一種可調(diào)節(jié)葉片角度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，尤其是一種可調(diào)節(jié)葉片角度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，其結(jié)構(gòu)包括垂直軸、對稱翼型的葉片，在葉片對稱中心位置通過支持翼與垂直軸連接，所述葉片可繞葉片對稱中心旋轉(zhuǎn)，在順時針方向上，與垂直軸連接的支持翼端部與相鄰葉片的對稱中心一端通過連桿連接。本實用新型使用單獨葉片控制的垂直軸轉(zhuǎn)子通過對葉片的調(diào)控，讓其能夠在弱風(fēng)范圍內(nèi)啟動，并且在風(fēng)速過高的時候確保能夠安全關(guān)閉轉(zhuǎn)子。
【專利說明】—種可調(diào)節(jié)葉片角度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0002]通過空氣動力學(xué)機翼原理工作的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備一般需要額外的設(shè)備來使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生最低的旋轉(zhuǎn)，形成所必需的空氣動力學(xué)葉片側(cè)面環(huán)流，來啟動該設(shè)備。比較著名設(shè)備結(jié)構(gòu)形式是達里厄(Darrieus)垂直軸轉(zhuǎn)子，并將其與薩沃紐斯(Savonius)低電阻轉(zhuǎn)子結(jié)合使用。在弱風(fēng)情況下，當(dāng)達里厄轉(zhuǎn)子的葉片無法獲得動力的時候，薩沃紐斯低電阻轉(zhuǎn)子就已經(jīng)能夠提供動力了。這種方案的弱點是，當(dāng)風(fēng)速更高的時候，在達里厄轉(zhuǎn)子能夠啟動之后，薩沃紐斯轉(zhuǎn)子將會產(chǎn)生阻礙作用，或者需要通過其他離合設(shè)備使其從達里厄轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動中分離出去。
[0003]垂直軸轉(zhuǎn)子技術(shù)也在不斷的發(fā)展，轉(zhuǎn)子的葉片圍繞著葉片軸按照一定的角度垂直排列，并且能夠自己隨時調(diào)節(jié)角度，面對風(fēng)向，這是借助于指向風(fēng)向側(cè)面出氣邊緣的葉片，可以調(diào)整為與轉(zhuǎn)子軸呈放射狀的態(tài)勢，并且通過風(fēng)力背壓獲得驅(qū)動脈沖，而指向風(fēng)向側(cè)面進氣邊緣的葉片能夠使其產(chǎn)生最小的阻力。在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備風(fēng)速設(shè)計范圍內(nèi)，指向風(fēng)向側(cè)面出氣邊緣的葉片可以調(diào)整為與圓周軌道一致的方向，并且轉(zhuǎn)子按照機翼原理進行工作。這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子與達里厄轉(zhuǎn)子不同，其葉片必須準(zhǔn)確的與轉(zhuǎn)軸平行排列，以便能夠確保實現(xiàn)自我調(diào)節(jié)功能。這種結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子無法達到更高的經(jīng)濟收益，因為葉片的自我調(diào)節(jié)功能與其自身的葉片支座磨損情況相關(guān)。
[0004]另外一種結(jié)構(gòu)是，將一個垂直轉(zhuǎn)子的葉片，沿著其固定的運動圓周不再固定為一個方向，而是通過機械裝置對葉片的控制，即通過風(fēng)力和環(huán)流速度計算出的氣流速度結(jié)果進行調(diào)節(jié)，以便每一個葉片在其運行軌道的每一點上都能夠產(chǎn)生正驅(qū)動力。盡管通過這種控制方法可以解決一些由于呆板的轉(zhuǎn)子葉片排列產(chǎn)生的例如單獨葉片有效扭矩不均衡的現(xiàn)象，但是在弱風(fēng)啟動，帶有預(yù)設(shè)性質(zhì)的垂直軸轉(zhuǎn)子安全調(diào)節(jié)，以及垂直軸轉(zhuǎn)子葉片控制的可預(yù)見工作范圍安全調(diào)節(jié)方面的問題都沒有得到解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的在于，使用單獨葉片控制的垂直軸轉(zhuǎn)子通過對葉片的調(diào)控，讓其能夠在弱風(fēng)范圍內(nèi)啟動，并且在風(fēng)速過高的時候確保能夠安全關(guān)閉轉(zhuǎn)子。
[0006]本實用新型的具體技術(shù)方案是:一種可調(diào)節(jié)葉片角度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，其結(jié)構(gòu)包括垂直軸、對稱翼型的葉片，在葉片對稱中心位置通過支持翼與垂直軸連接，葉片可繞葉片對稱中心旋轉(zhuǎn)，在順時針方向上，與垂直軸連接的支持翼端部與相鄰葉片的對稱中心一端通過連桿連接。
