一種帶h型風葉的垂直軸風車的制作方法
【專利摘要】為解決現(xiàn)有風車遇強風易倒、結構復雜、效率低下、不能單獨控制葉片的問題，本發(fā)明提出了一種帶H型風葉的垂直軸風車，其利用設置在中心軸頂端的風速風向儀測量風速、風向數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至控制電路后，利用信號發(fā)送接收器實現(xiàn)無線傳輸信號，控制安裝在H型風葉下端的步進電機，以便調(diào)整H型風葉的角度，保證其中至少一個H型風葉面與風向垂直，同時，逐步調(diào)整同步其他H型風葉的擺動角度，直到至少有一個H型風葉處于順風方向。本發(fā)明不但使機架高度明顯降低，受力狀況好，抵御強風能力強，而且轉(zhuǎn)架通過旋轉(zhuǎn)圓盤直接驅(qū)動發(fā)電機，傳動系短，中間阻力損失小，風能轉(zhuǎn)化率高，風葉自動跟蹤風向，調(diào)整簡便，手段先進，可實現(xiàn)自動控制。
【專利說明】—種帶H型風葉的垂直軸風車
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電領域，尤其是一種帶H型風葉的垂直軸風車。
【背景技術】
[0002]目前國內(nèi)外用于風力發(fā)電的風機絕大部分采用水平軸三葉片式，其三組葉片單端均布固定在水平軸上，運行時葉片的旋轉(zhuǎn)方向與風向垂直。國內(nèi)外研究表明，此種風機由于三組葉片的面積小于其回轉(zhuǎn)面積10%，只能將少部分的風能轉(zhuǎn)化為電能，風能的利用率小于30% ;為獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，提高發(fā)電能力，只能將每組葉片加長，回轉(zhuǎn)半徑加大，不僅制造運輸成本，安裝固定需要更高的塔架。另外固定于水平軸的三組風葉上，總是垂直受到迎面風壓作用，而通過葉片附加給水平軸的水平推力直接作用到塔架上，由于塔架高度在60?80m,塔架基礎承受的附加力矩也相當大，特別是在遇到強風時，塔架及其基礎受力更大，所以塔架及基礎的抗風載能力要足夠大才能保證遇到強風時才不至于被吹倒。
[0003]根據(jù)已經(jīng)公開的專利No =201220643622.2《一種多層級垂直風車》，該發(fā)明提出了一種垂直軸多葉片旋轉(zhuǎn)風車結構，較好的解決了水平軸風車的上述問題，將風能利用率提高到50%以上，而且不需要高大的塔架基礎，制造和建造成本降低很多，安裝和檢修都相對簡單。但是該發(fā)明的特征之一是采用了特殊的中間齒輪箱結構，用中間齒輪箱來保證多組葉片同步；其特征之二是通過撥叉來使中間齒輪的離合的方式來調(diào)整風葉的角度，以保證葉片始終朝向迎風面；其特征之三是通過一套較復雜的齒輪系傳動才將風輪的轉(zhuǎn)動傳遞至發(fā)電機，傳動鏈較長，內(nèi)部阻力大，中間機械能損失也大，電能轉(zhuǎn)化效率下降。
[0004]為解決現(xiàn)有風車遇強風易倒、結構復雜、效率低下、不能單獨控制葉片的問題，本發(fā)明提出了一種帶H型風葉的垂直軸風車，無中間傳動齒輪箱，用獨立的步進電機分別控制每組葉片的姿態(tài)，而且將風車轉(zhuǎn)動通過一對傳動副直接驅(qū)動發(fā)電機，傳動鏈短，中間能量損失小，結構簡單，制造成本降低。
[0005]本發(fā)明解決上述問題采用的技術方案是:所述的一種帶H型風葉的垂直軸風車，其特征是:利用設置在中心軸頂端的風速風向儀測量風速、風向數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至控制電路后，利用信號發(fā)送接收器實現(xiàn)無線傳輸信號，控制安裝在H型風葉下端的步進電機，以便調(diào)整H型風葉的角度，保證其中至少一個H型風葉面與風向垂直，同時，逐步調(diào)整同步其他H型風葉的擺動角度，直到至少有一個H型風葉處于順風方向。
[0006]所述的一種帶H型風葉的垂直軸風車，其特征是:當需要停機時，以及當遇到強風需要保護停機時，程序自動強制H型風葉均處于順風位置，失去了旋轉(zhuǎn)力矩而停轉(zhuǎn)，再配合機械自鎖機構，實現(xiàn)停機。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:不但使機架高度明顯降低，受力狀況好，抵御強風能力強，而且轉(zhuǎn)架通過旋轉(zhuǎn)圓盤直接驅(qū)動發(fā)電機，傳動系短，中間阻力損失小，風能轉(zhuǎn)化率高，風葉自動跟蹤風向，調(diào)整簡便，手段先進，可實現(xiàn)自動控制。
【專利附圖】
【附圖說明】[0008]圖1本發(fā)明示意圖。
