一种变桨距的高效率风力发电机制造技术

一种变桨距的高效率风力发电机，包括在主轴的两端加轴承，轴承两端沿半径方向对称的均匀的加支撑杆，两端的支撑杆对应的加C直杆与D直杆，从而形成一个个围绕主轴旋转的方框。在所述方框中安装有若干叶片，在所述叶片平面内向外的接近中部区域安装两个叶片转轴，为了控制叶片的转动角度，在叶片转轴的其中一端，穿过所述支撑杆后固定连接一个垂直于所述叶片转轴的杠杆，在杠杆的另一端轴连接一个直杆，直杆铰接到一个行程指示器的一端，行程指示器固定在方框上，它的小轮绕着变径圆环的圆周转动，设计变径圆环的形状，使得直杆或者软绳拉动叶片转动角度变化，使叶轮产生的动能最大，从而使风力发电机输出的功率最高，效率最大。效率最大。效率最大。

【技术实现步骤摘要】
一种变桨距的高效率风力发电机


[0001]本专利技术涉及一种风力发电机，具体地说是一种变桨距的高效率风力发电机，是一种将风力机的动能转化成电能的机械。

技术介绍

[0002]化石燃料是有限的，有的地方已经枯竭，化石能源消耗还带来了温室效应、污染等等环境问题。在全球能源日益紧缺和环保意识不断增强的环境下，风能、水能资源的开发迅速，2021年中国风电累计装机量达328.5GW。风力机按主轴的安装方向可分为水平轴风力机和垂直轴风力机。水平轴风力机是目前世界上安装数量最多、应用范围最广的风机类型，在风机市场中占据主导地位，主要有螺旋桨型、美式多翼型、荷兰型和风帆翼型等。垂直轴风力机代表性的有1929年芬兰工程师以其名字命名的萨渥纽斯型风力机，又称S型风力机，1931年法国工程师专利技术的以其名字命名的达里厄斯型风力机，即垂直轴直叶片升力型风力机，也称为H型风力发电机。由于水平轴螺旋桨式风力机借助了航空动力技术的科研成果，得到了快速的发展，技术趋于成熟。风轮吸收的能量和风总能量之比称为功率系数Cp，其极限值为贝茨理论59.3%。在阻力型垂直轴风力机中，平板式功率系数不超过12%，S形不超过25%。在水平轴扭曲叶片风力机中，1
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10kW风力机功率系数15%—35%，10
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100kW风力机30%—45%，100kW以上功率系数35%—50%。由以上数据可见，小型的垂直轴风力机功率系数最小。所以产品还没有形成规模，尚未有大功率垂直轴风力机进入市场。由于垂直轴风力机对不同的风向有很好的适应性，建筑一体化好，国内外科技工作者提出了多种方案。对于叶片的变桨矩，有的利用齿轮组来实现，但在转动过程中桨距角不一定一直是最佳的；有的空间布置的叶片窄、迎风有效面积小，在风力小的区域使用时，功率系数普遍低。然而，我国风力小的区域在人口密度高的区域较多，人口密度高的区域风能利用的机会多。所以，在风力小的区域开发利用风能是很有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的任务是：提供一种变桨距的高效率风力发电机，解决上述现有技术中垂直轴风力机在风力小的区域使用时，功率系数普遍低问题。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变桨距的高效率风力发电机，包括主轴，所述主轴上间隔一段长度安装有轴承A和轴承B，所述主轴、轴承A和轴承B的轴线为同一条直线，轴承A和轴承B的外部有轴套，在所述轴套的外部圆周上，沿轴心向外辐射的半径方向等圆心角分布有3—9根支撑杆，所述轴承A上的支撑杆和轴承B上的支撑杆的数量与长度是相等的，在所述轴承A的支撑杆和轴承B的支撑杆之间，每一对支撑杆分布有1——20个叶片；所述叶片的形状有两种，其一是薄的矩形片形状，在所述矩形片平面内，在垂直于所述矩形片的两个窄的对边向外方向各有一个叶片转轴，所述叶片沿所述叶片转轴方向的截面是矩形；所述叶片的形状其二是沿所述叶片转轴方向的截面是能够产生升力的机翼型的形状；所述叶片转轴通过轴承固定在所述轴承A的支撑杆和轴承B的支撑杆之间，这样，
