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1、(10)申请公布号 CN 102434393 A (43)申请公布日 2012.05.02 C N 1 0 2 4 3 4 3 9 3 A *CN102434393A* (21)申请号 201110459078.6 (22)申请日 2011.12.31 F03D 7/06(2006.01) (71)申请人深圳市风发科技发展有限公司 地址 518114 广东省深圳市龙岗区布吉街道 水径社区吉华路厂房C栋1楼102号厂 房 (72)发明人周庆余 何利 易四明 (74)专利代理机构深圳市深佳知识产权代理事 务所(普通合伙) 44285 代理人唐华明 (54) 发明名称 一种垂直轴风力机制动装置 (5。
2、7) 摘要 本发明提供一种垂直轴风力机制动装置，扰 流板转轴一端与垂直轴风力机的支架连接，另一 端与扰流板铰接，扰流板的剖面形状为对称翼型； 在风力较小，扰流板可以用于绕扰流板转轴转动 至其剖面轴线与水平面平行的状态，不影响垂直 轴风力机的正常运行；在风力较大时，扰流板可 以用于转动至其剖面轴线与水平面垂直的状态， 迎风面积增大，产生较大的阻力，使垂直轴风力机 减速。该装置不需要通过机械之间相互作用即可 达到制动效果，确保了垂直轴风力机能够安全制 动，并且提高了制动装置的使用寿命。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 。
3、4 页 附图 4 页 CN 102434398 A 1/1页 2 1.一种垂直轴风力机制动装置，其特征在于，包括： 转轴(1)、叶片(2)、支架(3)、扰流板(4)和扰流板转轴(5)； 其中，每一个所述支架(3)一端固定连接所述转轴(1)，另一端穿过一个所述叶片(2)， 与所述扰流板转轴(5)的一端连接；所述扰流板转轴(5)另一端铰接所述扰流板(4)；其 中，所述扰流板(4)的剖面形状为对称翼型； 当垂直轴风力机转速小于允许值时，所述扰流板(4)用于绕所述扰流板转轴(5)转动， 使所述扰流板(4)的剖面轴线与水平面平行，使垂直轴风力机正常运行；当垂直轴风力机 转速大于允许值时，所述扰流板(4)。
4、用于绕所述扰流板转轴(5)转动，使所述扰流板(4)的 剖面轴线与水平面垂直，使垂直轴风力机处于制动状态。 2.根据权利要求1所述的垂直轴风力机制动装置，其特征在于， 所述转轴(1)垂直于水平面安装。 3.根据权利要求2所述的垂直轴风力机制动装置，其特征在于， 所述叶片(2)的数量为至少二个。 4.根据权利要求3所述的垂直轴风力机制动装置，其特征在于， 所述叶片(2)的数量与所述扰流板转轴(5)的数量相等。 5.根据权利要求4所述的垂直轴风力机制动装置，其特征在于， 所述扰流板转轴(5)的数量与所述扰流板(4)的数量相等。 6.根据权利要求1至5中任意一项所述的垂直轴风力机制动装置，其特征在于，。
5、包括： 当垂直轴风力机正常运行时，所述扰流板(4)的迎风面面积大于背风面面积。 7.根据权利要求1至5中任意一项所述的垂直轴风力机制动装置，其特征在于，包括： 当垂直轴风力机处于制动状态时，所述扰流板(4)的迎风面积等于背风面积。 8.根据权利要求1至5中任意一项所述的垂直轴风力机制动装置，其特征在于，包括： 当垂直轴风力机处于制动状态时，所述叶片(2)与所述扰流板(4)之间两个最靠近的 表面的距离比当垂直轴风力机正常运行时所述叶片(2)与所述扰流板(4)之间两个最靠近 的表面的距离大。 9.根据权利要求1至5中任意一项所述的垂直轴风力机制动装置，其特征在于，包括： 俯视时，垂直轴风力机正常运。
