一種帶h型風(fēng)葉的垂直軸風(fēng)車的制作方法
【專利摘要】為解決現(xiàn)有風(fēng)車遇強(qiáng)風(fēng)易倒、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低下、不能單獨(dú)控制葉片的問題，本發(fā)明提出了一種帶H型風(fēng)葉的垂直軸風(fēng)車，其利用設(shè)置在中心軸頂端的風(fēng)速風(fēng)向儀測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至控制電路后，利用信號(hào)發(fā)送接收器實(shí)現(xiàn)無線傳輸信號(hào)，控制安裝在H型風(fēng)葉下端的步進(jìn)電機(jī)，以便調(diào)整H型風(fēng)葉的角度，保證其中至少一個(gè)H型風(fēng)葉面與風(fēng)向垂直，同時(shí)，逐步調(diào)整同步其他H型風(fēng)葉的擺動(dòng)角度，直到至少有一個(gè)H型風(fēng)葉處于順風(fēng)方向。本發(fā)明不但使機(jī)架高度明顯降低，受力狀況好，抵御強(qiáng)風(fēng)能力強(qiáng)，而且轉(zhuǎn)架通過旋轉(zhuǎn)圓盤直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，傳動(dòng)系短，中間阻力損失小，風(fēng)能轉(zhuǎn)化率高，風(fēng)葉自動(dòng)跟蹤風(fēng)向，調(diào)整簡便，手段先進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
【專利說明】—種帶H型風(fēng)葉的垂直軸風(fēng)車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域，尤其是一種帶H型風(fēng)葉的垂直軸風(fēng)車。
【背景技術(shù)】
[0002]目前國內(nèi)外用于風(fēng)力發(fā)電的風(fēng)機(jī)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(yùn)行時(shí)葉片的旋轉(zhuǎn)方向與風(fēng)向垂直。國內(nèi)外研究表明，此種風(fēng)機(jī)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(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，風(fēng)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(yùn)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(fēng)葉上，總是垂直受到迎面風(fēng)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(chǔ)承受的附加力矩也相當(dāng)大，特別是在遇到強(qiáng)風(fēng)時(shí)，塔架及其基礎(chǔ)受力更大，所以塔架及基礎(chǔ)的抗風(fēng)載能力要足夠大才能保證遇到強(qiáng)風(fēng)時(shí)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(jí)垂直風(fēng)車》，該發(fā)明提出了一種垂直軸多葉片旋轉(zhuǎn)風(fēng)車結(jié)構(gòu)，較好的解決了水平軸風(fēng)車的上述問題，將風(fēng)能利用率提高到50%以上，而且不需要高大的塔架基礎(chǔ)，制造和建造成本降低很多，安裝和檢修都相對(duì)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(jié)構(gòu)，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(fēng)葉的角度，以保證葉片始終朝向迎風(fēng)面；其特征之三是通過一套較復(fù)雜的齒輪系傳動(dòng)才將風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至發(fā)電機(jī)，傳動(dòng)鏈較長，內(nèi)部阻力大，中間機(jī)械能損失也大，電能轉(zhuǎn)化效率下降。
[0004]為解決現(xiàn)有風(fēng)車遇強(qiáng)風(fēng)易倒、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率低下、不能單獨(dú)控制葉片的問題，本發(fā)明提出了一種帶H型風(fēng)葉的垂直軸風(fēng)車，無中間傳動(dòng)齒輪箱，用獨(dú)立的步進(jìn)電機(jī)分別控制每組葉片的姿態(tài)，而且將風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)通過一對(duì)傳動(dòng)副直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，傳動(dòng)鏈短，中間能量損失小，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本降低。
[0005]本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是:所述的一種帶H型風(fēng)葉的垂直軸風(fēng)車，其特征是:利用設(shè)置在中心軸頂端的風(fēng)速風(fēng)向儀測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至控制電路后，利用信號(hào)發(fā)送接收器實(shí)現(xiàn)無線傳輸信號(hào)，控制安裝在H型風(fēng)葉下端的步進(jìn)電機(jī)，以便調(diào)整H型風(fēng)葉的角度，保證其中至少一個(gè)H型風(fēng)葉面與風(fēng)向垂直，同時(shí)，逐步調(diào)整同步其他H型風(fēng)葉的擺動(dòng)角度，直到至少有一個(gè)H型風(fēng)葉處于順風(fēng)方向。
[0006]所述的一種帶H型風(fēng)葉的垂直軸風(fēng)車，其特征是:當(dāng)需要停機(jī)時(shí)，以及當(dāng)遇到強(qiáng)風(fēng)需要保護(hù)停機(jī)時(shí)，程序自動(dòng)強(qiáng)制H型風(fēng)葉均處于順風(fēng)位置，失去了旋轉(zhuǎn)力矩而停轉(zhuǎn)，再配合機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)停機(jī)。
