專利名稱：一種垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電裝置，具體的說是一種垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
風(fēng)能具有取之不盡，用之不竭，不消耗資源，清潔衛(wèi)生，分布范圍廣等特點(diǎn)，風(fēng)能發(fā)電成為世界許多國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價與維護(hù)成本低廉、不需迎風(fēng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，近年來得到各國的普遍重視。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要包括垂直軸風(fēng)輪、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、電源存儲與輸出控制單元等。垂直軸風(fēng)輪直接驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)，是風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的發(fā)展趨勢之一，特別是采用永磁發(fā)電機(jī)技術(shù)，其可靠性和效率高，在今后風(fēng)電機(jī)組的研發(fā)中將有很大的發(fā)展空間。專利號201010140707.4的國家專利公布了一種垂直軸風(fēng)力發(fā)動機(jī)的魚脊線葉板升力風(fēng)輪，該實(shí)用新型可引導(dǎo)氣流通過風(fēng)輪內(nèi)腔作用于背風(fēng)面葉片上實(shí)現(xiàn)二次做功，具有渦流損失低，風(fēng)能利用率高，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)，為風(fēng)能利用提供了成本低廉的垂直軸風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪。專利號20111 0215832.1的國家專利公開了一種軸向主磁路結(jié)構(gòu)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī),該實(shí)用新型可由垂直軸風(fēng)輪驅(qū)動，與風(fēng)輪同軸的軸對稱主磁路結(jié)構(gòu)永磁風(fēng)力發(fā)電裝置可在l.0m/s 25m/s風(fēng)速范圍內(nèi)工作。直驅(qū)式永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)的垂直軸風(fēng)輪與永磁發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子固聯(lián)并同步運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)環(huán)境風(fēng)速超過風(fēng)力發(fā)電機(jī)的額定風(fēng)速范圍時，永磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子受風(fēng)輪驅(qū)動將超出其額定轉(zhuǎn)速，此時發(fā) 電機(jī)磁路飽和，當(dāng)轉(zhuǎn)速繼續(xù)升高，將對發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能產(chǎn)生惡劣影響，產(chǎn)生永磁體過熱、甚至不可逆退磁等破壞現(xiàn)象。因此，在環(huán)境風(fēng)速超過發(fā)電機(jī)額定風(fēng)速值時，怎樣降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，降低垂直軸風(fēng)輪的風(fēng)能轉(zhuǎn)化率，實(shí)現(xiàn)對風(fēng)力發(fā)電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)是至關(guān)重要的。