[0007]按照發(fā)明的方案可以解決上述問題，即通過對每一種工作模式下進行必要的，基于計算產(chǎn)生的調(diào)控機制，對每一個葉片進行調(diào)整，這些計算通過使用測量到的風(fēng)速，風(fēng)向，轉(zhuǎn)子的角速度參數(shù)，以及圍繞轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的固定空間的參照物調(diào)控功能來實現(xiàn)的。通過該參照物可以在任何時間，根據(jù)風(fēng)向?qū)γ總€葉片進行調(diào)整。
[0008]本實用新型使用單獨葉片控制的垂直軸轉(zhuǎn)子通過對葉片的調(diào)控，讓其能夠在弱風(fēng)范圍內(nèi)啟動，并且在風(fēng)速過高的時候確保能夠安全關(guān)閉轉(zhuǎn)子。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的葉片沿著圓周軌跡的轉(zhuǎn)子環(huán)流，以及通過風(fēng)速和旋轉(zhuǎn)速度累加而產(chǎn)生的速度示意圖。
[0010]圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖3是本實用新型在弱風(fēng)啟動情況下，葉片的狀態(tài)。
[0012]圖4是本實用新型在高風(fēng)速情況下，葉片狀態(tài)。
[0013]圖5是本實用新型從任何一種運行狀態(tài)過渡到另一運行狀態(tài)時，葉片的狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]一種可調(diào)節(jié)葉片角度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，其結(jié)構(gòu)包括垂直軸、對稱翼型的葉片，在葉片對稱中心位置通過支持翼與垂直軸連接，葉片可繞葉片對稱中心旋轉(zhuǎn)，在順時針方向上，與垂直軸連接的支持翼端部與相鄰葉片的對稱中心一端通過連桿連接。
[0015]根據(jù)圖1對轉(zhuǎn)子的設(shè)計運行情況，可以對所有的葉片B1, B2, B3進行葉片狀態(tài)調(diào)控，以便可以產(chǎn)生升力A1, A2, A3,升力與軸心杠桿力Ii1, h2, h3 一起產(chǎn)生相應(yīng)的正驅(qū)動力矩。
[0016]根據(jù)圖2對葉片狀態(tài)進行α角度調(diào)控，則可以使用機械裝置，比如液壓伺服氣缸達到效果，該裝置可以基于風(fēng)速V的測量數(shù)值，與固定空間標(biāo)記N形成的風(fēng)向角度δ的測量數(shù)值，固定空間標(biāo)記N與旋轉(zhuǎn)標(biāo)記W形成的旋轉(zhuǎn)角度Φ的測量數(shù)值，轉(zhuǎn)子的角速度ω測量數(shù)值進行計算。
[0017]根據(jù)圖3可以由控制元件E根據(jù)測量到的數(shù)值結(jié)合當(dāng)時風(fēng)力情況，為弱風(fēng)啟動確定預(yù)期的動力。當(dāng)風(fēng)能超過了外部系統(tǒng)提供的，用于葉片調(diào)控的伺服能量，將會啟動葉片調(diào)控，并且葉片將隨著圓周軌道運行進行調(diào)控，即順著風(fēng)向的葉片如B1通過風(fēng)力背壓脈沖進行驅(qū)動，逆著風(fēng)向的葉片如B3則調(diào)節(jié)成最小阻力狀態(tài)，或者調(diào)節(jié)到如同B2這種能夠起到有效推動作用的的狀態(tài)。
[0018]根據(jù)圖4在出現(xiàn)強風(fēng)的情況下，所有的葉片都會調(diào)整為與轉(zhuǎn)子軸呈放射狀的狀態(tài)，并通過這種調(diào)整來關(guān)閉風(fēng)力設(shè)備。
[0019]葉片調(diào)控的技術(shù)實施也可通過圖5中的伺服馬達Ml實現(xiàn)，該馬達可以根據(jù)特殊設(shè)定的控制程序，結(jié)合風(fēng)向Φ，風(fēng)度V，軌道速度ω以及葉片在軌道上的位置α進行調(diào)控。伺服能量與伺服脈沖將由調(diào)控元件E通過線纜L進行傳遞。
【權(quán)利要求】
1.一種可調(diào)節(jié)葉片角度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，其結(jié)構(gòu)包括垂直軸、對稱翼型的葉片，在葉片對稱中心位置通過支持翼與垂直軸連接，其特征在于，所述葉片可繞葉片對稱中心旋轉(zhuǎn)，在順時針方向上，與垂直軸連接的支持翼端部與相鄰葉片的對稱中心一端通過連桿連接。
【文檔編號】F03D7/06GK203717246SQ201420038357
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】潘吟宇, 蘇子芃, 嚴曉曄, 余韻韻 申請人:上海陸道工程設(shè)計管理股份有限公司