[发明专利]一种H型垂直轴风力发电机叶片时时变攻角装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种变攻角装置，尤其是一种H型垂直轴风力发电机叶片时时变攻角装置。

背景技术

能源是人类社会发展的动力。随着全球经济的迅猛发展，大量的煤、石油、天然气等化石能源被消耗掉，使得人类面临着前所未有的能源危机和环境威胁，能源和环保已成为目前亟待解决的重大问题。风力发电技术作为除核电外，技术最成熟、最具开发条件和发展前景的可再生能源发电方式，逐渐受到各国政府的高度重视。

风力发电机分为旋转轴垂直于风向安装的垂直轴风力机与旋转轴平行于风向安装的水平轴风力机。与水平轴风力机相比，垂直轴风力机可以接收任意方向的来风，因此省去了水平轴风力机中的偏航机构；垂直轴风力机大部分需要维护的部件(如发电机和齿轮箱)都可以放置在近地面位置或地面上，非常有利于维护工作的进行，并大大降低了维护成本；叶片截面一般为等截面翼型，便于加工制造；垂直轴风力机运行时的尖速比一般在2左右，基本上不会产生太大的噪音；垂直轴风力机运行过程中受到的是恒定载荷，因此叶片的疲劳寿命较长；垂直轴风力机对风速和风向的变化不敏感，在这种情况下，可以更有效地用于复杂城市地形，显著提高小规模风力发电的能力。由于垂直轴风力机具有以上所述的显著优势而越来越受到研究者们的高度重视。

新兴市场的风电发展迅速，在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风力发电技术特别是风电设备制造业也迅速崛起，已经成为全球风力发电最为活跃的场所。但是从全球市场的角度看，外资风力发电企业在市场占有率和技术领先程度上都位居前列。我国风力发电产业的健康发展面临着一些问题，在重要的核心技术上，还要依赖于国外设计公司进行联合开发，要赶超世界上其他风力发电技术比较发达的国家还需要付出相当多的努力。目前，制约风力机发展的因素之一是风能利用率较低，主要是因为大部分风轮的叶片都是固定安装，安装角度不发生变化。当风吹动风轮旋转时，每个叶片的攻角也会随着方位角的变化而变化，不能保证每个叶片的攻角都在合理的范围内，使得有的叶片做正功，有的叶片做负功，也就不能保证风能的高效利用。因此，如果合理设置旋转的风轮的每个叶片的攻角，使得变化的攻角时时刻刻处于最优范围内，这样就能大大提高风能利用率。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种H型垂直轴风力发电机叶片时时变攻角装置，它克服了一般的H型垂直轴风力发电机风能利用率低且不能实现叶片时时有效变攻角的弊端，其采用的技术方案如下：

一种H型垂直轴风力发电机叶片时时变攻角装置，包括叶片、叶片固定箍、直臂、小螺栓、支撑杆、支撑架、大螺栓、顶盖、上凸轮盘、连接法兰、凹槽、上轴承、主轴、凸轮盘连接杆、下轴承、下凸轮盘、基座、顶杆、推杆、卡爪、滚子、风舵、大螺钉、小螺钉、铆钉，所述的叶片通过大螺钉安装到叶片固定箍上，所述的叶片固定箍的一端与直臂焊接，所述的直臂远离叶片固定箍的一端设有通孔，并与支撑杆的一端通过小螺栓连接，所述的支撑杆的另一端通过大螺栓固定到连接法兰上，所述的连接法兰套在主轴的外壁上，且连接法兰和主轴的上表面平齐，所述的顶盖焊接在连接法兰的上端面，所述的上轴承的内圈套在主轴的外壁上，外圈卡在上凸轮盘的中心孔内，所述的下轴承的内圈套在主轴的外壁上，外圈卡在下凸轮盘的中心孔内，所述的顶杆一端连接滚子，所述的滚子可沿着凹槽的轮廓滚动，所述的顶杆的另一端与推杆铰接，所述的推杆与卡爪铰接，所述的卡爪通过铆钉固定到直臂上，所述的上凸轮盘和下凸轮盘之间用三根凸轮盘连接杆连接。

所述的连接法兰上设有五个支撑臂，且每个支撑臂上各开有两个通孔，所述的主轴为中空结构，所述的连接法兰上设有中心孔，中心孔的孔径略小于主轴的外径。

所述的支撑杆包括法兰连接部分、支撑杆主体部分、直臂连接部分、卡槽，所述的法兰连接部分为中空结构，且其内壁套在连接法兰的支撑臂上，所述的直臂远离叶片固定箍的一端插入卡槽内，所述的直臂连接部分通过小螺栓与直臂连接，且直臂可绕着小螺栓的轴线转动。

所述的支撑架包括大孔、支撑架主体部分、螺纹孔、小孔，所述的大孔套在支撑杆主体部分的外壁上，所述的小孔套在顶杆的外壁上，所述的支撑架主体部分采用冲压成型，所述的小螺钉旋入螺纹孔中。

所述的顶杆的一端向下弯曲，弯曲部分的末端连接滚子，所述的顶杆的直径略小于支撑架上的小孔的直径，所述的滚子始终处于凹槽内，且可沿着凹槽的轮廓滚动。

所述的卡爪采用U型结构，其内表面紧贴在直臂的外表面上。

所述的上凸轮盘的表面设有凹槽，所述的凹槽的轮廓根据反转法得出。