[发明专利]一种垂直轴风力发电机

说明书

本发明公开了一种垂直轴风力发电机，包括支架、桨叶以及连杆机构，所述支架上设有垂直于地面的主轴和以小于桨叶宽度的间距平行设置在所述主轴旁的副轴；所述桨叶有三片，均竖直设置；所述连杆机构包括用于将桨叶与主轴相连的大推杆和用于将桨叶与副轴相连小推杆，使桨叶、连杆机构、主轴和副轴共同构成双曲柄机构，大推杆近端通过传动机构与发电机相连，从而实现将风能转换为电能。本发明提供的这种垂直轴风力发电机，不仅结构简单，制造和维护成本低，本发明通过调整桨叶旋转过程中的姿态提高所述桨叶迎风面的受风面积并减少所述桨叶背风面的受风面积，与传统的垂直轴风力发电机相比，降低了发电机所发电能的损耗，提高发电机的风能利用率。

技术领域

本发明属于风力发电设备技术领域，具体涉及一种垂直轴风力发电机。

背景技术

风力发电机机按主轴的布置方向可分为水平轴风力机和垂直轴风力机，阻力型垂直轴风力机依靠迎风面阻力和背风面阻力差获得动力，其差值越大，效率发电就越高，相比于水平轴风力机具有启动风速低，噪音小，结构简单、方便维护检修等优点，但也存在风能利用率低、低速启动特性差的缺点。

为提高现有垂直轴风力发电机发电效率，中国专利号2012101671057公开了一种变桨距垂直轴风力机，具体通过在叶片转动过程中进行变桨距处理来提高风能利用率，但该发明采用的是伺服电机通过蜗轮蜗杆减速器来调整叶片桨距角,在实际使用过程中伺服电机一方面需要根据叶片位置实时转动来调节叶片的角度，同时，伺服电机还需要克服叶片自身的风阻来保持叶片的角度位置，这样一来，伺服电机在发电过程中始终保持通电状态，风力机发电产生的电能相当程度都用于在了给伺服电机供电上，导致发电效率并没有实质性的提高，另一方面，该发明大量伺服电机的配置，也导致风力机的制造成本较高并降低了使用可靠性。因此设计一种简单可靠的被动变桨机构是改善现有垂直轴风力发电机风能利用率的关键。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种的垂直轴风力发电机，通过利用双曲柄机构使桨叶在转动时能够自主调整迎风角度，从而解决现有垂直轴风力发电机发电效率低的问题。

本发明是这样实现的：

本发明提供了一种垂直轴风力发电机，包括支架，所述支架包括基座、安装于基座上的主轴和平行设置在所述主轴旁的副轴；桨叶，所述桨叶均竖直设置并通过连杆机构安装于主轴和副轴上；连杆机构，所述连杆机构包括大推杆和小推杆，所述大推杆近端通过转动副安装在主轴上，远端通过转动副与桨叶远端相连；所述小推杆近端通过转动副安装在副轴上，远端通过转动副与桨叶近端相连；所述主轴、副轴、桨叶和小推杆一起形成双曲柄机构，所述大推杆近端通过传动机构与发电机相连，通过双曲柄机构改变桨叶绕着主轴旋转过程中的姿态，使得桨叶的迎风阻力发生变化，以持续旋转发电。

整体上，本发明桨叶绕着主轴旋转同时，姿态绕着副轴发生变化。

进一步地，所述桨叶有多个，多个桨叶分别通过相应的连杆机构安装在主轴四周，所述主轴上设有能自由转动的推杆座，每个大推杆的近端均固定在推杆座上，所述推杆座通过传动机构与发电机相连。

进一步地，所述副轴通过固定杆连接于主轴上，并且所述固定杆垂直于风向。

进一步地，所述主副轴之间距离小于所述桨叶的水平长度，并且主副轴之间距离加上大推杆长度等于小推杆长度加上桨叶的长度。

进一步地，所述桨叶有三个，三个大推杆均布的固定在推杆座上。

进一步地，所述支架还包括固定于基座上的矩形框架，所述主轴分成上下两个主轴，分别固定于矩形框架的底部中间和顶部中间；所述副轴为设于矩形框架内的长轴，副轴的上下两端分别通过固定杆固定在上主轴和下主轴上；对应的，上主轴和下主轴上分别设有一个推杆座，所述桨叶远端上下两侧分别通过一个大推杆安装在上下主轴的推杆座上；所述桨叶靠近主轴一端的上下两侧分别通过一个小推杆安装在副轴上下两端。