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述風(fēng)力過大、風(fēng)輪轉(zhuǎn)速過快而易造成發(fā)電機(jī)過載的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，能夠有效低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，降低垂直軸風(fēng)輪的風(fēng)能轉(zhuǎn)化率，實(shí)現(xiàn)對永磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，包括套裝在風(fēng)輪中心軸上的下支撐板、上支撐板與位于上、下支撐板之間的風(fēng)輪葉板，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與下支撐板固定連接，定子固定在風(fēng)輪中心軸上，上、下支撐板之間還設(shè)有葉板支撐軸，風(fēng)輪葉板安裝在葉板支撐軸上并可繞其旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪中心軸上設(shè)有可調(diào)節(jié)風(fēng)輪葉板工作位置的變槳距系統(tǒng)。所述變槳距系統(tǒng)包括雙滑塊機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，雙滑塊機(jī)構(gòu)包括內(nèi)滑套、外支撐套、固定鉸、連桿、固定鉸，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括活動鉸、水平固定鉸、水平連桿，雙滑塊機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)共用復(fù)合滑塊，外支撐套通過內(nèi)滑套套在風(fēng)輪中心軸上，連桿一端通過支撐套固定鉸與外支撐套鉸接，另一端通過垂直固定鉸鉸接在復(fù)合滑塊上；水平連桿一端通過水平固定鉸與復(fù)合滑塊鉸接，另一端與活動鉸連接。所述變槳距系統(tǒng)的內(nèi)滑套通過導(dǎo)向鍵固定在風(fēng)輪中心軸上，內(nèi)滑套與外支撐套之間裝有雙向推力軸承與轉(zhuǎn)動軸承。所述下支撐板上設(shè)有圓弧滑槽與直線滑槽。所述復(fù)合滑塊設(shè)在直線滑槽內(nèi)并可沿直線滑槽延伸方向滑動。所述變槳距系統(tǒng)的活動鉸上固定有銷軸，銷軸頂端與風(fēng)輪葉板上的銷軸孔間隙配合，銷軸上固定有軸承，軸承設(shè)置圓弧滑槽內(nèi)并可沿其延伸方向滾動，軸承上方設(shè)有套筒。所述風(fēng)輪中心軸上還設(shè)有液壓缸，液壓缸位于外支撐套的下方，液壓缸上的活塞桿與內(nèi)滑套固定連接。導(dǎo)向柱一端通過導(dǎo)向套套裝在外支撐套上，另一端與下支撐板固定連接。所述風(fēng)輪中心軸的頂端安裝有風(fēng)速儀。該發(fā)電裝置還設(shè)有能夠接收風(fēng)速儀信號并控制變槳距系統(tǒng)的PLC控制單元。本實(shí)用新型的有益效果是:1、本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置改變了風(fēng)輪葉板在上、下支撐板之間的設(shè)置方式，在上、下支撐板之間設(shè)置有葉板支撐軸，風(fēng)輪葉板安裝在葉板支撐軸上并可繞其旋轉(zhuǎn)，與傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)輪相比，本實(shí)用新型使得風(fēng)輪葉板能夠在帶動風(fēng)輪中心軸轉(zhuǎn)動的同時，實(shí)現(xiàn)自身繞葉板支撐軸旋轉(zhuǎn)，使得風(fēng)輪葉板的掠風(fēng)面積具備可調(diào)性；2、本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置在風(fēng)輪中心軸上設(shè)有可調(diào)節(jié)風(fēng)輪葉板工作位置的變槳距系統(tǒng)，該變槳距系統(tǒng)的豎直平面的雙滑塊機(jī)構(gòu)與水平面的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪葉板的變槳距動作，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)輪葉板掠風(fēng)面積的調(diào)節(jié)，由變槳距系統(tǒng)調(diào)節(jié)風(fēng)輪葉板內(nèi)旋以減小風(fēng)輪掠風(fēng)面積的同時，能夠有效的減少由風(fēng)輪葉板之間縫隙進(jìn)入風(fēng)輪內(nèi)腔的進(jìn)風(fēng)量，極大的降低了風(fēng)進(jìn)入風(fēng)輪內(nèi)腔產(chǎn)生的二次驅(qū)動，從而進(jìn)一步降低風(fēng)輪中心軸轉(zhuǎn)速，起到對風(fēng)力發(fā)電裝置的過載保護(hù)作用；3、本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置由于實(shí)現(xiàn)了風(fēng)力發(fā)電裝置風(fēng)輪葉板掠風(fēng)面積的可調(diào)，并降低了風(fēng)進(jìn)入風(fēng)輪內(nèi)腔產(chǎn)生的二次驅(qū)動，從而最大程度上保證了風(fēng)力發(fā)電裝置的過載保護(hù)，避免了風(fēng)力過大導(dǎo)致的發(fā)電裝置過載損壞的問題，根據(jù)風(fēng)力大小及 