6、行时的所述扰流板(4)的投影面积比垂直轴风力机处于 制动状态时的所述扰流板(4)的投影面积大。 权 利 要 求 书CN 102434393 A CN 102434398 A 1/4页 3 一种垂直轴风力机制动装置 技术领域 0001 本发明涉及风能应用领域，尤其涉及一种垂直轴风力机制动装置。 背景技术 0002 目前，垂直轴风力机主要有S型、型以及H型三种结构型式。如图1所示，以H 型垂直轴风力机为例，垂直轴风力机包括转轴1、叶片2以及支架3；其中，每一个叶片2和 转轴1之间固定连接支架3。 0003 垂直轴风力机的转轴1下端可以与发电机连接，垂直轴风力机可以来风，将风能 转化成电能输出给发电。
7、机。当风力很大时，垂直轴风力机的转速也相应变高，风力机的输出 功率大幅度上升。转速过高使垂直轴风力机结构本身承受的载荷非常大，引起结构的不安 全，同时如果输出功率过高会烧坏发电机。因此需要对垂直轴风力机进行安全制动。现有 技术中，一般采用在转轴上安装制动盘等机械制动器，利用刹车片将制动盘钳住，通过闸片 与制动盘之间的摩擦阻力，实现对转动系统的制动。 0004 发明人在实践过程中发现，由于刹车片将制动盘钳住，垂直轴风力机减速时会瞬 间停住，其惯性会产生很大的冲击力，对垂直轴风力机的叶片2、支架3等造成很大的冲击 载荷，造成垂直轴风力机的损坏。并且制动盘和刹车片直接接触产生的摩擦很大，长期使用 会。
8、对制动盘和刹车片造成损坏。 发明内容 0005 本发明提供一种垂直轴风力机制动装置，能够降低垂直轴风力机的转速，确保垂 直轴风力机安全制动。 0006 一种垂直轴风力机制动装置，包括： 0007 转轴1、叶片2、支架3、扰流板4和扰流板转轴5； 0008 其中，每一个支架3一端固定连接转轴1，另一端穿过一个叶片2，与扰流板转轴5 的一端连接；扰流板转轴5另一端铰接扰流板4；其中，扰流板4的剖面形状为对称翼型； 0009 当垂直轴风力机转速小于允许值时，扰流板4用于绕扰流板转轴5转动，使扰流板 4的剖面轴线与水平面平行，使垂直轴风力机正常运行；当垂直轴风力机转速大于允许值 时，扰流板4用于绕扰流。
9、板转轴5转动，使扰流板4的剖面轴线与水平面垂直，使垂直轴风 力机处于制动状态。 0010 可选的，转轴1垂直于水平面安装。 0011 可选的，叶片2的数量为至少二个。 0012 可选的，叶片2的数量与所述扰流板转轴5的数量相等。 0013 可选的，扰流板转轴5的数量与扰流板4的数量相等。 0014 可选的，当垂直轴风力机正常运行时，扰流板4的迎风面面积大于背风面面积。 0015 可选的，当垂直轴风力机处于制动状态时，扰流板4的迎风面积等于背风面积。 0016 可选的，当垂直轴风力机处于制动状态时，叶片2与扰流板4之间两个最靠近的表 说 明 书CN 102434393 A CN 10243439。
10、8 A 2/4页 4 面的距离比当垂直轴风力机正常运行时叶片2与扰流板4之间两个最靠近的表面的距离 大。 0017 可选的，俯视时，垂直轴风力机正常运行时的扰流板4的投影面积比垂直轴风力 机处于制动状态时的扰流板4的投影面积大。 0018 从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点： 0019 本发明中，扰流板转轴5一端与垂直轴风力机的支架连接，另一端与扰流板4铰 接，扰流板4的剖面形状为对称翼型；在风力较小，扰流板4可以用于绕扰流板转轴5转动 至其剖面轴线与水平面平行的状态，不影响垂直轴风力机的正常运行；在风力较大时，扰流 板4可以用于转动至其剖面轴线与水平面垂直的状态，迎风面积增大，。
11、产生较大的阻力，使 垂直轴风力机减速。该装置不需要通过机械之间相互作用即可达到制动效果，确保了垂直 轴风力机能够安全制动，并且提高了制动装置的使用寿命。 附图说明 0020 为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作 简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通 技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 0021 图1为现有技术的H型垂直轴风力机基本结构图； 0022 图2为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的基本结构图； 0023 图3为本发明提供的另一种垂直轴风力机制动装置的基本结构图；。
