风力发电机的风叶机构 【技术领域】
本发明属于风力发电机领域， 特别是一种适用于风力发电机的风叶机构。背景技术 现有风力发电机根据叶片形式的不同， 主要分为以下两类 ： 水平轴型因结构简单， 利用比较广泛， 是目前风力发电的主要形式 ； 另一种垂直轴型无需风向调整转向机构， 效率 高于水平轴风力发电机， 无噪音和转向机构， 维护简单， 应用越来越多。水平轴风力发电机 的风叶， 一般需要正对风向受风， 在正对风向时， 风力对风叶的推力是斜向推力， 加上风叶 之间的空隙， 白白放弃了部分风能， 利用效率较低， 不能像船帆一样在有效范围内对风力百 分百的利用 ； 而大型风叶遭遇强风时， 转速太快， 可能会产生喘震， 需要一套完善的刹车系 统， 对风叶的平衡度要求较高 ； 另外风叶和发电机组安置于高塔或支架的顶端， 其技术要求 高、 安装难度大， 使得制造、 安装及维修的难度较高， 制造运营成本高。 如何最大限度的利用 风力， 对风力的利用率是风力发电的关键， 由于是受风， 转速不需要很高， 重要的是有大扭 矩、 高输出功率。
发明内容 本发明的目的在于解决上述不足， 而提供一种风帆式的， 具有结构简单、 受风效果 好， 风能利用率高等优点的风力发电机风叶机构。
本发明是采用如下技术方案来实现上述目的 ：
本发明风力发电机的风叶机构， 设置在垂直轴风力发电机上部， 其特 征在于 ： 所 述风叶机构主要由固定支架、 中心轴、 中心支柱、 与固定支架轴接的若干个固定叶板和活动 叶板构成 ； 固定支架为等圆周放射状结构， 设置有上下两个或两个以上， 固定支架轴设置在 每个固定支架的放射端， 固定叶板设置在中心轴与固定支架轴之间， 活动叶板以固定支架 轴为活动轴 ； 活动叶板与固定叶板连接处相贴合。
所述固定叶板和活动叶板为六个。
所述固定叶板与固定支架的放射部分相对应， 为弧形板或平面板， 由刚性板或软 性材料构成。
所述活动叶板为弧形板， 弧形板外侧端设有向外弯曲的导风边 ； 该活动叶板的长 度大于固定支架放射端之间的单个等圆周长。
所述活动叶板上还可设置有闭锁装置， 该装置由测风仪、 人工开关、 触控开关、 自 锁继电器、 电磁线圈、 叶板闭锁钩组成。
所述活动叶板的两侧边之间可以设置有连索 ； 上下两边可以设置加强受风的包 边。
本发明采用以上技术方案所能达到的有益效果是 ：
本发明风叶机构设计为迎风张开的帆， 利用风力正向推力产生大扭矩高效率的风 力发电装置， 迎风面正转方向的叶板受风力推动张开， 如船帆般承受正面风力， 在正转方向
叶板范围内的风力可百分百的利用 ； 逆转方向的叶板闭合， 使风对逆转方向的作用力减到 最小， 由于风叶是围绕垂直中心轴旋转， 无论是哪个方向的风力都可自动张开迎风面正转 的叶板， 使得本装置对任何方向的风力都可利用， 而不需要风向调整装置， 风能利用率高。 附图说明
附图 1 为本发明的平面结构示意图 ；
图 2 为本发明的立体结构示意图
图 3 为本发明实施方式结构意图 ；
图 4 为本发明另一实施方式的结构示意图。
附图标记说明 ： 1、 固定支架 2、 中心轴、 3 固定支架轴 板 6、 导风边 7、 连索 8、 包边。4、 固定叶板5、 活动叶具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
如图 1、 图 2 所示， 本发明风力发电机的风叶机构， 主要由固定支架 1、 中心轴 2、 中 心支柱、 与固定支架轴 3 轴接的六个固定叶板 4 和活动叶板 5 构成， 固定支架 1 为等圆周放 射状的弧型杆构成， 设置有上下两个， 固定支架轴 3 设置在每个固定支架 1 的每个放射端， 固定叶板 4 设置在中心轴 2 与固定支架轴 3 之间， 活动叶板 5 以固定支架轴 3 为活动轴。 活 动叶板 5 为圆弧形， 外侧端设有向外弯曲的导风边 6 ； 活动叶板 5 内侧稍伸出， 与固定叶板 4 连接处相贴合 ； 该活动叶板 5 的长度大于固定支架 1 放射端之间的单个等圆周长。与固 定支架 1 的弧形放射部分相匹配， 固定叶板 4 为弧形板， 由刚性板或软性材料构成， 固定叶 板 4 以中心支柱为圆心向外伸展， 固定在支架上。