風(fēng)葉組件及垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法

本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種風(fēng)葉組件及垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

在升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)輪不受風(fēng)向的影響，能夠360度吸收風(fēng)能，可微風(fēng)啟動，有效風(fēng)速低，安裝條件限制少，結(jié)構(gòu)簡單，初期安裝成本低廉等優(yōu)點，對開發(fā)及推廣中小型風(fēng)力發(fā)電裝置具有積極意義。

在垂直軸風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)中，自然風(fēng)只能對風(fēng)輪的50％產(chǎn)生推動力，而對風(fēng)輪的另外50％產(chǎn)生阻力，故嚴(yán)重影響著風(fēng)能的有效利用率，所以現(xiàn)有技術(shù)中的垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)能利用率較低，很難超過25％，雖然采取了很多降低阻力的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)，但目前為止其效果不明顯。

因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在著對垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，達(dá)到其在逆風(fēng)轉(zhuǎn)動時減少自然風(fēng)對風(fēng)輪產(chǎn)生的阻力來提高垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)能利用率的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種風(fēng)葉組件及垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，以緩解了現(xiàn)有技術(shù)中垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的風(fēng)葉組件逆風(fēng)向阻力大，導(dǎo)致風(fēng)能利用率小的技術(shù)問題。

本實用新型提供的一種風(fēng)葉組件，包括擋風(fēng)板、風(fēng)葉以及風(fēng)葉限位桿；

所述擋風(fēng)板通過連接件與所述風(fēng)葉鉸接固定，所述風(fēng)葉上設(shè)有通孔，所述風(fēng)葉限位桿固定在所述擋風(fēng)板上并穿過所述通孔，所述風(fēng)葉限位桿上設(shè)有第一限位件和第二限位件，所述第一限位件和第二限位件位于所述風(fēng)葉的兩側(cè)，所述風(fēng)葉接觸所述第一限位件時與所述擋風(fēng)板形成的扇形空間最大，所述風(fēng)葉接觸所述第二限位件時與所述擋風(fēng)板之間形成一夾角。

進(jìn)一步的，所述連接件包括軸承座和連接螺桿，所述軸承座通過螺栓固定在所述擋風(fēng)板上，所述軸承座內(nèi)設(shè)有軸承，所述風(fēng)葉的一端設(shè)有連接孔，所述連接螺桿穿過所述連接孔和所述軸承的內(nèi)圈并用螺母擰緊固定。

進(jìn)一步的，所述擋風(fēng)板和所述風(fēng)葉的鉸接處設(shè)有用于減小鉸接處縫隙的V形擋板，所述V形擋板的一面板固定在所述擋風(fēng)板上，另一面板的頂面抵在所述軸承的外圈圓面上，所述V形擋板的兩端形成的夾角等于所述風(fēng)葉接觸所述第一限位件時與所述擋風(fēng)板形成的夾角。

進(jìn)一步的，所述第一限位件和所述第二限位件朝向所述風(fēng)葉的一端均固定設(shè)有緩沖裝置，所述緩沖裝置的軸向橫截面積大于所述通孔的橫截面積。

進(jìn)一步的，所述第一限位件和所述第二限位件可拆卸的固定在所述風(fēng)葉限位桿上，且所述第一限位件和第二限位件能夠固定在所述風(fēng)葉限位桿的不同位置處。

本實用新型還提供一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，包括底座、發(fā)電機(jī)、控制器、傳動骨架及如上述所述的風(fēng)葉組件；

所述傳動骨架上固定若干所述風(fēng)葉組件，所述傳動骨架與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連接，所述發(fā)電機(jī)的輸出端與所述控制器連接，所述控制器控制電力的輸出，所述發(fā)電機(jī)和所述控制器都固定在所述底座上。

進(jìn)一步的，所述擋風(fēng)板和所述風(fēng)葉之間的鉸接軸的軸向方向與所述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的軸向方向相互平行。

