一种叶片可自转式风车

摘要

本发明涉及一种叶片可自转式风车，包括叶片、塔架、底座、发电机，其创新点为：还包括安装在塔架顶部的叶片自转控制机构，安装在叶片自转控制机构内的轮毂，及安装在塔架体上的调向装置。调向装置通过转动套管带动叶片自转控制机构转动至风力平衡状态，叶片通过轮毂驱动立轴转动进行发电，叶片由叶片自转控制机构控制在公转一周过程中自转，叶片在顺风侧处于垂直风向状态，叶片在逆风侧处于平行风向状态。本发明结构设计科学合理，采用大面积的平面叶片在低风速区即可获得较大风能，风能利用率高，不仅能用于高风速区，还可应用于低风速区，使用范围广泛，具有广泛的应用前景。

权利要求

1.一种叶片可自转式风车，包括叶片、塔架、底座、发电机，其特征在于：还包括安装在塔架顶部的叶片自转控制机构，安装在叶片自转控制机构内的轮毂，及安装在塔架体上的调向装置；塔架由立轴、固定套管、转动套管构成，固定套管与底座固装，立轴转动安装在固定套管内且底端与发电机连接，转动套管安装在固定套管外；立轴顶部固装轮毂，在轮毂上均布安装一组叶片；在转动套管顶部固装叶片自转控制机构；调向装置通过转动套管带动叶片自转控制机构转动至风力平衡状态，叶片通过轮毂驱动立轴转动进行发电，叶片由叶片自转控制机构控制在公转一周过程中自转，叶片在顺风侧处于垂直风向状态，叶片在逆风侧处于平行风向状态。

所述的叶片由叶片体、叶片轴、垂直控制舵、平行控制舵构成，叶片体固装在叶片轴一端，在叶片轴另一端固装垂直控制舵及平行控制舵，垂直控制舵与叶片体的平面垂直，平行控制舵与叶片体的平面平行；

叶片自转控制机构由盆形支撑座、垂直缓冲块及平行缓冲块构成，在盆形支撑座的上沿制有拨动垂直控制舵、平行控制舵的垂直控制环、平行控制环，在垂直控制环入口处安装垂直缓冲块，在平行控制环的入口处安装平行缓冲块；

轮毂由转盘、立轴轴套、叶片轴套构成，在转盘上表面均布固装一组叶片轴套，在转盘底部固装有立轴轴套，在轮毂的叶片轴套内插装叶片轴，轮毂的立轴轴套固装在塔架的立轴上端部。

2.根据权利要求1所述的叶片可自转式风车，其特征在于：所述的固装在叶片轴另一端的垂直控制舵及平行控制舵均由位于叶片轴两侧的对称支架及安装在支架两端部的滚轮构成。

3.根据权利要求1所述的叶片可自转式风车，其特征在于：所述的垂直缓冲块及平行缓冲块均为阶梯安装的一组滚轮。

4.根据权利要求1所述的叶片可自转式风车，其特征在于：所述的调向装置为风向标或主动调向装置。

说明书

一种叶片可自转式风车

技术领域

[0001] 本发明属于风力发电装置，特别是一种叶片可自转式风车。

背景技术

[0002] 目前，风力发电等绿色环保能源的开发与应用日益成为主流。现有的风力发电装置大多由叶片、塔架、底座、发电机构成，在底座上安装塔架，在塔架上端安装一组叶片，通过叶片转动带动转轴转动，从而使与转轴连接的发电机发电。现有的风力发电装置，其叶片只能绕其转轴进行公转，而叶片自身的方向则无法根据风的方向进行调整，风轮不能实现每时每刻都处在最大迎风面上工作，而且，现有的风力发电装置需要较高风速才能驱动，适用于高风速地区。但是，世界上的高风速区是较少的，更为广大的是低风速区。因此，研发一种适用于低风速区，并可充分利用风能的风力发电装置更加具有应用前景。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种叶片自身可根据风向行进方向进行自转，需要较低风速即可进行发电，风能利用率高的叶片可自转式风车。