所述叶片转轴与所述主轴的方向呈平行关系；在叶片转轴的其中一端，所有的所述叶片转轴穿过所述支撑杆（或者另一支撑杆）后固定连接一个垂直于所述叶片转轴的杠杆，所述杠杆的另一端固定连接一个与所述叶片转轴平行向外的短轴，叶片转轴、杠杆和短轴的关系类似于自行车的中轴、脚蹬拐和脚蹬轴关系；所述直杆指向主轴轴心方向铰接到一个行程指示器的一端，所述行程指示器的结构是：一段圆杆的一端铰接到所述直杆，另一端轴接一小轮，中段穿过一弹簧，所述圆杆的中段与弹簧由一外壳包裹，所述弹簧的另一端接到所述外壳的内侧，所述圆杆的内侧有限位销，使得所述圆杆能够在所述外壳内沿杆方向移动一段距离，所述弹簧的作用是保持所述圆杆在不受所述直杆外力时在所述外壳处于一个确定的位置；所述行程指示器的外壳固定在所述支撑杆上，固定的方向是：所述小轮的方向指向垂直于主轴的轴线，在垂直于主轴的轴线平面内，穿过所述主轴有由一个半圆和另半个曲线圆构成的变径圆环，所述变径圆环有一定厚度，使得所述行程指示器的小轮能够沿着所述变径圆环的圆周旋转；所述变径圆环的定位方式根据需要分三种：其一是固定在主轴上，其二是穿过主轴通过另一轴承及轴承套固定一风向机翼，所述风向机翼的方向是指向所处环境风的方向的，所述变径圆环与风向机翼按一定角度固定在一起在一起小范围转动，其三是所述变径圆环的转动角度由一电机通过齿轮或者皮带连接后驱动，所述电机接了一电路板，所述电机与电路板固定在主轴上，所述电路板的驱动命令是使所述变径圆环定位于所述叶片转矩最大的迎风方向；在所述轴承A(2)的支撑杆和轴承B的支撑杆两端，添加C直杆与D直杆，所述四根杆固定连接成矩形方框，C直杆与D直杆中的距离主轴远的称为D直杆，紧挨着主轴的为C直杆。
[0005]1——20个所述叶片通过所述叶片转轴的小轴承固定连接到每一对C直杆与D直杆之间，这样，所述叶片转轴与所述主轴的方向呈垂直关系；在所有的所述叶片转轴穿过所述D直杆后固定连接一个垂直于所述叶片转轴的杠杆，所述杠杆的另一端连接一个软绳；若干所述叶片在所述叶片转轴边缘且离开所述叶片转轴一段位置有另一弹簧，所述另一弹簧的另一端连接到附近所述D直杆上，使得所述叶片在所述D直杆上处于闭合状态，当拉动所述杠杆端的软绳时，所述叶片能够在0
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内旋转；在所述叶片旋转的起始点与终了点的所述支撑杆上，对应所述起始点有一个凸起的起始阻挡块，对应所述终了点有一个凸起的终了阻挡块；在所述C直杆与D直杆之间，每一对支撑杆分布有1——20个叶片；所述叶片的所述杠杆端的软绳连接到一起呈一条直线状，将所述直线的另一端跨接一个带圆环的定滑轮之后接到所述行程指示器的一端，所述行程指示器的所述小轮与所述变径圆环的外沿接触，所述变径圆环通过轴承套在所述主轴里，固定在风向机翼上一起转动；或者不用风向机翼，所述变径圆环转动角度由一电机通过齿轮或者皮带连接后驱动，所述电机接了一电路板，所述电机与电路板固定在主轴上，所述电路板的驱动命令是使所述变径圆环定位于所述叶片转矩最大的方向；所述主轴可以是竖直放置的，此时的支撑物为沿主轴往下的立杆；所述主轴可以是水平放置的，此时，有一个包围在所述支撑杆和支撑杆工作面以外的U形支架与所述主轴外轴套固定连接构成一个方形架，所述方形架上有固定孔，通过所述固定孔可以将其固定在楼房外侧墙壁上，或者固定在房顶、山顶等风口；或者在所述方形架往下加装立杆安装在风口。
[0006]当主轴水平放置时，作为一种简化结构，去掉所述杠杆、短轴、直杆和行程指示器；保留所述叶片对应的起始阻挡块和终了阻挡块，使得所述叶片旋转0
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范围内限