[0009]其中，1.固定機架；2.推力軸承；3.轉(zhuǎn)架；4.旋轉(zhuǎn)圓盤；5.H型風葉；6.中心軸；7.步進電機；8.集電環(huán)；9.風速風向儀；10.信號發(fā)送接收器；11.中間輪；12.發(fā)電機；13.控制箱。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖，用具體的實施例對本發(fā)明進行詳細的說明。
[0011]如圖1所示，所述的一種帶H型風葉的垂直軸風車由本體部、風葉轉(zhuǎn)向部及控制部三部分組成，其結構是:本體部由固定機架1、推力軸承2、轉(zhuǎn)架3、旋轉(zhuǎn)圓盤4、風葉5、中心軸6組成；風葉轉(zhuǎn)向部由步進電機7、中間集電環(huán)8組成；控制部由風速風向儀9、無線信號發(fā)送接收器10和控制箱13組成；其中，固定機架I固定于地面基礎上，固定機架I上方通過壓力軸承2連接旋轉(zhuǎn)圓盤4，旋轉(zhuǎn)圓盤4上方連接轉(zhuǎn)架3 ；H型風葉7安裝在旋轉(zhuǎn)圓盤4的外側(cè)，其軸線與旋轉(zhuǎn)圓盤4的平面垂直；發(fā)電機12連接中間輪11后固定在轉(zhuǎn)架3的下方；集電環(huán)8和信號發(fā)送接收器10固定在轉(zhuǎn)架3上；風速風向儀9設置在中心軸6的頂端；控制箱13設置在固定機架I內(nèi)部。
[0012]H型風葉5與下部的步進電機7聯(lián)接，兩端固定在轉(zhuǎn)架3上，可繞其軸擺動，H型風葉5都可以獨立或同步擺動。帶動H型風葉5擺動的步進電機7由集電環(huán)8通過穿過轉(zhuǎn)架的電纜為步進電機7供電，其控制信號以無線方式與信號發(fā)送接收器10耦合。轉(zhuǎn)架3和旋轉(zhuǎn)圓盤4相連，通過推力軸承2固定機架I上，繞中心軸6轉(zhuǎn)動，并通過中間輪11與發(fā)電機12相連，速風向儀9置于中心軸6的頂端，繞中心軸6自由轉(zhuǎn)動。
[0013]其工作原理是:風速風向儀9將采集的風速風向以電矢量信號，傳給下部的控制箱13，控制系統(tǒng)根據(jù)上述信號，內(nèi)部程序自動確定H型風葉5的擺動方向，將控制信號通過信號發(fā)送接收器10傳遞給H型風葉5下部的步進電機7，控制其姿態(tài)，自動跟蹤風向，保證其中至少有一個H型風葉5面與風向垂直，同時，逐步調(diào)整同步其他H型風葉5的擺動角度，直到至少有一個H型風葉5處于順風方向。
[0014]風持續(xù)作用于H型風葉5上，通過轉(zhuǎn)架3帶動下部的旋轉(zhuǎn)圓盤4繞中心軸6轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)圓盤4通過中間輪11驅(qū)動發(fā)電機12，將風能轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)架3不停繞中心軸6公轉(zhuǎn)，同時H型風葉5也在繞自己的軸自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)架3公轉(zhuǎn)與H型風葉5的自轉(zhuǎn)速比為2:1。H型風葉5的自轉(zhuǎn)角度由內(nèi)部程序自動控制，保證同時至少有一個葉片處于迎風面，也至少有一個葉片處于順風面。當需要停機時，或當遇到強風需要保護停機時，程序自動強制H型風葉5都處于順風位置，失去了旋轉(zhuǎn)力矩而停轉(zhuǎn)，再配合機械自鎖機構，實現(xiàn)風機的停機。
[0015]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權利要求】
1.一種帶H型風葉的垂直軸風車，其特征是:利用設置在中心軸頂端的風速風向儀測量風速、風向數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至控制電路后，利用信號發(fā)送接收器實現(xiàn)無線傳輸信號，控制安裝在H型風葉下端的步進電機，以便調(diào)整H型風葉的角度，保證其中至少一個H型風葉面與風向垂直，同時，逐步調(diào)整同步其他H型風葉的擺動角度，直到至少有一個H型風葉處于順風方向。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種帶H型風葉的垂直軸風車，其特征是:當需要停機時，以及當遇到強風需要保護停機時，程序自動強制H型風葉均處于順風位置，失去了旋轉(zhuǎn)力矩而停轉(zhuǎn)，再配合機械自鎖機構，實現(xiàn)停機。
【文檔編號】F03D3/02GK103511185SQ201310170987
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年5月10日 優(yōu)先權日:2013年5月10日
【發(fā)明者】何社利, 司龍飛 申請人:洛陽颶鴻環(huán)保技術有限公司