時調(diào)整風(fēng)輪葉板的工作位置，保證了風(fēng)力發(fā)電裝置能以最高的效率與最佳的工作狀態(tài)運(yùn)行；4、本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置通過變槳距系統(tǒng)的豎直平面雙滑塊機(jī)構(gòu)與水平面的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪葉板的變槳距動作，雙滑塊機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)均為連桿機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動副為低副面接觸，因此與目前現(xiàn)有的齒輪式、凸輪式等變槳距機(jī)構(gòu)相比，在變槳距過程中，該機(jī)構(gòu)具有構(gòu)件受力狀況好、負(fù)載能力大、機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)；5、本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)巧妙合理、使用方便且易于安裝維護(hù)，具有較高的商業(yè)價值。

圖1是本實(shí)用新型的正視圖；[0021]圖2是本實(shí)用新型變槳距系統(tǒng)的側(cè)面剖視圖；圖3是本實(shí)用新型俯視狀態(tài)剖視圖；圖4是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖中標(biāo)記:1、油管，2、風(fēng)輪中心軸，3、液壓缸，4、活塞桿，5、內(nèi)滑套，6、外支撐套，
7、支撐套固定鉸，8、連桿，9、連接法蘭盤，10、垂直固定鉸，11、復(fù)合滑塊，12、下支撐板，13、葉板支撐軸，14、風(fēng)輪葉板，15、風(fēng)速儀，16、上支撐板，17、發(fā)電機(jī)定子，18、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，19、導(dǎo)向柱，20、導(dǎo)向套，21、雙向推力軸承，22、轉(zhuǎn)動軸承，23、導(dǎo)向鍵，24、套筒，25、軸承，26、活動鉸，27、水平固定鉸，28、水平連桿，29、圓弧滑槽，30、直線滑槽，31、曲柄。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
:垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，包括套裝在風(fēng)輪中心軸2上的下支撐板12、上支撐板16與位于上、下支撐板之間的風(fēng)輪葉板14，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子與下支撐板12固定連接，定子固定在風(fēng)輪中心軸2上，上、下支撐板之間還設(shè)有葉板支撐軸13，風(fēng)輪葉板14安裝在葉板支撐軸13上并可繞其旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪中心軸2上設(shè)有可調(diào)節(jié)風(fēng)輪葉板14工作位置的變槳距系統(tǒng)。所述變槳距系統(tǒng)包括雙滑塊機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，雙滑塊機(jī)構(gòu)包括內(nèi)滑套5、外支撐套6、固定鉸7、連桿8、固定鉸10，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括活動鉸26、水平固定鉸27、水平連桿28，雙滑塊機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)共用復(fù)合滑塊11，外支撐套6通過內(nèi)滑套5套在風(fēng)輪中心軸2上，連桿8 一端通 過支撐套固定鉸7與外支撐套6鉸接，另一端通過垂直固定鉸10鉸接在復(fù)合滑塊11上；水平連桿28 —端通過水平固定鉸27與復(fù)合滑塊11鉸接，另一端與活動鉸26連接。所述變槳距系統(tǒng)的內(nèi)滑套5通過導(dǎo)向鍵23固定在風(fēng)輪中心軸2上，內(nèi)滑套5與外支撐套6之間裝有雙向推力軸承21與轉(zhuǎn)動軸承22。