[0004] 本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

[0005] 一种叶片可自转式风车，包括叶片、塔架、底座、发电机，其特征在于：还包括安装在塔架顶部的叶片自转控制机构，安装在叶片自转控制机构内的轮毂，及安装在塔架体上的调向装置；塔架由立轴、固定套管、转动套管构成，固定套管与底座固装，立轴转动安装在固定套管内且底端与发电机连接，转动套管安装在固定套管外；立轴顶部固装轮毂，在轮毂上均布安装一组叶片；在转动套管顶部固装叶片自转控制机构；调向装置通过转动套管带动叶片自转控制机构转动至风力平衡状态，叶片通过轮毂驱动立轴转动进行发电，叶片由叶片自转控制机构控制在公转一周过程中自转，叶片在顺风侧处于垂直风向状态，叶片在逆风侧处于平行风向状态。

[0006] 而且，所述的叶片由叶片体、叶片轴、垂直控制舵、平行控制舵构成，叶片体固装在叶片轴一端，在叶片轴另一端固装垂直控制舵及平行控制舵，垂直控制舵与叶片体的平面垂直，平行控制舵与叶片体的平面平行；

[0007] 叶片自转控制机构由盆形支撑座、垂直缓冲块及平行缓冲块构成，在盆形支撑座的上沿制有拨动垂直控制舵、平行控制舵的垂直控制环、平行控制环，在垂直控制环入口处安装垂直缓冲块，在平行控制环的入口处安装平行缓冲块；

[0008] 轮毂由转盘、立轴轴套、叶片轴套构成，在转盘上表面均布固装一组叶片轴套，在转盘底部固装有立轴轴套，在轮毂的叶片轴套内插装叶片轴，轮毂的立轴轴套固装在塔架的立轴上端部。

[0009] 而且，所述的固装在叶片轴另一端的垂直控制舵及平行控制舵均由位于叶片轴两侧的对称支架及安装在支架两端部的滚轮构成。

[0010] 而且，所述的垂直缓冲块及平行缓冲块均为阶梯安装的一组滚轮。

[0011] 而且，所述的调向装置为风向标或主动调向装置。

[0012] 本发明的优点和有益效果为：

[0013] 1.本叶片可自转式风车通过巧妙设计的叶片自转控制机构实现对叶片自转的驱动，使叶片能够在公转一周的过程中，完成垂直方向、水平方向的互换，使叶片在顺风侧大面积处于垂直风向状态，在逆风侧大面积处于平行风向状态，减小风阻，最大限度的增加风能利用率。

[0014] 2.本发明采用机械式的叶片自转控制机构实现连续的周期性控制，具有运行平稳滑快、成本低、效果好、不易损坏、寿命长等优点。

[0015] 3.本发明结构设计科学合理，采用大面积的平面叶片在低风速区即可获得较大风能，风能利用率高，不仅能用于高风速区，还可应用于低风速区，使用范围广泛，具有广泛的应用前景。

附图说明

[0016] 图1为本发明的结构示意图；

[0017] 图2为图1的A部放大图(剖视图)；

[0018] 图3为图2的俯视图；

[0019] 图4为图3中盆形支撑座的俯视图；

[0020] 图5为本发明的调向风向标的结构示意图；

[0021] 图6为图1的B部放大图(剖视图)。

具体实施方式

[0022] 下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

[0023] 一种叶片可自转式风车，包括叶片1、塔架4、底座5、发电机6，其创新之处于：还包括安装在塔架顶部的叶片自转控制机构3，安装在叶片自转控制机构内的轮毂2，及安装在塔架上的调向装置7。