12、 0024 图4为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的扰流板结构图； 0025 图5为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的俯视图； 0026 图6为本发明提供的另一种垂直轴风力机制动装置的俯视图。 具体实施方式 0027 本发明提供一种垂直轴风力机制动装置，能够降低垂直轴风力机的转速，确保垂 直轴风力机安全制动。 0028 下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显 然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实 施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属 于本发明保护的范围。 0029 请参。
13、阅图2，图2为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的基本结构图。如图 2所示，该垂直轴风力机制动装置可以包括： 0030 转轴1、叶片2、支架3、扰流板4和扰流板转轴5； 0031 其中，每一个支架3一端固定连接转轴1，另一端穿过一个叶片2，与扰流板转轴5 的一端连接；扰流板转轴5另一端铰接扰流板4；其中，扰流板4的剖面形状为对称翼型； 0032 扰流板4的正常工作状态可以参阅图2，如图2所示，当垂直轴风力机转速小于允 许值时，扰流板4用于绕扰流板转轴5转动，转动后扰流板4的剖面的轴线与水平面平行， 使风力机正常运行。请参阅图3，图3为本发明提供的另一种垂直轴风力机制动装置的基本 结构图。当垂。
14、直轴风力机转速大于允许值时，扰流板4用于绕扰流板转轴5转动，转动后扰 说 明 书CN 102434393 A CN 102434398 A 3/4页 5 流板4的剖面的轴线与水平面垂直，使风力机处于制动状态。对于垂直轴风力机来说，其风 速的允许值可以根据实际需要来设置，本发明不作限定。 0033 请参阅图4，图4为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的扰流板结构图。如 图4所示，本发明中，扰流板4的形状可以为对称翼型。 0034 其中，扰流板4的形状类似平直机翼，即为不变截面，其剖面形状为对称翼型，如 NACA0010的翼型即可。 0035 其中，扰流板4用于绕扰流板转轴5转动。需要进一步说明。
15、的是，扰流板4的转动 状态只有两种：扰流板4可以用于绕扰流板转轴5转动至其剖面的轴线与水平面平行的状 态或者扰流板4可以用于绕扰流板转轴5转动至其剖面的轴线与水平面平行。扰流板4的 剖面的轴线与水平面平行时，扰流板4迎风的面积较小，并且迎风一面前缘为钝头，背风一 面较尖，风可以流过扰流板4的两个侧面，产生的阻力很小，垂直轴风力机可以正常运行； 当扰流板4的剖面的轴线与水平面垂直时，扰流板4的侧面迎风，扰流板4迎风的面积较 大，产生的阻力较大，使得垂直轴风力机运行速度逐渐减小，从而达到对垂直轴风力机制动 的效果。 0036 本发明中，转轴1垂直于水平面安装。 0037 本发明中，叶片2的数量为至。
16、少二个。 0038 本发明中，叶片2的数量可以是如图2所示的3个，也可以是2个或4个或更多个， 本发明不作限定；其中，叶片2可以是直叶片，也可以是弯叶片，本发明不作限定。 0039 本发明中，叶片2的数量可以与扰流板转轴5的数量相等。 0040 其中，每一个支架3一端固定连接转轴1，另一端穿过一个叶片2，与扰流板转轴5 的一端连接。优选的，每一个支架3一端可以与一个扰流板转轴5连接。 0041 本发明中，扰流板转轴5的数量可以与扰流板4的数量相等。 0042 优选的，一个扰流板转轴5一端可以与支架3固定连接，另一端可以铰接一个扰流 板4。扰流板4可以绕扰流板转轴5转动。 0043 本发明中，当。