所述下支撐板12上設(shè)有圓弧滑槽29與直線滑槽30。所述復(fù)合滑塊11設(shè)在直線滑槽30內(nèi)并可沿直線滑槽30延伸方向滑動。所述變槳距系統(tǒng)的活動鉸26上固定有銷軸，銷軸頂端與風(fēng)輪葉板14上的銷軸孔間隙配合，銷軸上固定有軸承25，軸承25設(shè)置圓弧滑槽29內(nèi)并可沿其延伸方向滾動，軸承25上方設(shè)有套筒24。所述風(fēng)輪中心軸2上還設(shè)有液壓缸3，液壓缸3位于外支撐套6的下方，液壓缸3上的活塞桿4與內(nèi)滑套5固定連接。導(dǎo)向柱19 一端通過導(dǎo)向套20套裝在外支撐套上，另一端與下支撐板12固定連接。所述風(fēng)輪中心軸2的頂端安裝有風(fēng)速儀15。該發(fā)電裝置還設(shè)有能夠接收風(fēng)速儀15信號并控制變槳距系統(tǒng)的PLC控制單元。如圖1-3所示，風(fēng)輪中心軸2固定不動，上支撐板16通過軸承水平套裝在風(fēng)輪中心軸2上，下支撐板12亦通過軸承水平套裝在風(fēng)輪中心軸2上，上下支撐板同時繞中心軸2轉(zhuǎn)動，風(fēng)輪葉板14置于上支撐板16、下支撐板12之間，每片葉板安裝在葉板支撐軸13上并可繞其旋轉(zhuǎn)，葉板支撐軸13安裝在上、下支撐板之間，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子18通過連接法蘭盤9與下支撐板12固聯(lián)，發(fā)電機(jī)定子固定在風(fēng)輪中心軸2上，下支撐板12下面開有直線滑槽30，內(nèi)部裝有可滑動的復(fù)合滑塊11，復(fù)合滑塊11上安裝有水平固定鉸27，水平固定鉸27在水平面上通過水平連桿28與另一端的活動鉸26相連，活動鉸26的銷軸穿過在下支撐板12上開的圓弧滑槽29，通過軸承25與套筒24與其上的風(fēng)輪葉板14連接，復(fù)合滑塊11上同時安裝有垂直固定鉸10，垂直固定鉸10在垂直面上通過連桿8與另一端的支撐套固定鉸7連接，支撐套固定鉸7安裝在外支撐套6上面，導(dǎo)向柱19通過導(dǎo)向套20套裝在外支撐套6上，導(dǎo)向柱19上端固定在下支撐板12下底面上，內(nèi)滑套5通過風(fēng)輪中心軸2上的導(dǎo)向鍵23套裝在風(fēng)輪中心軸2上，內(nèi)滑套5與外支撐套6之間安裝有雙向推力軸承21和轉(zhuǎn)動軸承22組件，液壓缸3固定在風(fēng)輪中心軸2上，并處于變槳距系統(tǒng)的下部，油管I與下方的液壓系統(tǒng)相連；活塞桿4利用螺母結(jié)構(gòu)與其上的內(nèi)滑套5底板固聯(lián)。風(fēng)輪中心軸2的頂端安裝有風(fēng)速儀15，以獲取實(shí)時風(fēng)速信息并轉(zhuǎn)換為風(fēng)速信號，通過PLC控制器控制液壓傳動系統(tǒng)，當(dāng)風(fēng)速超過預(yù)設(shè)值時，為變槳距系統(tǒng)提供動力驅(qū)動實(shí)現(xiàn)風(fēng)輪葉板的變槳距動作，而當(dāng)風(fēng)速低于預(yù)設(shè)值時，提供反向動力使葉板回復(fù)至正常運(yùn)轉(zhuǎn)位置。本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置主要通過以下方式實(shí)現(xiàn)，所述發(fā)電裝置在自然環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)時，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速隨環(huán)境風(fēng)速的變化而變化，安裝于垂直軸風(fēng)輪組件上端的風(fēng)速儀15獲取實(shí)時風(fēng)速值并轉(zhuǎn)換為風(fēng)速信號，風(fēng)速信號通過PLC控制單元提供給液壓傳動系統(tǒng)，如在環(huán)境風(fēng)速低于而定工作風(fēng)速(如25m/s)范圍時，風(fēng)輪葉板處于正常工位，可形成較大的風(fēng)輪掠風(fēng)面積，以獲得較高的風(fēng)能吸收率，同時，風(fēng)輪葉板之間互相形成導(dǎo)流內(nèi)腔，導(dǎo)引氣流從內(nèi)腔通過并驅(qū)動風(fēng)輪葉板產(chǎn)生二次驅(qū)動，進(jìn)而提高風(fēng)能利用率，此時，變槳距系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)，內(nèi)滑套5因活塞桿4處于靜止?fàn)顟B(tài)而不動，外支撐套6和與其相連的連桿8、復(fù)合滑塊11、