[发明专利]垂直轴风力发电风车

说明书

技术领域

本发明涉及一种垂直轴风力发电风车。

背景技术

风能是一种清洁的可再生能源，不仅蕴量巨大，而且不受地域限制。据估计地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦，是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量，只有风力在一年内所提供能量的三分之一。现在普遍使用风车收集风能，将其转化为电能使用。

现有技术下，风能发电行业主要使用水平轴风力发电技术，而水平轴风力发电技术有如下缺点：首先水平轴风力发电技术要求叶片旋转平面必须对准来风方向，即必须设置一个对风机构，但这个对风机构会造成发电机机构庞大，结构复杂。其次为了满足叶片高强度的需求，叶片往往重量较大，但水平轴风力发电设备的叶片仅可进行单端固定，所以水平轴风力发电设备在风速过大时存在极大的安全隐患。

有部分地区使用垂直轴风力发电风车，但是现有垂直轴风力发电风车在运行过程中发电效率低下，风能利用率低。有的厂家给垂直轴风车加上了遮风导流罩，提高了风车的性能，但是阻碍了风车大型化的发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用方便、安全且发电效率高的垂直轴风力发电风车。

为了达到上述目的，本发明公开了一种垂直轴风力发电风车，它包括中心轴、用于接收风力的多个叶片、设置在所述的中心轴和多个叶片间用于固定各叶片的固定架，所述的中心轴沿纵向设置，所述的固定架与所述的中心轴连接，各叶片平行于所述的中心轴设置且通过与各自的叶片转轴与固定架转动连接，所述的固定架上设置有多个用于与叶片转动连接的连接单元，连接单元上设置有用于限定各叶片摆动角度的挡块，各叶片的叶片转轴的位置为叶片宽度的1/3至2/5处，一般优选1/3处。

进一步，当叶片与第一挡块接触时，和第一连接单元相连的三根固定杆中间那一根的延长线与该叶片两弧面端点的连线的夹角β为80度至100度，优选90度，当叶片与第二挡块接触时，和第一连接单元相连的三根固定杆中间那一根的延长线与该叶片两弧面端点的连线的夹角γ为140度至160度，优选150度。

进一步，叶片为瓦形，且叶片由框架、叶片转轴和蒙皮组成，蒙皮蒙在框架的弧形外侧构成整个叶片。

进一步，所述的叶片转轴到所述的中心轴距离相等。

进一步，固定架上还设置有用于固定所述的连接单元相对位置的与叶片相同数量的支撑杆，同时该支撑杆还起到增加整个固定架的牢固性的作用。

进一步，固定架在中心轴上设置有法兰盘，法兰盘包括上法兰盘和下法兰盘，固定架上还设置有用于加固架体的加固杆，加固杆一端连接支撑杆的下端，另一端连接在上法兰盘上，与固定架内部形成三角形结构，这样能增加整个固定架的牢固性。

进一步，连接单元包括第一连接单元和第二连接单元。

进一步，第一连接单元包括支撑杆孔、固定螺孔和叶片转轴孔，支撑杆孔与支撑杆相连固定连接单元的相对位置，第一连接单元通过其上的固定螺孔和在固定杆头上的固定螺孔与固定杆头固定连接，叶片转轴穿过叶片转轴孔并连接。

进一步，第二连接单元上包括第一挡块、第二挡块和固定螺孔，第二连接单元上的固定螺孔通过螺钉与第一连接单元的固定螺孔连接。

进一步，第二挡块包括缓冲块、螺钉、弹簧和壳体，缓冲块、螺钉和弹簧位于壳体内，缓冲块与螺钉的头部相连，弹簧套在螺钉头部下方、螺钉的外部。第二挡块不受力时，由于弹簧的弹力作用，缓冲块位于壳体外部，螺钉不与壳体底部接触。受力时，缓冲块和弹簧起缓冲作用，使得叶片柔和地与第二连接单元碰撞。

与现有技术状况相比，本发明具有以下优点：

1、该风车的风叶在顺风段工作时，叶片能在风力作用下自动摆动到外挡块位置，风能利用率高，在相同迎风面积的情况下，功率密度大于水平轴风力发电机。

2、该风车的风叶为两端固定式，以相同重量计算时，强度大大增加，抗强风能力明显。

3、变速箱和发电机可安装在地面或塔架中部较低的位置，安装比较方便。

附图说明

附图1为本发明垂直轴风力发电风车的结构示意图。

附图2为本发明垂直轴风力发电风车的俯视图。

附图3为本发明垂直轴风力发电风车初始状态的俯剖视图。

附图4为本发明垂直轴风力发电风车工作状态的俯剖视图。

附图5为本发明垂直轴风力发电风车初始状态的A处放大图。

附图6为本发明垂直轴风力发电风车工作状态的B处放大图。

附图7为本发明垂直轴风力发电风车第一连接单元的结构示意图。