[发明专利]自调攻角垂直轴风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种发电装置，具体地说是风力发电装置。

背景技术

风能发电是许多国家可持续发展战略的重要组成部分，具有广阔的发展前景。风力发电装置按照风轮转轴空间方位的不同，可分为垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机。垂直轴风力发电机相比于水平轴风力发电机，具有结构简单、造价和维护成本低廉、不需迎风调向装置等优点，近年来得到各国的普遍重视。但是，现有的垂直轴风力发电机一般采用升力型风轮，叶片形装复杂、制造成本高，此外，由于叶片与悬臂支架之间的角度固定不变，叶片在旋转过程中不能始终处于最佳攻角的状态，不能产生最大的驱动力矩，同时还可能产生阻力矩，这就导致其风能利用率不高、环境适应性不强。

公开号为CN101280766A的中国专利公开了一种变攻角阻力型垂直轴风—光互补式发电机，它通过一个滚动丝杠和齿轮齿条结构结合的装置来调节叶片攻角，但是需要在每个悬臂支架上安装独立的叶片攻角调节装置，并且每个装置都需要一个电机进行驱动。其缺点是结构复杂、不便于控制，叶片转动时附加载荷较大，并且当叶轮高速转动时，对电机的响应速度要求较高，叶片的位置精度不高。

公开号为CN101520031A的中国专利公开了一种变攻角阻力与升力混合型垂直轴风力发电机，该专利通过带轮传动结构，只需采用一个电机就可调节所有叶片的攻角，其缺点是采用的带轮轮系结构复杂，并且同样对电机的响应速度要求较高，位置精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供纯机械驱动方式的自调攻角垂直轴风力发电机。

本发明的目的是这样实现的：

本发明自调攻角垂直轴风力发电机，其特征是：包括主轴、发电机、发电机齿轮、套筒、叶片支架单元、中心齿轮、力矩电机，套筒通过角接触球轴承套装在主轴上，套筒的下端安装套筒齿轮，套筒齿轮与发电机齿轮相啮合，发电机连接发电机齿轮，叶片支架单元包括第一叶片、第二叶片、上悬臂支架、下悬臂支架、行星齿轮、第一-第四同步带轮，上悬臂支架和下悬臂支架固定在套筒的上下两端，第一叶片和第二叶片均安装在上悬臂支架和下悬臂支架之间，中心齿轮安装在主轴上，力矩电机位于中心齿轮下方，力矩电机的定子通过胀紧套固定在主轴上，力矩电机的转子固定在中心齿轮上，中心齿轮与行星齿轮啮合，行星齿轮、第一同步带轮同轴安装在上悬臂支架上，第二同步带轮、第三同步带轮与第一叶片同轴，第四同步带轮与第二叶片同轴，第一同步带轮和第二同步带轮上缠绕第一同步带，第三同步带和第四同步带上缠绕第二同步带。

本发明还可以包括：

1、所述的叶片支架单元包括四组，四组叶片支架单元相对于主轴均匀设置，主轴上端安装风向仪。

2、中心齿轮与每个叶片支架单元的行星齿轮之间的齿数比为3∶4，每个叶片支架单元的第一同步带轮13与第二同步带轮14的半径比为2∶3，每个叶片支架单元的第三同步带轮和第四同步带轮的半径相同。

本发明的优势在于：采用纯机械的驱动方式，当风向一定时无需调整中心齿轮，叶轮在旋转过程中能够快速自动地调节各叶片的攻角，位置精度高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的叶片攻角调节装置的局部视图。；

图3a为叶轮0°时的叶片状态示意图，图3b为叶轮45°时的叶片状态示意图；

图4为单个叶片旋转一周的攻角变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1～4，主轴7固定于地面，套筒9通过两个相向安装的角接触球轴承安装在主轴7上，上悬臂支架2和下悬臂支架4分别固定在套筒9的上下两端，叶片3通过角接触球轴承安装在上、下悬臂支架之间，可相对于悬臂支架转动。这里以4对悬臂支架、每对悬臂支架间安装两个叶片为例，实际应用时可根据需要调整悬臂支架和叶片数量。套筒9的底端安装的套筒齿轮8与安装在发电机6上的发电机齿轮5相啮合。由叶片3、上悬臂支架2、下悬臂支架4和套筒9组成的叶轮在风力作用下相对于主轴7转动，并通过套筒齿轮8和发电机齿轮5将动能传递给发电机6，由发电机将动能转化为电能。风向仪1安装在主轴7顶端，与控制器联接，控制器可控制叶片攻角调节装置，使叶片在旋转过程中处于最佳攻角。