下支撐板12、風(fēng)輪葉板14、上支撐板16均通過各自的軸承組件，冋步繞風(fēng)輪中心軸2轉(zhuǎn)動,將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為風(fēng)輪轉(zhuǎn)動動能；發(fā)電機(jī)定子17固定在風(fēng)輪中心軸2上，下支撐板12通過連接法蘭盤9驅(qū)動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子18同步轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場切割發(fā)電機(jī)定子繞組產(chǎn)生電能。當(dāng)環(huán)境風(fēng)速超過發(fā)電 機(jī)額定風(fēng)速值(如25m/s)時，PLC控制單元接收風(fēng)速儀15產(chǎn)生的風(fēng)速信號，發(fā)送控制信號給液壓傳動系統(tǒng)，此時油管I輸油使活塞桿4向上運(yùn)動，驅(qū)動與其固聯(lián)的內(nèi)滑套5沿風(fēng)輪中心軸2上的導(dǎo)向鍵23向上運(yùn)動，內(nèi)滑套5的向上運(yùn)動通過雙向推力軸承21驅(qū)動外支撐套6向上運(yùn)動，外支撐套6在豎直面上通過支撐套固定鉸7、連桿
8、垂直固定鉸10驅(qū)動復(fù)合滑塊11沿下支撐板12上開的直線滑槽30向外滑動；導(dǎo)向柱19上端固定在下支撐板下面，下端通過導(dǎo)向套20套裝在外支撐套6上，使外支撐套6驅(qū)動復(fù)合滑塊11的直線滑動全程保持在一個相對平面內(nèi)。當(dāng)復(fù)合滑塊11向外滑動時，其上安裝的水平固定鉸27在水平面上通過與其連接的水平連桿28，使活動鉸26的銷軸穿過下支撐板12上的圓弧滑槽29，活動鉸26的銷軸通過套筒24、軸承25與風(fēng)輪葉板14相連，從而使得當(dāng)復(fù)合滑塊11向外滑動時，風(fēng)輪葉板14以葉板支撐軸13為轉(zhuǎn)動中心，以葉板支撐軸13中心至活動鉸26中心的距離為轉(zhuǎn)動半徑，沿圓弧滑槽進(jìn)行轉(zhuǎn)動，在活塞桿4驅(qū)動內(nèi)滑套5向上運(yùn)動從而帶動復(fù)合滑塊11使得風(fēng)輪葉板14繞葉板支撐軸13旋轉(zhuǎn)的過程中，風(fēng)輪葉板14仍然依靠葉板支撐軸13安裝在下支撐板12上，并通過與下支撐板12相連的復(fù)合滑塊11、連桿8、與連桿8相連的外支撐套6，利用安裝在外支撐套6與內(nèi)滑套5之間的轉(zhuǎn)動軸承22組件，使風(fēng)輪葉板14繞風(fēng)輪中心軸2轉(zhuǎn)動，即在活塞桿4實(shí)施變槳距驅(qū)動過程中，風(fēng)輪葉板14的運(yùn)動為其繞葉板支撐軸13的轉(zhuǎn)動和其繞風(fēng)輪中心軸2的轉(zhuǎn)動的復(fù)合運(yùn)動。每片風(fēng)輪葉板均具有相同的葉板支撐軸和上述的變槳距系統(tǒng)，每套變槳距系統(tǒng)隨各自的風(fēng)輪葉板沿風(fēng)輪中心軸2均布，并均連接在外支撐套6上，每套變槳距系統(tǒng)從外支撐套6上獲取動力輸入并傳遞到各自機(jī)構(gòu)中，當(dāng)液壓缸3通過活塞桿4驅(qū)動每套變槳距系統(tǒng)，使得各個風(fēng)輪葉片在繞風(fēng)輪中心軸2公轉(zhuǎn)的同時，能夠繞葉板支撐軸13自身轉(zhuǎn)動，每片風(fēng)輪葉板轉(zhuǎn)動至風(fēng)輪中心軸附近并互相靠攏，風(fēng)輪總掠風(fēng)面積減小，降低了風(fēng)能吸收率，葉板之間導(dǎo)流內(nèi)腔的區(qū)域也同時減小，阻止氣流從內(nèi)腔流過，增大了風(fēng)輪的渦流損失，從而降低風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)風(fēng)輪葉板處于近風(fēng)輪中心軸位置，且環(huán)境風(fēng)速由惡劣狀況(如風(fēng)速值大于25m/s)降低到允許工作風(fēng)速范圍內(nèi)時，PLC控制單元接收風(fēng)速儀15產(chǎn)生的風(fēng)速信號，發(fā)送信號給液壓傳動系統(tǒng)，系統(tǒng)控制油管I反向供油使活塞桿4向下運(yùn)動，活塞桿4帶動內(nèi)滑套5，通過雙向推力軸承21帶動外滑套6向下運(yùn)動，外滑套6通過連桿8使復(fù)合滑塊11向內(nèi)滑動，復(fù)合滑塊11通過其上安裝的水平固定鉸27、連桿28、活動鉸29，帶動風(fēng)輪葉板14繞其葉板支撐軸13反向旋轉(zhuǎn)，回復(fù)至正常工作位置，以高轉(zhuǎn)速和高風(fēng)能利用率驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，風(fēng)輪復(fù)位動作為前述變槳距動作的反向運(yùn)動，圖3中實(shí)線狀態(tài)的風(fēng)輪葉板為過載保護(hù)狀態(tài)下的工作位置，虛線為風(fēng)輪葉板正常工作時所處位置。