[0024] 塔架由立轴20、固定套管19、转动套管18构成，固定套管与底座固装，立轴转动安装在固定套管内且底端与发电机连接，转动套管安装装在固定套管外。转动套管与固定套管之间安装有轴承25，立轴与固定套管之间安装有轴承26。立轴顶部固装轮毂，在轮毂上均布安装一组叶片。在转动套管顶部固装叶片自转控制机构。调向风向标通过转动套管带动叶片自转控制机构转动至风力平衡状态，叶片通过轮毂驱动立轴转动进行发电，叶片由叶片自转控制机构控制在公转一周过程中自转，叶片在顺风侧处于垂直风向状态，叶片在逆风侧处于平行风向状态。

[0025] 叶片由叶片体、叶片轴8、垂直控制舵11、平行控制舵10构成。叶片体固装在叶片轴一端，在叶片轴另一端固装垂直控制舵及平行控制舵，垂直控制舵与叶片体的平面垂直，平行控制舵与叶片体的平面平行。垂直控制舵及平行控制舵均由位于叶片轴两侧的对称支架及安装在支架两端部的滚轮构成。叶片体为平面形，可以为扇形、三角形或矩形等形状。叶片可由金属、木材、增强塑料制作，具有重量轻、结实耐用的优点。

[0026] 叶片自转控制机构由盆形支撑座17、垂直缓冲块16及平行缓冲块9构成，在盆形支撑座的上沿制有拨动垂直控制舵、平行控制舵的垂直控制环22、平行控制环21。垂直控制环制于盆形支撑座上沿内缘，平行控制环制于盆形支撑座上沿外缘。在垂直控制环的入口处的盆形支撑座座体上安装有垂直缓冲块，在平行控制环的入口处的盆形支撑座座体上安装有平行缓冲块。垂直缓冲块、平行缓冲块均由阶梯形排列的缓冲轮构成。

[0027] 轮毂由转盘15、立轴轴套13、叶片轴轴套12构成，在转盘上表面均布固装一组叶片轴轴套，在转盘底部中心垂直固装有立轴轴套，立轴轴套与转盘底面之间固装有加强板14。在轮毂的叶片轴轴套内插装叶片轴，轮毂的立轴轴套固装在塔架的立轴上端部。

[0028] 本实施例中调向装置采用风向标，还可以为主动调向装置。调向风向标由风向板、风向标轴23构成，风向标轴垂直固装在塔架转动套管的两侧，转动套管一侧的风向标轴端部固装风向板，转动套管另一侧的风向标轴端部固装平衡重24。风向标轴与叶片自转控制机构的垂直控制环、平行控制环的交界直径平行。

[0029] 本叶片可自转式风车可以为垂直轴形式，还可以为平行轴形式。本发明以垂直轴形式为例。

[0030] 本叶片可自转式风车的工作原理为：

[0031] 调向风向标通过转动套管带动叶片自转控制机构转动至风力平衡状态，叶片通过轮毂驱动立轴转动进行发电，叶片由叶片自转控制机构控制在公转一周过程中自转，叶片在顺风侧处于垂直风向状态，叶片在逆风侧处于平行风向状态。

[0032] 叶片的自转方式为：

[0033] 叶片轴在行进至垂直控制环的入口处时，垂直控制舵在垂直缓冲块的作用下转动至水平，垂直控制环拨动叶片的垂直控制舵，使垂直控制舵滑行于垂直控制环上表面，此时平行控制舵位于盆形支撑座的外部，并处于竖直状态。

[0034] 叶片轴公转180度后行进至平行控制环的入口处，平行控制舵在平行缓冲块的作用下转动至水平，平行控制环拨动叶片的平行控制舵，平行控制舵滑行于平行控制环上表面，此时，垂直控制舵位于盆形支撑座的内部，并处于竖直状态。

[0035] 由此，叶片以轮毂为中心进行公转，在公转360度的过程中，叶片轴可进行自转，使叶片在顺风侧处于垂直风向状态，大面积与风力垂直；叶片在逆风侧处于平行风向状态，减小风阻。