進(jìn)一步的，所述傳動骨架固定有若干個風(fēng)葉組件，每個風(fēng)葉組件只包括一個所述擋風(fēng)板和所述風(fēng)葉；

所述傳動骨架和所述擋風(fēng)板通過螺栓固定連接。

進(jìn)一步的，所述擋風(fēng)板和所述風(fēng)葉均為弧形長板，所述擋風(fēng)板和所述風(fēng)葉凹陷的一面朝向所述傳動骨架。

本實用新型提供的風(fēng)葉組件及垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的有益效果如下：

本實用新型提供的風(fēng)葉組件包括擋風(fēng)板、風(fēng)葉以及風(fēng)葉限位桿，具體的，擋風(fēng)板通過連接件與風(fēng)葉鉸接固定，風(fēng)葉上設(shè)有通孔，風(fēng)葉限位桿固定在擋風(fēng)板上并穿過通孔，風(fēng)葉限位桿上設(shè)有第一限位件和第二限位件，風(fēng)葉在第一限位件和第二限位件的限制下，可以繞鉸接軸旋轉(zhuǎn)并與擋風(fēng)板形成扇形空間的同時將扇形的角度控制在一定范圍，在實際工作中，當(dāng)面對360度任意風(fēng)向時，風(fēng)葉組件與傳動骨架形成的風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，此時，正風(fēng)向區(qū)域的風(fēng)葉組件的擋風(fēng)板和風(fēng)葉形成的扇形空間在風(fēng)力的作用下使風(fēng)葉展開，進(jìn)而使該擋風(fēng)板和風(fēng)葉的組合的正對于風(fēng)向的投影面積變大，增加了風(fēng)能的利用率，而在逆風(fēng)向區(qū)域，風(fēng)力作用在風(fēng)葉的背離擋風(fēng)板的一面，進(jìn)而驅(qū)動著風(fēng)葉朝向擋風(fēng)板轉(zhuǎn)動，扇形空間的角度變小，使該擋風(fēng)板和風(fēng)葉的組合正對于風(fēng)向的投影面積變小，降低了逆風(fēng)區(qū)域風(fēng)能的損耗，兩者結(jié)合，整體顯著提高了風(fēng)能的利用率。

同時，設(shè)置第二限位件以避免擋風(fēng)板和風(fēng)葉相互貼合而難以展開，使該結(jié)構(gòu)能夠在微風(fēng)時也可以更好的利用風(fēng)能，適應(yīng)性強(qiáng)。

本實用新型提供的風(fēng)葉組件還具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝保養(yǎng)簡便，安裝條件限制少，安裝初期成本低廉，對大力發(fā)展分戶型風(fēng)電機(jī)組具有積極意義的特點。

本實用新型提供的垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的技術(shù)優(yōu)勢與上述風(fēng)葉組件的技術(shù)優(yōu)勢相同，此處不再贅述。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對具體實施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例提供的風(fēng)葉組件的俯視圖；

圖2為本實用新型實施例提供的垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的俯視圖；

圖3為本實用新型實施例提供的垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置的主視圖；

圖4為本實用新型實施例提供的風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)：1－擋風(fēng)板；2－風(fēng)葉；3－風(fēng)葉限位桿；4－傳動骨架；5－軸承座；6－V形擋板；7－發(fā)電機(jī)；8－控制器；9－底座；21－通孔；31－第一限位件；32－第二限位件。

具體實施方式

下面將結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

如圖1所示，本實用新型實施例提供一種風(fēng)葉組件，包括擋風(fēng)板1、風(fēng)葉2以及風(fēng)葉限位桿3；擋風(fēng)板1通過連接件與風(fēng)葉2鉸接固定，風(fēng)葉2上設(shè)有通孔21，風(fēng)葉限位桿3固定在擋風(fēng)板1上并穿過通孔21，風(fēng)葉限位桿3上設(shè)有第一限位件31和第二限位件32，第一限位件31和第二限位件32位于風(fēng)葉2的兩側(cè)，風(fēng)葉2接觸第一限位件31時與擋風(fēng)板1形成的扇形空間最大，風(fēng)葉2接觸第二限位件32時與擋風(fēng)板1之間形成一夾角。