本實(shí)用新型垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置的變槳距系統(tǒng)原理為空間連桿組合機(jī)構(gòu)，如圖4所示，機(jī)構(gòu)中心軸為Z軸，在垂直平面XOZ內(nèi)，布置有雙滑塊機(jī)構(gòu)，內(nèi)滑套5與外支撐套6構(gòu)成主動滑塊，由液壓缸提供上下方向的往復(fù)直線運(yùn)動，復(fù)合滑塊11為從動件，將主動滑塊的 上下往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為水平方向的內(nèi)外往復(fù)直線運(yùn)動，垂直平面XOZ內(nèi)雙滑塊機(jī)構(gòu)的輸出構(gòu)件即復(fù)合滑塊11又在水平面XOY內(nèi)串聯(lián)一個曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)中，曲柄31為從動件，將復(fù)合滑塊11的內(nèi)外往復(fù)直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為以葉板支撐軸13為轉(zhuǎn)動中心，葉板支撐軸13中心至活動絞26中心為半徑的往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動；該機(jī)構(gòu)為一空間連桿串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)，在非工作狀態(tài)時，與相連的風(fēng)輪葉板同步繞風(fēng)輪中心軸旋轉(zhuǎn)，在進(jìn)行變槳距動作時，由主動滑塊提供運(yùn)動，轉(zhuǎn)換為曲柄31的往復(fù)轉(zhuǎn)動，此時活動鉸26連接風(fēng)輪葉板，帶動風(fēng)輪葉板繞葉板支撐軸13轉(zhuǎn)動，同時，該機(jī)構(gòu)在導(dǎo)向柱19及轉(zhuǎn)動軸承22的作用下，仍然隨同風(fēng)輪葉板繞中心軸轉(zhuǎn)動。本實(shí)用新型通過為垂直軸風(fēng)輪的每個葉板設(shè)置桿組式變槳距機(jī)構(gòu)，利用風(fēng)速儀采集的風(fēng)速信號，通過PLC控制單元控制液壓回路，驅(qū)動風(fēng)輪葉板繞其支撐軸做往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動，使得風(fēng)速檢測值超過預(yù)設(shè)閾值時，各風(fēng)輪葉板內(nèi)旋以降低風(fēng)輪掠風(fēng)面積，降低風(fēng)輪的風(fēng)能吸收率，同時減小導(dǎo)流內(nèi)腔容積，阻止風(fēng)能進(jìn)入風(fēng)輪內(nèi)腔產(chǎn)生二次驅(qū)動，從而達(dá)到再次降低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的目的；而當(dāng)風(fēng)速值回復(fù)到允許范圍內(nèi)時，風(fēng)輪葉板外旋到達(dá)正常運(yùn)轉(zhuǎn)位置，回復(fù)至正常轉(zhuǎn)速驅(qū)動永磁發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型未敘述部分為現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，包括套裝在風(fēng)輪中心軸(2)上的下支撐板(12)、上支撐板(16)與位于上、下支撐板之間的風(fēng)輪葉板(14)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與下支撐板(12)固定連接，定子固定在風(fēng)輪中心軸(2)上，其特征在于:上、下支撐板之間還設(shè)有葉板支撐軸(13)，風(fēng)輪葉板(14)安裝在葉板支撐軸(13)上并可繞其旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪中心軸(2)上設(shè)有可調(diào)節(jié)風(fēng)輪葉板(14)工作位置的變槳距系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述變槳距系統(tǒng)包括雙滑塊機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，雙滑塊機(jī)構(gòu)包括內(nèi)滑套(5)、外支撐套(6)、固定鉸(7)、連桿(8)、固定鉸(10)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括活動鉸(26)、水平固定鉸(27)、水平連桿(28 )，雙滑塊機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)共用復(fù)合滑塊(11)，外支撐套(6 )通過內(nèi)滑套(5 )套在風(fēng)輪中心軸(2)上，連桿(8) —端通過支撐套固定鉸(7)與外支撐套(6)鉸接，另一端通過垂直固定鉸(10)鉸接在復(fù)合滑塊(11)上；水平連桿(28)—端通過水平固定鉸(27)與復(fù)合滑塊(11)鉸接，另一端與活動鉸(26 )連接。
3.如權(quán)利要求2所述的垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述變槳距系統(tǒng)的內(nèi)滑套(5)通過導(dǎo)向鍵(23)固定在風(fēng)輪中心軸(2)上，內(nèi)滑套(5)與外支撐套(6 )之間裝有雙向推力軸承(21)與轉(zhuǎn)動軸承(22 )。
4.如權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述下支撐板(12 )上設(shè)有圓弧滑槽(29 )與直線滑槽(30 )。
5.如權(quán)利要求2所述的垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述復(fù)合滑塊(11)設(shè)在直線滑槽(30 )內(nèi)并可沿直線滑槽(30 )延伸方向滑動。
6.如權(quán)利要求2所述的垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述變槳距系統(tǒng)的活動鉸(26)上固定有銷軸，銷軸頂端與風(fēng)輪葉板(14)上的銷軸孔間隙配合，銷軸上固定有軸承(25 )，軸承(25 )設(shè)置圓弧滑槽(29 )內(nèi)并可沿其延伸方向滾動，軸承(25 )上方設(shè)有套筒(24) 。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述風(fēng)輪中心軸(2)上還設(shè)有液壓缸(3)，液壓缸(3)位于外支撐套(6)的下方，液壓缸(3)上的活塞桿(4)與內(nèi)滑套(5)固定連接。
8.如權(quán)利要求2所述的垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:還設(shè)有導(dǎo)向柱(19)，導(dǎo)向柱(19) 一端通過導(dǎo)向套(20)套裝在外支撐套上，另一端與下支撐板(12)固定連接。
9.如權(quán)利要求1或2或3所述的垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:所述風(fēng)輪中心軸(2)的頂端安裝有風(fēng)速儀(15)。
10.如權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置，其特征在于:該發(fā)電裝置還設(shè)有能夠接收風(fēng)速儀(15)信號并控制變槳距系統(tǒng)的PLC控制單元。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)電裝置，即一種垂直軸風(fēng)輪連桿組合變槳距風(fēng)力發(fā)電裝置。包括套裝在風(fēng)輪中心軸上的下支撐板、上支撐板與位于上、下支撐板之間的風(fēng)輪葉板，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子與下支撐板固定連接，定子固定在風(fēng)輪中心軸上，上、下支撐板之間還設(shè)有葉板支撐軸，風(fēng)輪葉板安裝在葉板支撐軸上并可繞其旋轉(zhuǎn)，風(fēng)輪中心軸上設(shè)有可調(diào)節(jié)風(fēng)輪葉板工作位置的變槳距系統(tǒng)。能夠有效低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速，降低垂直軸風(fēng)輪的風(fēng)能轉(zhuǎn)化率，實(shí)現(xiàn)對永磁發(fā)電機(jī)進(jìn)行過載保護(hù)。
文檔編號F03D3/06GK203130369SQ201320047920
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者宋磊, 楊宗霄, 吳延峰 申請人:河南科技大學(xué)