一种变径式垂直轴风力发电装置

本发明属于风力发电，涉及一种变径式垂直轴风力发电装置。

背景技术：

1、垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，可以简化结构、降低成本，被广泛应用。

2、垂直轴风力发电机变径可以提高自启动性能和风能利用率，在风力较小时可以减小叶片半径以降低启动风力，而在启动后或风力较大时可以增大叶片半径以提高风能利用率，现有的变径方式一般为平行变径方式，即叶片的两根连杆在竖直方向相互靠近时叶片半径增大、两根连杆在竖直方向相互远离则叶片半径减小，叶片的迎风角始终是不变的，然后，在风力较小时，除了减小叶片半径可以减小启动风力外，通过增大迎风角、减小受风面可以增大小风情况下风能的利用率，使后方的叶片内侧面作为受风面依然能够对风轮的旋转提供扭矩，而现有的变径式垂直轴风力发电装置无此类设计。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种变径式垂直轴风力发电装置，本发明所要解决的技术问题是如何减小自启动风力要求。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种变径式垂直轴风力发电装置，其特征在于，包括安装座、风轮主轴和若干风轮叶片，所述风轮叶片与风轮主轴之间通过若干联动机构相连，所述联动机构包括摆臂、齿轮座、太阳轮、若干与风轮叶片一一对应的行星轮，各行星轮之间的相位角与各风轮叶片之间的相位角对应，所述行星轮转动连接在齿轮座上，所述齿轮座转动连接在风轮主轴上，所述风轮主轴与太阳轮之间通过一扭簧相连，所述太阳轮同时与各行星轮啮合，所述摆臂的一端与风轮叶片固定相连，所述摆臂的另一端与对应的行星轮固定相连。

3、进一步的，纵向同一直线上的各行星轮之间通过一连杆相互固定；所述连杆转动连接在安装座上。

4、进一步的，所述联动机构有两个，两个联动机构的摆臂分别连接在对应风轮叶片的上下两端。

5、扭簧的存在，在无风力作用的情况下，摆臂通过风轮主轴的径线，在较小风力作用下，风轮叶片摆动而主轴不足以转动，此时，扭簧蓄能，摆臂倾斜，风轮叶片与风轮主轴之间的间距减小，实现缩径，此状态下，风力发电装置自启动阻力相比初始状态下要小，且存在扭簧的恢复力作用，风轮叶片受风作用下具有继续缩小半径的趋势，使风轮主轴更容易转动，从而实现小风力自启动，当风轮旋叶片旋转至于风轮主轴旋转同步时，且随着风轮主轴转速的增大，离心力作用下，风轮叶片恢复至初始状态，即大直径状态，实现风能的最大利用。

6、除上述优势之外，由于风轮叶片在摆臂倾斜的情况下实现缩径，而非传统的平直缩径，使风轮叶片除了向风轮主轴方向移动外，还存在小幅度倾斜，使其迎风角增大，风阻和有效受风面均减小，气流阻碍减小，风轮叶片内侧面作为受风面时的气流强度被削弱并不明显，从而提高了小风力环境下的风能利用率。

技术特征：

1.一种变径式垂直轴风力发电装置，其特征在于，包括安装座(1)、风轮主轴(2)和若干风轮叶片(3)，所述风轮叶片(3)与风轮主轴(2)之间通过若干联动机构相连，所述联动机构包括摆臂(4)、齿轮座(5)、太阳轮(6)、若干与风轮叶片(3)一一对应的行星轮(7)，各行星轮(7)之间的相位角与各风轮叶片(3)之间的相位角对应，所述行星轮(7)转动连接在齿轮座(5)上，所述齿轮座(5)转动连接在风轮主轴(2)上，所述风轮主轴(2)与太阳轮(6)之间通过一扭簧(8)相连，所述太阳轮(6)同时与各行星轮(7)啮合，所述摆臂(4)的一端与风轮叶片(3)固定相连，所述摆臂(4)的另一端与对应的行星轮(7)固定相连。

2.根据权利要求1所述一种变径式垂直轴风力发电装置，其特征在于，纵向同一直线上的各行星轮(7)之间通过一连杆(9)相互固定；所述连杆(9)转动连接在安装座(1)上。

3.根据权利要求2所述一种变径式垂直轴风力发电装置，其特征在于，所述联动机构有两个，两个联动机构的摆臂(4)分别连接在对应风轮叶片(3)的上下两端。

技术总结
本发明提供了一种变径式垂直轴风力发电装置，属于风力发电技术领域。包括安装座、风轮主轴和若干风轮叶片，风轮叶片与风轮主轴之间通过若干联动机构相连，联动机构包括摆臂、齿轮座、太阳轮、若干与风轮叶片一一对应的行星轮，各行星轮之间的相位角与各风轮叶片之间的相位角对应，行星轮转动连接在齿轮座上，齿轮座转动连接在风轮主轴上，风轮主轴与太阳轮之间通过一扭簧相连，太阳轮同时与各行星轮啮合，摆臂的一端与风轮叶片固定相连，摆臂的另一端与对应的行星轮固定相连。本发明具有自启动性能良好等优点。

技术研发人员：黄金花,周国鹏,冯骥,徐碧玉,肖尧,丁官元,罗贤,刘梦龄
受保护的技术使用者：武汉纺织大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15