Darrieus-Savonius組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體是設(shè)及一種新型Darrieus-Savonius組合式 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)具有發(fā)電機(jī)可W安裝在地面、不需要對(duì)風(fēng)裝置、維護(hù)方便等優(yōu) 點(diǎn)?，F(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)分為升力型和阻力型兩種。阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)W Savonius型風(fēng)機(jī)為代表，具有可W提供較大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的優(yōu)點(diǎn)，但是風(fēng)能利用效率較低。升力 型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)WDarrieus型風(fēng)機(jī)為代表，具有風(fēng)能利用效率高的優(yōu)點(diǎn)，但是無(wú)法從 靜止?fàn)顟B(tài)下自啟動(dòng)?，F(xiàn)在大規(guī)模應(yīng)用的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)均是Darrieus型的?，F(xiàn)有的大 型Darrieus型風(fēng)機(jī)依靠電動(dòng)機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，不僅需要額外電源而且控制系統(tǒng)復(fù)雜。
[0003] 現(xiàn)有的小型Darrieus型風(fēng)機(jī)依靠同軸布置的Savonius型風(fēng)機(jī)提供啟動(dòng)力矩，但 是在高轉(zhuǎn)速下Savonius型風(fēng)機(jī)會(huì)造成風(fēng)阻，降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用效率。 W04] 例如申請(qǐng)?zhí)枮?01310111985. 0的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種新型自啟動(dòng)式Darrieus-Savonius組合式垂直軸風(fēng)力機(jī)，其包括S型風(fēng)力機(jī)、超越離合器、發(fā)電機(jī)、D型風(fēng) 力機(jī)和若干立桿等結(jié)構(gòu)。 陽(yáng)0化]再例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01520138194. 1的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種用于垂直軸風(fēng)力發(fā)電 機(jī)的組合型風(fēng)輪，其將Savonius式風(fēng)輪和Darrieus式風(fēng)輪相結(jié)合。所述的Savonius式風(fēng) 輪包括Ξ個(gè)半圓弧葉片、Ξ個(gè)擋風(fēng)片W及固定半圓弧葉片和擋風(fēng)片的上、下圓形托板，Ξ個(gè) 半圓弧葉片均勻分布在圓形托板上，互成120°夾角；所述的Darrieus式風(fēng)輪為Darrieus 式聲型風(fēng)輪。
[0006] 上述兩種方案中，Savonius式風(fēng)輪和Darrieus式風(fēng)輪均獨(dú)立設(shè)置，無(wú)法根據(jù)風(fēng)速 實(shí)時(shí)調(diào)整。
[0007] 因此，改變現(xiàn)有的Darrieus-Savonius組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)，使得在 低轉(zhuǎn)速下Savonius型風(fēng)機(jī)葉片處于展開(kāi)狀態(tài)，而高轉(zhuǎn)速下Savonius型風(fēng)機(jī)葉片處于收起 狀態(tài)則可W有效改善垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決在高轉(zhuǎn)速下Darrieus-Savonius組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的Savonius 型風(fēng)機(jī)葉片造成風(fēng)阻，本發(fā)明提出了一種新型Darrieus-Savonius組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電 機(jī)，在低轉(zhuǎn)速下Savonius型風(fēng)機(jī)葉片處于展開(kāi)狀態(tài)，可W提供較大的啟動(dòng)力矩，在高轉(zhuǎn)速 下Savonius型風(fēng)機(jī)葉片處于收起狀態(tài)，避免造成風(fēng)阻。
[0009] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0010] 一種Darrieus-Savonius組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括同軸設(shè)置的Darrieus型 風(fēng)機(jī)葉片、Savonius型風(fēng)機(jī)葉片W及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，還包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述Darrieus型風(fēng)機(jī)葉 片一端根據(jù)轉(zhuǎn)速大小可進(jìn)行軸向的伸縮；所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片的軸向伸 縮位移轉(zhuǎn)變?yōu)镾avonius型風(fēng)機(jī)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)位移。 陽(yáng)011] 采用該技術(shù)方案，低轉(zhuǎn)速下Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片處于展開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)Savonius型 風(fēng)機(jī)葉片處于展開(kāi)狀態(tài)，可W提供較大的啟動(dòng)力矩；高轉(zhuǎn)速下，Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片處于 收縮狀態(tài)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用下，Savonius型風(fēng)機(jī)葉片自動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)槭掌馉顟B(tài)，避免造成風(fēng)阻。