位；将所述叶片的横截面制作成机翼型，将所述叶片转轴靠近机翼型截面的粗端，使得所述叶片的重心处于机翼型横截面的细端。去掉所述变径圆环，在所述轴承A上的支撑杆或者所述轴承B上的支撑杆上加装若干步进电机，所述步进电机的个数与所述轴承A上的支撑杆的个数相同，一个步进电机驱动以相同相位开合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变桨距的高效率风力发电机，其特征在于：包括主轴（1），所述主轴（1）上间隔一段长度安装有轴承A(2)和轴承B（3），所述主轴（1）、轴承A(2)和轴承B（3）的轴线为同一条直线，轴承A(2)和轴承B（3）的外部有轴套，在所述轴套的外部圆周上，沿轴心向外辐射的半径方向等圆心角分布有3——9根支撑杆，所述轴承A(2)上的支撑杆（4）和轴承B（3）上的支撑杆（5）的数量与长度是相等的，在所述轴承A(2)的支撑杆（4）和轴承B（3）的支撑杆（5）之间，每一对支撑杆分布有1——20个叶片（6）；所述叶片（6）的形状有两种，其一是薄的矩形片形状，在所述矩形片平面内，在垂直于所述矩形片的两个窄的对边向外方向各有一个叶片转轴（7），所述叶片（6）沿所述叶片转轴（7）方向的截面是矩形；所述叶片（6）的形状其二是沿所述叶片转轴（7）方向的截面是能够产生升力的机翼型的形状；所述叶片转轴（7）通过轴承固定在所述轴承A(2)的支撑杆（4）和轴承B（3）的支撑杆（5）之间，这样，所述叶片转轴（7）与所述主轴（1）的方向呈平行关系；在叶片转轴（7）的其中一端，所有的所述叶片转轴（7）穿过所述轴承A(2)上的支撑杆（4）或者轴承B（3）上的支撑杆（5）后固定连接一个垂直于所述叶片转轴（7）的杠杆（8），所述杠杆（8）的另一端固定连接一个与所述叶片转轴（7）平行向外的短轴（9），叶片转轴（7）、杠杆（8）和短轴（9）的关系类似于自行车的中轴、脚蹬拐和脚蹬轴关系；有一带若干小轴承的直杆（10）将各叶片（6）对应的所述短轴（9）轴接为一体，所述短轴（9）插在所述小轴承内，使得当沿直杆（10）方向推——拉所述直杆（10）时，所述叶片（6）能够在0
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范围内旋转；在所述叶片（6）旋转的起始点与终了点的所述轴承A(2)上的支撑杆（4）或者轴承B（3）上的支撑杆（5）上，对应所述起始点有一个凸起的起始阻挡块（11），对应所述终了点有一个凸起的终了阻挡块（12）；所述直杆（10）指向主轴（1）轴心方向铰接到一个行程指示器（13）的一端，所述行程指示器（13）的结构是：一段圆杆（16）的一端铰接到所述直杆（10），另一端轴接一小轮（14），中段穿过一弹簧（15），所述圆杆（16）的中段与弹簧（15）由一外壳包裹，所述弹簧（15）的另一端接到所述外壳的内侧，所述圆杆（16）的内侧有限位销，使得所述圆杆（16）能够在所述外壳内沿杆方向移动一段距离，所述弹簧（15）的作用是保持所述圆杆（16）在不受所述直杆（10）外力时在所述外壳处于一个确定的位置；所述行程指示器（13）的外壳固定在所述轴承A(2)上的支撑杆（4）或者轴承B（3）上的支撑杆（5）上，固定的方向是：所述小轮（14）的方向指向垂直于主轴（1）的轴线，在垂直于主轴（1）的轴线平面内，穿过所述主轴（1）有由一个半圆和另半个曲线圆构成的变径圆环（17），所述变径圆环（17）有一定厚度，使得所述行程指示器（13）的小轮（14）能够沿着所述变径圆环（17）的圆周旋转；所述变径圆环（17）的定位方式根据需要分三种：其一是固定在主轴（1）上，其二是穿过主轴（1）通过另一轴承及轴承套固定一风向机翼（18），所述风向机翼（18）的方向是指向所处环境风的方向的，所述变径圆环（17）与风向机翼（18）按一定角度固定在一起小范围转动，其三是所述变径圆环（17）的转动角度由一电机通过齿轮或者皮带连接后驱动，所述电机接了一电路板，所述电机与电路板固定在主轴（1）上，所述电路板的驱动命令是使所述变径圆环（17）定位于所述叶片（6）转矩最大的迎风方向；在所述轴承A(2)的支撑杆（4）和轴承B（3）的支撑杆（5）两端，添加C直杆（19）与D直杆（20），所述四根杆固定连接成矩形方框，所述C直杆（19）与D直杆（20）中的距离主轴（1）远的称为D直杆（20），紧挨着主轴（1）的为C直杆（19）。2.根据权利要求1所述的一种变桨距的高效率风力发电机，其特征在于：1——20个所述叶片（6）通过所述叶片转轴（7）的小轴承固定连接到每一对C直杆（19）与D直杆（20）之间，
这样，所述叶片转轴（7）...

【专利技术属性】
技术研发人员：门立山，
申请(专利权)人：门立山，
类型：发明
国别省市：