一种垂直轴风力发电装置的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电装置。


背景技术：

2.利用风能是解决能源危机行之有效的途径之一。现有的大型风力机按风轮旋转轴在空间安装方向，分为水平轴风力机和垂直轴风力机两大类。垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比，具有不需要偏航装置、启动风速低、单位占地面积小、可利用风能能力高等优点。
3.常规垂直轴风力发电装置中，逆风区的风力处理一般为风挡或导流，这种结构非但不作功，反而增加了系统迎风面积，不利于设备的大型化和提高发电效率，另外变攻角技术结构复杂，成本高，故障率高，且自身消耗部分能源。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种垂直轴风力发电装置，针对现有垂直轴风力发电装置的缺陷，优化叶片结构，提高风能转化效率。
5.为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种垂直轴风力发电装置，其包括自下而上设置的底座、塔身和风轮体，塔身中穿设有传动转轴，风轮体与传动转轴联动，底座中设置有将传动转轴的动能转化为电能的发电机，风轮体包括与传动转轴固连的支架，支架上以传动转轴为中心周向均布有若干个空心叶面框，空心叶面框上开设有通透区，空心叶面框中竖立有若干个叶片轴，叶片轴上设置有叶片，各个叶片受风力摆动，且顺风时，叶片封闭空心叶面框的通透区，即处于关闭状态；逆风时，叶片处于打开状态，通透区通畅从而降低风阻。
7.特别地，叶片轴处于叶片的重心位置，叶片由叶片轴分为驱动部和配重部两部分，驱动部为带动整个叶片绕叶片轴转动的风力作用面，配重部上设置有使两部分重量平衡的金属板。
8.特别地，驱动部与配重部的叶面面积之比不小于3。
9.特别地，空心叶面框中设置有对配重部限位而限定叶片打开角度的限位板。
10.特别地，叶片的最大打开角度为90
°
。
11.特别地，多个叶片于空心叶面框中处于关闭状态时，相邻叶片的驱动部与配重部相互叠靠。
12.特别地，空心叶面框均布有六个，当空心叶面框正面顺风，即与风向夹角为0
°
时，叶片呈完全关闭状态；当空心叶面框正面逆风，即与风向夹角为180
°
时，叶片呈完全打开状态；当空心叶面框与风向夹角为90
°
～180
°
时，叶片逐渐打开；当空心叶面框与风向夹角为240
°
～300
°
时，叶片逐渐关闭。
13.特别地，底座内设置有低转恒频控制器，传动转轴通过受控离合器和增速器与发电机连接。
14.综上，本实用新型的有益效果为，与现有技术相比，所述垂直轴风力发电装置取消了传统垂直轴风力机逆风区的风挡或导流结构，无需偏航定向机构，减小了系统的总迎风面积，配以超速分离器，可抗狂风暴风，也可做到低风速带载启动，并适用于设备的大型化，进一步提高了发电效率，结构简单，低成本化，部件模块化，安全性好。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例提供的垂直轴风力发电装置的结构示意图；
16.图2是本实用新型实施例提供的垂直轴风力发电装置中空心叶面框的结构俯视图；
17.图3是本实用新型实施例提供的垂直轴风力发电装置中叶片的结构示意图；
18.图4是本实用新型实施例提供的垂直轴风力发电装置的俯视图。
具体实施方式
19.下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的零部件或具有相同或类似功能的零部件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
20.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
21.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
22.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
23.请参阅图1至4所示，本优选实施例提供一种垂直轴风力发电装置，其包括自下而上设置的底座1、塔身2和风轮体3。
24.塔身2中穿设有传动转轴4，风轮体3与传动转轴4联动，底座1中设置有将传动转轴4的动能转化为电能的发电机5。进一步地，底座1内设置有低转恒频控制器6，传动转轴4通过受控离合器7和增速器8与发电机5连接，可做到低风速带载启动，也实现超速分离，抗狂风暴风，且部件下置，安装、维护更方便。
25.具体如图2所示，风轮体3包括与传动转轴4固连的支架9，支架9上以传动转轴4为中心周向均布有若干个空心叶面框10，空心叶面框10上开设有通透区11，空心叶面框10中竖立有若干个叶片轴12，叶片轴12上设置有叶片，各个叶片受风力摆动，且顺风时，叶片封闭空心叶面框10的通透区11，即处于关闭状态；逆风时，叶片处于打开状态，通透区11通畅
从而降低风阻。
26.具体如图3所示，叶片轴12处于叶片的重心位置，防止叶片在离心力作用下产生垂直于风向的分力，保持叶片叶面在逆风区与风向基本平行。叶片由叶片轴12分为驱动部13和配重部14两部分，驱动部13为带动整个叶片绕叶片轴12转动的风力作用面，驱动力为风向风力和切向风阻，配重部14上设置有使两部分重量平衡的金属板15。
27.驱动部13与配重部14的叶面面积之比不小于3，以利于叶片在风压作用下能顺利开闭，多个叶片于空心叶面框10中处于关闭状态时，相邻叶片的驱动部13与配重部14相互叠靠。
28.空心叶面框10中设置有对配重部14限位而限定叶片打开角度的限位板16，叶片的最大打开角度设计为90
°
，能满足叶片在逆风区与风向基本平行。
29.此处的空心叶面框10优选均布有六个，如图4所示，当空心叶面框10正面顺风，即与风向夹角为0
°
时，叶片呈完全关闭状态；当空心叶面框10正面逆风，即与风向夹角为180
°
时，叶片呈完全打开状态；当空心叶面框10与风向夹角为90
°
～180
°
时，叶片逐渐打开；当空心叶面框10与风向夹角为240
°
～300
°
时，叶片逐渐关闭。
30.当空心叶面框10在0
°
时迎风面最大，叶片呈关闭状；后逆时针旋转至90
°
附近，叶片与空心叶面框10保持原状；过90
°
后叶片受风力和切线风阻和双重影响，叶片逐渐打开；至180
°
位置完全开启，叶面平行于风向，阻力降至最低；直至240
°
附近，叶片逐渐呈关闭状，但叶片仍基本平行于风向，风阻很小；在240
°
至300
°
间，叶片受旋转切向风阻和风向风力的此消彼长的影响，叶片柔和地关闭，并不会冲击空心叶面框10而产生噪音；直至回到0
°
位，往复循环，达到逆风区风阻最小，迎风区叶片基本闭合作功。
31.综上，上述的垂直轴风力发电装置取消了传统垂直轴风力机逆风区的风挡或导流结构，无需偏航定向机构，减小了系统的总迎风面积，配以超速分离器，可抗狂风暴风，也可做到低风速带载启动，并适用于设备的大型化，进一步提高了发电效率，结构简单，低成本化，部件模块化，安全性好。
32.以上实施例只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述事例限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。