本實用新型提供的風(fēng)葉組件包括擋風(fēng)板1、風(fēng)葉2以及風(fēng)葉限位桿3，具體的，擋風(fēng)板1通過連接件與風(fēng)葉2鉸接固定，風(fēng)葉2上設(shè)有通孔21，風(fēng)葉限位桿3固定在擋風(fēng)板1上并穿過通孔21，風(fēng)葉限位桿3上設(shè)有第一限位件31和第二限位件32，風(fēng)葉2在第一限位件31和第二限位件32的限制下，可以繞鉸接軸旋轉(zhuǎn)并與擋風(fēng)板1形成扇形空間的同時將扇形的角度控制在一定范圍，在實際工作中，當(dāng)面對360度任意風(fēng)向時，風(fēng)葉組件與傳動骨架4形成的風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，此時，正風(fēng)向區(qū)域的風(fēng)葉組件的擋風(fēng)板1和風(fēng)葉2形成的扇形空間在風(fēng)力的作用下使風(fēng)葉2展開，進(jìn)而使該擋風(fēng)板1和風(fēng)葉2的組合的正對于風(fēng)向的投影面積變大，增加了風(fēng)能的利用率，而在逆風(fēng)向區(qū)域，風(fēng)力作用在風(fēng)葉2的背離擋風(fēng)板1的一面，進(jìn)而驅(qū)動著風(fēng)葉2朝向擋風(fēng)板1轉(zhuǎn)動，扇形空間的角度變小，使該擋風(fēng)板1和風(fēng)葉2的組合正對于風(fēng)向的投影面積變小，降低了逆風(fēng)區(qū)域風(fēng)能的損耗，兩者結(jié)合，整體顯著提高了風(fēng)能的利用率。

同時，設(shè)置第二限位件32以避免擋風(fēng)板1和風(fēng)葉2相互貼合而難以展開，使該結(jié)構(gòu)能夠在微風(fēng)時也可以更好的利用風(fēng)能，適應(yīng)性強(qiáng)。

本實用新型提供的風(fēng)葉組件還具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝保養(yǎng)簡便，安裝條件限制少，安裝初期成本低廉，對大力發(fā)展分戶型風(fēng)電機(jī)組具有積極意義的特點。

進(jìn)一步的，為了保證風(fēng)葉2能夠在微風(fēng)產(chǎn)生的力的作用下也能夠繞鉸接軸旋轉(zhuǎn)，需要保證連接件處旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦力要足夠小，所以，本實施例設(shè)置連接件包括軸承座5和連接螺桿，軸承座5通過螺栓固定在擋風(fēng)板1上，軸承座5內(nèi)設(shè)有軸承，風(fēng)葉2的一側(cè)設(shè)有連接孔，連接螺桿穿過連接孔和軸承的內(nèi)圈并用螺母擰緊固定。

其中，每個擋風(fēng)板1上至少設(shè)置兩個軸承座5，以平衡風(fēng)葉2對軸承帶來的軸向支撐力，優(yōu)選的，設(shè)置軸承為密封軸承，以防止軸承內(nèi)部的潤滑油在外界的復(fù)雜環(huán)境下被快速損耗，影響軸承的性能，增大摩擦力，使風(fēng)葉2旋轉(zhuǎn)所需的力變大，進(jìn)而降低了風(fēng)能的利用率。

當(dāng)風(fēng)葉組件小型化，即用于小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置時，還可以用其他的結(jié)構(gòu)來代替軸承座5，比如，風(fēng)葉2與擋風(fēng)板1之間通過合頁鉸接，拆卸和安裝靈活且降低使用成本，同樣能夠滿足人們的需求。