[0007]本發(fā)明的有益效果是:不但使機(jī)架高度明顯降低，受力狀況好，抵御強(qiáng)風(fēng)能力強(qiáng)，而且轉(zhuǎn)架通過旋轉(zhuǎn)圓盤直接驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，傳動(dòng)系短，中間阻力損失小，風(fēng)能轉(zhuǎn)化率高，風(fēng)葉自動(dòng)跟蹤風(fēng)向，調(diào)整簡便，手段先進(jìn)，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jī)架；2.推力軸承；3.轉(zhuǎn)架；4.旋轉(zhuǎn)圓盤；5.H型風(fēng)葉；6.中心軸；7.步進(jìn)電機(jī)；8.集電環(huán)；9.風(fēng)速風(fēng)向儀；10.信號(hào)發(fā)送接收器；11.中間輪；12.發(fā)電機(jī)；13.控制箱。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖，用具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0011]如圖1所示，所述的一種帶H型風(fēng)葉的垂直軸風(fēng)車由本體部、風(fēng)葉轉(zhuǎn)向部及控制部三部分組成，其結(jié)構(gòu)是:本體部由固定機(jī)架1、推力軸承2、轉(zhuǎn)架3、旋轉(zhuǎn)圓盤4、風(fēng)葉5、中心軸6組成；風(fēng)葉轉(zhuǎn)向部由步進(jìn)電機(jī)7、中間集電環(huán)8組成；控制部由風(fēng)速風(fēng)向儀9、無線信號(hào)發(fā)送接收器10和控制箱13組成；其中，固定機(jī)架I固定于地面基礎(chǔ)上，固定機(jī)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(fēng)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(jī)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(hào)發(fā)送接收器10固定在轉(zhuǎn)架3上；風(fēng)速風(fēng)向儀9設(shè)置在中心軸6的頂端；控制箱13設(shè)置在固定機(jī)架I內(nèi)部。
[0012]H型風(fēng)葉5與下部的步進(jìn)電機(jī)7聯(lián)接，兩端固定在轉(zhuǎn)架3上，可繞其軸擺動(dòng)，H型風(fēng)葉5都可以獨(dú)立或同步擺動(dòng)。帶動(dòng)H型風(fēng)葉5擺動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)7由集電環(huán)8通過穿過轉(zhuǎn)架的電纜為步進(jìn)電機(jī)7供電，其控制信號(hào)以無線方式與信號(hào)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(jī)架I上，繞中心軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過中間輪11與發(fā)電機(jī)12相連，速風(fēng)向儀9置于中心軸6的頂端，繞中心軸6自由轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]其工作原理是:風(fēng)速風(fēng)向儀9將采集的風(fēng)速風(fēng)向以電矢量信號(hào)，傳給下部的控制箱13，控制系統(tǒng)根據(jù)上述信號(hào)，內(nèi)部程序自動(dòng)確定H型風(fēng)葉5的擺動(dòng)方向，將控制信號(hào)通過信號(hào)發(fā)送接收器10傳遞給H型風(fēng)葉5下部的步進(jìn)電機(jī)7，控制其姿態(tài)，自動(dòng)跟蹤風(fēng)向，保證其中至少有一個(gè)H型風(fēng)葉5面與風(fēng)向垂直，同時(shí)，逐步調(diào)整同步其他H型風(fēng)葉5的擺動(dòng)角度，直到至少有一個(gè)H型風(fēng)葉5處于順風(fēng)方向。
[0014]風(fēng)持續(xù)作用于H型風(fēng)葉5上，通過轉(zhuǎn)架3帶動(dòng)下部的旋轉(zhuǎn)圓盤4繞中心軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)圓盤4通過中間輪11驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)12，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能。轉(zhuǎn)架3不停繞中心軸6公轉(zhuǎn)，同時(shí)H型風(fēng)葉5也在繞自己的軸自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)架3公轉(zhuǎn)與H型風(fēng)葉5的自轉(zhuǎn)速比為2:1。H型風(fēng)葉5的自轉(zhuǎn)角度由內(nèi)部程序自動(dòng)控制，保證同時(shí)至少有一個(gè)葉片處于迎風(fēng)面，也至少有一個(gè)葉片處于順風(fēng)面。當(dāng)需要停機(jī)時(shí)，或當(dāng)遇到強(qiáng)風(fēng)需要保護(hù)停機(jī)時(shí)，程序自動(dòng)強(qiáng)制H型風(fēng)葉5都處于順風(fēng)位置，失去了旋轉(zhuǎn)力矩而停轉(zhuǎn)，再配合機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的停機(jī)。
[0015]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)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(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶H型風(fēng)葉的垂直軸風(fēng)車，其特征是:利用設(shè)置在中心軸頂端的風(fēng)速風(fēng)向儀測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳送至控制電路后，利用信號(hào)發(fā)送接收器實(shí)現(xiàn)無線傳輸信號(hào)，控制安裝在H型風(fēng)葉下端的步進(jìn)電機(jī)，以便調(diào)整H型風(fēng)葉的角度，保證其中至少一個(gè)H型風(fēng)葉面與風(fēng)向垂直，同時(shí)，逐步調(diào)整同步其他H型風(fēng)葉的擺動(dòng)角度，直到至少有一個(gè)H型風(fēng)葉處于順風(fēng)方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶H型風(fēng)葉的垂直軸風(fēng)車，其特征是:當(dāng)需要停機(jī)時(shí)，以及當(dāng)遇到強(qiáng)風(fēng)需要保護(hù)停機(jī)時(shí)，程序自動(dòng)強(qiáng)制H型風(fēng)葉均處于順風(fēng)位置，失去了旋轉(zhuǎn)力矩而停轉(zhuǎn)，再配合機(jī)械自鎖機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)停機(jī)。
【文檔編號(hào)】F03D3/02GK103511185SQ201310170987
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
【發(fā)明者】何社利, 司龍飛 申請(qǐng)人:洛陽颶鴻環(huán)保技術(shù)有限公司