活动叶板 5 安装在固定支架 1 外侧放射 端轴上， 使活动叶板 5 能在支架上灵活转动 ； 该活动叶板 5 的长度大于固定支架 1 之间的单 个等圆周长， 这样活动叶板 5 的外端要能盖住相邻的一个活动叶板 5 轴端， 使活动叶板在逆 风的时候能与相邻的活动叶板闭合， 卸除逆向风压。活动叶板 5 靠内端延长留有止动位， 使 得在迎风面张开时有足够的支撑力承受正面的风力， 而不会被风吹反， 同时也和固定叶板 4 贴 合， 减少风力的泄漏。如图 3 所示， 另外在每个活动叶板 5 的横向两侧边之间可以设置 有连索 7， 以加强结构上受风的强度， 并防止板面逆转 ； 活动叶板 5 弧形板的上下两边也可 以设置加强受风的包边 8， 以增强受风能力和整体强度。
所述活动叶板 5 外端向外弯曲张开的导风边 6， 可以使活动叶板转到迎风面的时 候， 在风力的作用下迅速张开叶板， 得以最大限度的利用风力， 在风力的作用下， 迎风的方 向张开， 如船帆般承受风的压力。在逆转方向的活动叶板 5 是闭合的， 卸去反向的风力 ； 在 叶板依次的张开闭合中带动中心轴转动， 即可把风的压力转换成机械能带动发电机发电。
叶板数选六块为最佳实施方案， 因小于六块会因为角度的关系存在风能利用的空 白点， 即前一块板已处于卸风的位置， 而后一块板还没张开， 这样就会降低风能的利用率 ； 而多于六块会增加装置的重量， 又增加制造成本， 而且叶板张开的长度， 没有六块叶板的长 度长， 根据力学原理， 力臂越长， 同样力度的时候， 端点的受力越大， 同样的叶板面积， 叶板 长度的增加要比叶板宽度的增加输出功率要大。
当活动叶板处于图 3 位置时， 向外张开的导风边 6 受风， 带动活动叶板 5 向外张开， 由于活动叶板 5 外端比内端离中心轴的距离要大数倍， 活动叶板 5 外端向外张开， 内端 则与固定叶板 4 外端贴合， 贴合处在阻止了风力泄漏的同时， 也支承了活动叶板 5 的定位， 使活动叶板 5 正对风向， 接受风能， 产生向后的推力， 带动中心轴转动 ； 当叶板转动至闭合 位置时， 活动叶板 5 外端受风的压力与相邻活动叶板 5 的内端贴合， 形成一个闭合的圆弧 面， 减少逆转方向的推力 ； 受风的活动叶板张开， 相对的活动叶板卸风关闭， 这样风叶不断 循环， 带动中心轴及整套发电装置旋转。
如图 4 所示， 所述固定叶板 4 还可以为平面板形， 即固定支架 1 相应的每个支架也 为直杆， 活动叶板 5 在迎风面展开时， 当转到与风力方向大于 90 度的时候， 用直板型就会使 风力沿着板的外侧卸掉， 用圆弧形的结构则可受风 ； 当活动叶板 5 转到迎风面背对风向时， 圆弧形可卸去反转方向的风压。
为防止超过定值的强风损坏叶板， 可以在活动叶板 5 上安装闭锁装置， 闭锁装置 受风力测定仪和人工控制其开关的动作。该闭锁装置主要由测风仪、 人工开关、 触控开关、 自锁继电器、 电磁线圈、 叶板闭锁钩组成， 其工作原理是测风仪与人工开关并联控制闭锁电 源； 在强风或需人为停机时， 电源接通后， 导通触控开关， 触控开关安装在固定叶板 4 外侧， 前一块活动叶板 5 闭合时碰触到的位置。当前一块活动叶板 5 转到逆风位时， 受风压贴合 在后一块固定叶板外侧时， 碰触开关导通， 自锁继电器闭合， 电磁线圈导电， 带动安装于本 固定叶板 4 外侧的锁钩动作， 钩住前一块活动叶板 5 的外侧， 使活动叶板 5 不能张开， 就可 避免强风的破坏， 在需要维修时可人工停机。
所述活动叶板方向为顺时针或逆时针， 其弧度、 长度等参数不限定， 根据实际需要 决定 ； 活动叶板的上下包边也可以由加强筋代替 ； 固定支架也可以设置上下多个组合。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制 ； 尽管参照较佳实施例对 本发明进行了详细的说明， 所属领域的普通技术人员应当理解。依然可以对发明的具体实 施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换 ； 而不脱离本发明技术方案的精神， 其 均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。