涉及叶片自动收放无负转矩竖轴式风力发电机。

背景技术：

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。然而，现目前市面上出现的各种类型的风力发电机都只能在风力4-5级以上才能启动旋转发电，且风力密度利用率很低，只有13-14％。究其原因，现有的风力发电机结构设计存在一定的缺陷，当全部受风面在风力作用下发生转动时，总有1片或者2片叶片存在部分负转矩，从而对发电机转轴的转动产生阻力或内耗，削弱了转动距，启动风力要求就更高，减慢了转动轴的转动速度，必然减少发电量，降低了风力发电机的发电效率。因此，需要对现有的风力发电机的结构作进一步的改进。

技术实现要素：

本实用新型目的是：旨在提供叶片自动收放无负转矩竖轴式风力发电机，不仅启动风力由4-5级降至2-3级，大大增加了年发电时间；而且可以避免负转矩的产生，在同等风力下可提高转速，提升发电功率，大大提升风力发电机的发电效率，可增加200％的年发电量。

为实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：

叶片自动收放无负转矩竖轴式风力发电机，包括可固定安装在地面上的立柱，所述立柱的顶部安装有发电机，所述发电机上安装有控制器，所述发电机顶部的转轴杆壁固定安装有四个沿径向均匀分布的舵机，四个所述舵机的摆臂分别固定安装有叶片I、叶片II、叶片III和叶片IV，所述的叶片I、叶片II、叶片III和叶片IV均为圆弧形叶片，所述的叶片I和叶片III中心对称，所述的叶片II和叶片IV中心对称，所述叶片I、叶片II、叶片III和叶片IV的迎风面上均安装有风向风速传感器，四个所述的风向风速传感器均与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端分四条支路分别与四个舵机连接。

采用本实用新型的技术方案，当叶片I和叶片IV的迎风面与风力接触时，此时，叶片II、叶片III的背风面与风力接触，叶片II、叶片III将会产生负转矩，为了避免负转矩的产生，控制器控制与叶片II、叶片III相对应的舵机动作，从而使这两个舵机的摆臂向上摆动90°至垂直状态，叶片I和叶片IV受风力转动发电，当叶片IV逆时针转动90°到1/2π的位置时，叶片IV的背风面与风力接触，控制器控制叶片IV对应的舵机动作，从而使这个舵机的摆臂向上摆动90°至垂直状态，而此时，叶片II逆时针转动90°到3/2π的位置，叶片II的迎风面开始与风力接触，控制器控制叶片II对应的舵机动作，从而使这个舵机的摆臂向下摆动90°至水平状态承受风力产生转矩，如此循环，当叶片转动至1/2π处时，相应舵机的摆臂向上摆动90°至垂直状态，以避免负转矩的产生；同时，当叶片转动至3/2π处时，相应舵机的摆臂向下摆动90°至水平状态承受风力产生转矩。本实用新型不仅启动风力由4-5级降至2-3级，大大增加了年发电时间；而且可以避免负转矩的产生，在同等风力下可提高转速，提升发电功率，大大提升风力发电机的发电效率，可增加200％的年发电量。

进一步，所述的风向风速传感器为超声波涡旋式风速传感器、螺旋桨风速传感器、热线式风速传感器、热膜式风速传感器中的任意一种，所述控制器为单片机。这样的结构设计，不仅风向和风速信号的采集更加精准，而且信号的计算和处理速度较快。

附图说明

本实用新型可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本实用新型叶片自动收放无负转矩竖轴式风力发电机实施例的安装立体结构示意图一(风动前)；

图2为本实用新型叶片自动收放无负转矩竖轴式风力发电机实施例的安装立体结构示意图二(风动中)；

图3为本实用新型叶片自动收放无负转矩竖轴式风力发电机实施例中发电机的安装立体结构示意图；

图4为图3中A处的放大结构示意图；

图示中的符号说明如下：

直线箭头：表示风向；曲线箭头：表示转轴旋转方向。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型，下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明。

如图1-图4所示，本实用新型的叶片自动收放无负转矩竖轴式风力发电机，包括可固定安装在地面1上的立柱2，立柱2的顶部安装有发电机3，发电机3上安装有控制器，发电机3顶部的转轴30杆壁固定安装有四个沿径向均匀分布的舵机8，四个舵机8的摆臂分别固定安装有叶片I4、叶片II5、叶片III6和叶片IV7，叶片I4、叶片II5、叶片III6和叶片IV7均为圆弧形叶片，叶片I4和叶片III6中心对称，叶片II5和叶片IV7中心对称，叶片I4、叶片II5、叶片III6和叶片IV7的迎风面上均安装有风向风速传感器，四个风向风速传感器均与控制器的输入端连接，控制器的输出端分四条支路分别与四个舵机8连接。

本实施例中，当叶片I4和叶片IV7的迎风面与风力接触时，此时，叶片II5、叶片III6的背风面与风力接触，叶片II5、叶片III6将会产生负转矩，为了避免负转矩的产生，控制器控制与叶片II5、叶片III6相对应的舵机8动作，从而使这两个舵机8的摆臂向上摆动90°至垂直状态，叶片I4和叶片IV7受风力转动发电，当叶片IV7逆时针转动90°到1/2π的位置时，叶片IV7的背风面与风力接触，控制器控制叶片IV7对应的舵机8动作，从而使这个舵机8的摆臂向上摆动90°至垂直状态，而此时，叶片II5逆时针转动90°到3/2π的位置，叶片II5的迎风面开始与风力接触，控制器控制叶片II5对应的舵机8动作，从而使这个舵机8的摆臂向下摆动90°至水平状态承受风力产生转矩，如此循环，当叶片转动至1/2π处时，相应舵机8的摆臂向上摆动90°至垂直状态，以避免负转矩的产生；同时，当叶片转动至3/2π处时，相应舵机8的摆臂向下摆动90°至水平状态承受风力产生转矩。

作为优选方案，风向风速传感器为超声波涡旋式风速传感器、螺旋桨风速传感器、热线式风速传感器、热膜式风速传感器中的任意一种，控制器为单片机。这样的结构设计，不仅风向和风速信号的采集更加精准，而且信号的计算和处理速度较快。实际上，也可以根据实际情况具体考虑其他类型的风向风速传感器和控制器。

需要说明的是，至于发电机3如何实现风力发电，这属于本领域普通技术人员应该知晓的公知常识，在此不再赘述。

上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。