17、垂直轴风力机正常运行时，扰流板4的迎风面面积大于背风面面积。 0044 其中，扰流板4的形状类似平直机翼，垂直轴风力机正常运行时，扰流板4的迎风 面为钝头，背风面为尖头。风均匀从扰流板4表面流过，产生的阻力很小，不会妨碍垂直轴 风力机的运行。 0045 本发明中，当垂直轴风力机处于制动状态时，扰流板4的迎风面面积等于背风面 面积。 0046 其中，扰流板4的剖面形状为对称翼型，扰流板4被调转90度，其两个侧面分别成 为迎风面或者背风面，由于迎风面积比较大并且迎风面积与背风面积相等，风不能流过扰 流板4，产生的阻力较大，从而能使垂直轴风力机的速度降低。 0047 本发明中，当垂直轴风力机处于制动。
18、状态时，叶片2与扰流板4之间两个最靠近的 表面的距离比当垂直轴风力机正常运行时叶片2与扰流板4之间两个最靠近的表面的距离 大。 0048 其中，当垂直轴风力机需要减速时，扰流板4会被控制向外伸出，再用于绕扰流板 转轴5转动至其剖面轴线垂直于水平面的状态。扰流板4会被向外伸出可以增大其产生的 阻力力矩，使制动效果更好。 说 明 书CN 102434393 A CN 102434398 A 4/4页 6 0049 本发明中，俯视时，垂直轴风力机正常运行时的扰流板4的投影面积比垂直轴风 力机正常处于制动状态时的扰流板4的投影面积大。 0050 其中，请参阅图5，图5为本发明提供的一种垂直轴风力机制动。
19、装置的俯视图。请 一并参阅图6，图6为本发明提供的另一种垂直轴风力机制动装置的俯视图。如图5所示， 垂直轴风力机正常工作时，扰流板4的俯视投影是扰流板4的侧面面积。如图6所示，垂直 轴风力机处于制动状态时，扰流板4的俯视投影是扰流板4的钝头的面积。因此垂直轴风 力机正常运行时的扰流板4的投影面积比垂直轴风力机处于制动状态时的扰流板4的投影 面积大。 0051 其中，由于垂直轴风力机正常运行时，扰流板4的迎风面积较小，因此俯视时扰流 板4的投影面积较大。由于垂直轴风力机处于制动状态时，扰流板4的迎风面积较大，因此 俯视时扰流板4的投影面积较小。 0052 本发明中，扰流板转轴5一端与垂直轴风力机。
20、的支架连接，另一端与扰流板4铰 接，扰流板4的剖面形状为对称翼型；在风力较小，扰流板4可以用于绕扰流板转轴5转动 至其剖面轴线与水平面平行的状态，不影响垂直轴风力机的正常运行；在风力较大扰流板 4可以用于转动至其剖面轴线与水平面垂直的状态，迎风面积增大，产生较大的阻力，使垂 直轴风力机减速。该装置不需要通过机械之间相互作用即可达到制动效果，确保了垂直轴 风力机能够安全制动，并且提高了制动装置的使用寿命。 0053 以上对本发明所提供的一种垂直轴风力机制动装置进行了详细介绍，对于本领域 的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之 处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。 说 明 书CN 102434393 A CN 102434398 A 1/4页 7 图1 说 明 书 附 图CN 102434393 A CN 102434398 A 2/4页 8 图2 说 明 书 附 图CN 102434393 A CN 102434398 A 3/4页 9 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102434393 A CN 102434398 A 4/4页 10 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102434393 A 。