[0012] 本發(fā)明中，所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)，例如可包括變速箱和發(fā)電機(jī)，此時(shí) 發(fā)電機(jī)輸出軸與變速箱輸入軸對(duì)接，變速箱輸出軸與Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片、Savonius型風(fēng) 機(jī)葉片的轉(zhuǎn)軸同軸連接。
[0013] 作為優(yōu)選，所述Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片為Φ形Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片，所述傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)包括：
[0014] 液壓筒；
[0015] 設(shè)置在液壓同內(nèi)的王動(dòng)活塞和被動(dòng)活塞；
[0016] 所述主動(dòng)活塞的活塞桿穿過(guò)液壓筒與所述Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片一端固定，主動(dòng) 活塞在所述Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片帶動(dòng)下進(jìn)行軸向伸縮移動(dòng)；所述被動(dòng)活塞的活塞桿穿過(guò) 液壓筒通過(guò)傳動(dòng)件與所述Savonius型風(fēng)機(jī)葉片一端固定，Savonius型風(fēng)機(jī)葉片在被動(dòng)活 塞作用下進(jìn)行周向轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0017] 所述Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片另一端與所述液壓筒相對(duì)固定。
[0018] 上述技術(shù)方案中，所述液壓筒內(nèi)盛放有液壓油，主動(dòng)活塞通過(guò)液壓油向被動(dòng)活塞 傳遞動(dòng)力，主動(dòng)活塞受Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片的驅(qū)動(dòng)，主動(dòng)活塞移動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致被動(dòng)活塞的移 動(dòng)，例如當(dāng)主動(dòng)活塞向液壓筒內(nèi)移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)液壓油運(yùn)動(dòng)，此時(shí)液壓油壓力增加，幾乎同時(shí) 推動(dòng)被動(dòng)活塞向外移動(dòng)；從而實(shí)現(xiàn)Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片工作狀態(tài)對(duì)Savonius型風(fēng)機(jī)葉片 工作狀態(tài)的控制，而Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片工作狀態(tài)由受轉(zhuǎn)速的影響。
[0019] 作為優(yōu)選，還包括同軸設(shè)置在液壓筒外側(cè)的風(fēng)機(jī)筒，風(fēng)機(jī)筒上設(shè)有用于較接 Savonius型風(fēng)機(jī)葉片的第一較接軸。風(fēng)機(jī)筒的設(shè)置，一方面方便了Savonius型風(fēng)機(jī)葉片的 安裝固定，同時(shí)也保護(hù)內(nèi)壁的液壓筒免受損壞。
[0020] 作為優(yōu)選，所述主動(dòng)活塞同軸設(shè)置在液壓筒一端，其活塞桿端部安裝有用于與 Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片一端固定的安裝板；所述主動(dòng)活塞的活塞桿上套設(shè)有復(fù)位彈黃，該復(fù) 位彈黃一端與安裝板相抵，另一端與液壓筒外端相抵。復(fù)位彈黃的設(shè)置，保證在風(fēng)機(jī)筒轉(zhuǎn)速 降低時(shí)，主動(dòng)活塞能夠快速?gòu)?fù)位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片的快速?gòu)?fù)位，進(jìn)一步提高 風(fēng)機(jī)性能。
[0021] 作為優(yōu)選，所述液壓筒上設(shè)有向內(nèi)凹陷的口結(jié)構(gòu)，所述被動(dòng)活塞位于該口結(jié)構(gòu)內(nèi)， 并與口結(jié)構(gòu)內(nèi)壁滑動(dòng)密封配合。采用該技術(shù)方案，口結(jié)構(gòu)的設(shè)置，進(jìn)一步提高了整個(gè)發(fā)電機(jī) 的緊湊型，同時(shí)完美的將主動(dòng)活塞的豎直位移轉(zhuǎn)化為被動(dòng)活塞的水平位移。所述風(fēng)機(jī)筒上 一般設(shè)有與上述口結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的避讓孔，避免與被動(dòng)活塞的活塞桿產(chǎn)生干設(shè)。