進(jìn)一步的，易知在正風(fēng)向區(qū)域時，由于風(fēng)葉2角度的問題，風(fēng)葉2正對于風(fēng)向的投影面積很小，造成其相對于擋風(fēng)板1旋轉(zhuǎn)的力主要是風(fēng)進(jìn)入擋風(fēng)板1和風(fēng)葉2形成的扇形空間后，一部分風(fēng)從風(fēng)葉2和擋風(fēng)板1鉸接處的縫隙，另一部風(fēng)則是沿著風(fēng)葉2和擋風(fēng)板1轉(zhuǎn)折向外溢出，而風(fēng)溢出時對風(fēng)葉2產(chǎn)生的力是主要的力。

而為了能夠進(jìn)一步的提升風(fēng)能利用率，則需要風(fēng)葉2展開的速度更快，即在風(fēng)力一定時，其受到的力更大，如圖2所示，本實施通過縮小風(fēng)葉2和擋風(fēng)板1之間的縫隙的截面積來達(dá)到上述目的。具體的，設(shè)置擋風(fēng)板1和風(fēng)葉2的鉸接處設(shè)有用于減小鉸接處縫隙的V形擋板6，V形擋板6的一面板固定在擋風(fēng)板1上，另一面板的頂面抵在軸承的外圈圓面上，V形擋板6的兩端形成的夾角等于風(fēng)葉2接觸第一限位件31時與擋風(fēng)板1形成的夾角。

V形擋板6能夠?qū)⒁獜目p隙中吹出的風(fēng)重新導(dǎo)向扇形空間內(nèi)，進(jìn)而使只有更少量的風(fēng)從縫隙處漏出，間接的增大了對風(fēng)葉2的沖擊力，提高了風(fēng)能的利用率。

作為本實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，該V形擋板6和擋風(fēng)板1可以一體設(shè)計，并與對應(yīng)的軸承座5配套使用，以減少風(fēng)葉組件的安裝工序，使風(fēng)葉組件的結(jié)構(gòu)更標(biāo)準(zhǔn)化，滿足人們的需求。

進(jìn)一步的，為了增加風(fēng)葉2的使用壽命，避免通孔21處在頻繁的碰撞下造成應(yīng)力疲勞而損壞，本實施例設(shè)置第一限位件31和第二限位件32朝向風(fēng)葉2的一面均固定設(shè)有緩沖裝置，緩沖裝置的軸向橫截面積大于通孔21的橫截面積。

進(jìn)一步的，本實施還設(shè)置第一限位件31和第二限位件32可拆卸的固定在風(fēng)葉限位桿3上，且第一限位件31和第二限位件32能夠固定在風(fēng)葉限位桿3的不同位置處。

風(fēng)葉組件的大小和環(huán)境中風(fēng)力的大小對風(fēng)葉2的旋轉(zhuǎn)行程具有很大的影響，如果風(fēng)葉2的可旋轉(zhuǎn)角度的范圍很大，而實際過程中風(fēng)葉2接觸不到第一限位件31或第二限位件32時就需要向相反方向旋轉(zhuǎn)，反方向旋轉(zhuǎn)時需要自己抵消先前的慣性力，造成風(fēng)葉2旋轉(zhuǎn)效率低，不能很好的提高風(fēng)能利用率，本實施例可以靈活的調(diào)整第一限位件31或第二限位件32在風(fēng)葉限位桿3的位置，保證風(fēng)葉2的每次旋轉(zhuǎn)均可以接觸第二限位件32或第一限位件31來抵消慣性力，使風(fēng)能利用率高。

如圖2和圖3所示，本實用新型實施例還提供一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，包括底座9、發(fā)電機(jī)7、控制器8、傳動骨架4及如上述所述的風(fēng)葉組件；傳動骨架4上固定若干風(fēng)葉組件，傳動骨架4與發(fā)電機(jī)7的轉(zhuǎn)軸相連接，發(fā)電機(jī)7的輸出端與控制器8連接，控制器8控制電力的輸出，發(fā)電機(jī)7和控制器8都固定在底座9上。

垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置與上述發(fā)電用風(fēng)輪相對于現(xiàn)有技術(shù)所具有的優(yōu)勢相同，在此不再贅述。

值得注意的，作為升力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，本實施例設(shè)置擋風(fēng)板1的一面與傳動骨架4固定，相對的另一面與風(fēng)葉2鉸接，同時，由于擋風(fēng)板1也是全封閉的板狀結(jié)構(gòu)，在沒有風(fēng)葉2的情況下，垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置也可以360度吸收風(fēng)能來進(jìn)行發(fā)電，且風(fēng)能利用率接近于現(xiàn)有產(chǎn)品，起點高，適應(yīng)性強(qiáng)；

進(jìn)一步的，擋風(fēng)板1和風(fēng)葉2之間的鉸接軸的軸向方向與發(fā)電機(jī)7轉(zhuǎn)軸的軸向方向的相對位置關(guān)系不同，對風(fēng)能的利用率也不盡相同，本實施例還對風(fēng)葉2的旋轉(zhuǎn)做主要的改進(jìn)，即設(shè)置擋風(fēng)板1和風(fēng)葉2之間的鉸接軸的軸向方向與發(fā)電機(jī)7的轉(zhuǎn)軸的軸向方向相互平行，使風(fēng)對風(fēng)葉2形成的推力全部用于風(fēng)葉2的旋轉(zhuǎn)力。

作為本實施例的進(jìn)一步改進(jìn)，還可以設(shè)置鉸接軸的軸向方向與發(fā)電機(jī)7轉(zhuǎn)軸的軸向方向之間具有一定的夾角，使風(fēng)葉組件安裝完成后，風(fēng)葉2與擋風(fēng)板1之間形成的扇形區(qū)域正對于斜下方；當(dāng)正對于斜下方時，水平吹過的風(fēng)力吹過風(fēng)葉組件時，除了給予讓風(fēng)葉2旋轉(zhuǎn)的推力外，還給予風(fēng)葉2向上的升力，減小了風(fēng)輪軸孔處的軸向受力，更利于風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)，這種狀態(tài)可以同時加快風(fēng)葉2和風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)速度，具備該結(jié)構(gòu)的風(fēng)輪適合于能夠輕易地使風(fēng)葉2快速展開且還有額外風(fēng)力溢出的環(huán)境，比如一些經(jīng)常遭遇強(qiáng)風(fēng)的西北地區(qū)和沿海地區(qū)等。

進(jìn)一步的，垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置根據(jù)環(huán)境等需要可以設(shè)計若干個風(fēng)葉組件，本實施例設(shè)置傳動骨架4固定三個風(fēng)葉組件，且每個風(fēng)葉組件只包括一個擋風(fēng)板1和一個風(fēng)葉2，傳動骨架4和擋風(fēng)板1通過螺栓固定連接。

設(shè)計三個葉片的優(yōu)點如下：三角形結(jié)構(gòu)是最堅固、最穩(wěn)定的，同時在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時候能有更好的穩(wěn)定性；從技術(shù)方面考慮，葉片數(shù)過多會使弦長變短，葉片曲率變大，逆壓梯度增大，氣流容易分離，導(dǎo)致效率的下降；從制作成本考慮，三葉片的風(fēng)輪比較經(jīng)濟(jì)；從外觀考慮：三葉片的風(fēng)輪比二片、四片更為美觀一點。

進(jìn)一步的，如圖4所示，本實施例還設(shè)置擋風(fēng)板1和風(fēng)葉2均為弧形長板，擋風(fēng)板1和風(fēng)葉2凹陷的一面朝向傳動骨架4，使逆風(fēng)區(qū)受到的風(fēng)阻更小，提高風(fēng)能利用率。

最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的范圍。