[0022] 作為優(yōu)選，所述被動(dòng)活塞的活塞桿上設(shè)有第二較接軸；所述Savonius型風(fēng)機(jī)葉片 端部設(shè)有第Ξ較接軸；所述傳動(dòng)件包括兩個(gè)分別與第二較接軸和第Ξ較接軸軸接的軸套W 及將兩個(gè)軸套相對(duì)固定的連接件。采用該技術(shù)方案，通過(guò)軸套結(jié)構(gòu)，是的傳動(dòng)件能夠?qū)⒈粍?dòng) 活塞的線(xiàn)性位移轉(zhuǎn)化為Savonius型風(fēng)機(jī)葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)位移，避免發(fā)生卡死現(xiàn)象。
[0023] 作為優(yōu)選，所述Savonius型風(fēng)機(jī)葉片布置在風(fēng)機(jī)筒中部，且沿周向均勻布置；所 述Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片沿風(fēng)機(jī)筒周向均勻布置。采用該技術(shù)方案，所述Savonius型風(fēng)機(jī)葉 片布置在Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，減少了整個(gè)發(fā)電機(jī)的軸向尺寸，進(jìn)一步降低 了發(fā)電機(jī)的整體體積。所述被動(dòng)活塞布置在所述液壓筒的中部，當(dāng)液壓筒高度大于十米時(shí)， 也可W布置在所述液壓筒的中上部，要保證所述被動(dòng)活塞處的液體靜壓力小于當(dāng)?shù)卮髿鈮?力。
[0024] 作為優(yōu)選，所述Savonius型風(fēng)機(jī)葉片為一圓弧段，其直徑與略大于所述風(fēng)機(jī)筒的 直徑。 陽(yáng)0巧]作為優(yōu)選，所述Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片為Ξ片，并沿圓周間隔120°布置；所述Savonius型風(fēng)機(jī)葉片為兩片,且沿圓周間隔180°布置。 陽(yáng)0%] 本發(fā)明中，主動(dòng)活塞可設(shè)置在風(fēng)機(jī)筒和液壓筒的頂部，主動(dòng)活塞可設(shè)置在風(fēng)機(jī)筒 的側(cè)壁，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等可設(shè)置在風(fēng)機(jī)筒的底部，Φ形Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片兩端分別與主動(dòng)活 塞的安裝板和風(fēng)機(jī)筒的底部相互固定，形成發(fā)電機(jī)的外圍結(jié)構(gòu)，所述Savonius型風(fēng)機(jī)葉片 則布置在Φ形Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片圍成的空腔內(nèi)，整體結(jié)構(gòu)非常緊湊。
[0027] 本發(fā)明中，所述彈黃的彈性系數(shù)可W根據(jù)要求所述Savonius型風(fēng)機(jī)葉片合猶的 風(fēng)速而改變。
[0028] 本發(fā)明實(shí)際運(yùn)行時(shí)，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速較小時(shí)，所述彈黃支撐所述主動(dòng)活塞處于高位，所 述Savonius型風(fēng)機(jī)葉片處于展開(kāi)狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速增大后，所述Φ形Darrieus型風(fēng)機(jī) 葉片會(huì)受到水平向外的離屯、力作用，該力經(jīng)過(guò)所述Φ形Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片傳遞會(huì)對(duì)所 述主動(dòng)活塞施加豎直向下的作用力，迫使所述主動(dòng)活塞向下移動(dòng)。所述主動(dòng)活塞向下移動(dòng) 會(huì)擠壓液壓油，液壓油將該壓力傳遞給所述被動(dòng)活塞，使所述被動(dòng)活塞向外移動(dòng)。所述被 動(dòng)活塞通過(guò)頂端的第Ξ較接軸和傳動(dòng)件推動(dòng)所述Savonius型風(fēng)機(jī)葉片圍繞固定在所述風(fēng) 機(jī)筒上的第一較接軸，并逐漸合猶在所述風(fēng)機(jī)筒上。當(dāng)所述Savonius型風(fēng)機(jī)葉片完全收 起時(shí)，就只有Φ形Darrieus型風(fēng)機(jī)葉片處于工作狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，所述主動(dòng)活塞 會(huì)在所述彈黃作用下向上移動(dòng)，所述被動(dòng)活塞會(huì)在大氣壓力的作用下向內(nèi)移動(dòng)，使得所述 Savonius型風(fēng)機(jī)葉片展開(kāi)。
[0029] 本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0030] 1、本發(fā)明的Darrieus-Savonius組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了低轉(zhuǎn)速下 Savonius型風(fēng)機(jī)葉片的展開(kāi)與高轉(zhuǎn)速下Savonius型風(fēng)機(jī)葉片的收起，不僅可W實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī) 從靜止?fàn)顟B(tài)的自啟動(dòng)還可W提高高轉(zhuǎn)速下風(fēng)機(jī)的風(fēng)能利用效率。
[0031] 2、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整體結(jié)構(gòu)緊湊，不需要電氣控制系統(tǒng)，依靠離屯、力、彈黃彈力 和大氣壓力實(shí)現(xiàn)了Savonius型風(fēng)機(jī)葉片的展開(kāi)與收起，