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1、10申请公布号CN104165122A43申请公布日20141126CN104165122A21申请号201410379158422申请日20140805F03D7/0620060171申请人西北大学地址710069陕西省西安市太白北路229号申请人陕西省能源化工研究院72发明人郑茂盛赵渊王磊胡军滕海鹏74专利代理机构西安西达专利代理有限责任公司61202代理人谢钢54发明名称一种垂直轴阻力型风车制动装置57摘要本发明公开了一种垂直轴阻力型风车制动装置，在半圆筒型风车叶片的径向两端分别固定内嵌轴承的轴承座，轴承座位于叶片的中上部，在穿过轴承的轴上设置有扭转弹簧，扭转弹簧一端固定在轴上，另一端固。
2、定在叶片上。由于叶片上下两部分承受不对称，遇风后会产生不同的风压，造成叶片整体绕着叶片轴的自由偏转，而通过扭转弹簧的使用，可以更好的控制叶片的偏转角度。本发明提出垂直轴阻力型风车制动装置具有可控性、可设计性，无需提供外部动力装置等优点。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页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页附图1页10申请公布号CN104165122ACN104165122A1/1页21一种垂直轴阻力型风车制动装置，其特征在于在半圆筒型风车叶片（1）的径向两端分别固定内嵌轴承的轴承座（3），轴承座（3）位于叶片的中上部，在穿过轴承的轴上设置有扭转弹。
3、簧（2），扭转弹簧（2）一端固定在轴上，另一端固定在叶片上。2根据权利要求1所述的垂直轴阻力型风车制动装置，其特征在于扭转弹簧（2）位于风车叶片（1）内侧或外侧。3根据权利要求1所述的垂直轴阻力型风车制动装置，其特征在于风车叶片（1）两侧的扭转弹簧（2）为左右两种旋向，以风车叶片（1）中线对称设置。权利要求书CN104165122A1/3页3一种垂直轴阻力型风车制动装置技术领域0001本发明涉及一种垂直轴阻力型风车制动装置。背景技术0002水平轴风车的变桨距技术，是一种风能吸收与转换的功率调节方式。风车的叶片相对于风向有不同的桨距角，当风速持续变化时，叶片的桨距角可以根据风速的大小而进行自动调。
4、节，使其始终保持在最佳角度，从而使风车在不同风速下始终保持其风轮的最佳转换效率，同时在高风速段保持功率平稳输出。0003垂直轴风车具有无需对风装置，制造简单等优势，在风能利用领域占据了一席之地。随着技术的发展，垂直轴风车的叶片也能像水平轴风车的叶片一样可以通过调节攻角来适应不同的风速，提高其风能利用效率。升力型垂直轴变桨结构有锥齿轮变桨结构，凸轮式变桨结构，合页式变桨结构，分离式叶片变桨结构等。上述变桨结构均可根据风速的变化而调整叶片桨距，使风车在一定风速范围内的风能利用率达到一个合理的数值，不会因为风速过大导致失控，进而损坏叶片或传动装置。0004跟升力型垂直轴风车相比，垂直轴阻力型风机具备。
5、自启动性能良好的优势。而阻力型风车由于其自身的工作效率问题，往往应用起来需要使用较大型的风力装置。出于对大型阻力型风车的安全性与可靠性方面的考虑，在每个叶片上安装独立的变桨距系统是非常有必要的。发明内容0005本发明目的是提供一种垂直轴阻力型风车制动装置，进而实现风车在极限风速下的气动制动。0006本发明的实现过程如下一种垂直轴阻力型风车制动装置，其特征在于在半圆筒型风车叶片（1）的径向两端分别固定内嵌轴承的轴承座（3），轴承座（3）位于叶片的中上部，在穿过轴承的轴上设置有扭转弹簧（2），扭转弹簧（2）一端固定在轴上，另一端固定在叶片上。0007风车叶片（1）两侧的扭转弹簧（2）为左右两种旋向。
6、，以风车叶片（1）中线对称设置，扭转弹簧（2）可位于风车叶片内侧或外侧。0008由于叶片上下两部分承受不对称，遇风后会产生不同的风压，造成叶片整体绕着叶片轴的自由偏转，而通过扭转弹簧的使用，可以更好的控制叶片的偏转角度。0009本发明提出的垂直轴阻力型风车气动制动原理如下穿过叶片的轴与被固定在叶片上轴承座的内嵌轴承之间的连接，既能保持叶片在无风或停机的时候保持竖直，又能在风力较大的工况下，只能让相对于来风方向位于凹面的叶片朝顺时针方向旋转，而相对于来风方向位于凸面的叶片保持竖直。这样可以避免同一风向上叶片系统在极限风速下引起共振的风险，减小了风车的转动力矩，也保证了可调节角度叶片系统的稳定性。。
7、在风力较强的工况下，当叶片旋转至凹面时，会相应的产生一定角度的旋转，由此减小了叶片承受的风说明书CN104165122A2/3页4压，降低风轮的转速，实现空气动力制动的效果。而通过扭转弹簧的设计，以及叶片连杆相对叶片的上下位置选取，可以直接影响叶片的偏转角度大小，进而决定气动制动效果。0010本发明提出垂直轴阻力型风车制动装置具有可控性、可设计性，无需提供外部动力装置等优点。0011附图说明图1为本发明垂直轴阻力型风车制动装置结构示意图；图中，1为风车叶片；2为扭转弹簧；3为轴承座。具体实施方式0012一种垂直轴阻力型风车制动装置，在半圆筒型风车叶片（1）的径向两端分别固定内嵌轴承的轴承座（3。
8、），轴承座（3）位于叶片的中上部偏心位置，在穿过轴承的轴上设置有扭转弹簧（2），扭转弹簧（2）一端固定在轴上，另一端固定在叶片上。0013风车叶片（1）两侧的扭转弹簧（2）分别与风车叶片（1）和穿过轴承座内嵌轴承的风车叶片（1）连杆通过螺栓固连，并且风车叶片（1）两侧的扭转弹簧（2）为左右两种旋向，以风车叶片（1）中线对称安装，扭转弹簧（2）位于风车叶片内侧。0014实施例1在本实施例中，使用一定功率的鼓风机作为动力源，对准五叶片的垂直轴阻力型风车中的一个叶片的凹面。并将风车与一定功率的永磁涡流发热机进行匹配，当风车开始旋转，经风速仪测得上风向平均风速为5M/S，并在风车开始转动前在叶片的凸面。
9、中心安装能实时显示叶片角度的数显倾角仪。测得叶片偏转角度为106度。0015实施例2在本实施例中，使用一定功率的鼓风机作为动力源，对准五叶片的垂直轴阻力型风车中的一个叶片的凹面。并将风车与一定功率的永磁涡流发热机进行匹配，当风车开始旋转，经风速仪测得平均风速为6M/S，并在风车开始转动前在叶片的凸面中心安装能实时显示叶片角度的数显倾角仪。测得叶片偏转角度为123度。0016实施例3在本实施例中，使用一定功率的鼓风机作为动力源，对准五叶片的垂直轴阻力型风车中的一个叶片的凹面。并将风车与一定功率的永磁涡流发热机进行匹配，当风车开始旋转，经风速仪测得平均风速为7M/S，并在风车开始转动前在叶片的凸面。
10、中心安装能实时显示叶片角度的数显倾角仪。测得叶片偏转角度为138度。0017实施例4在本实施例中，使用一定功率的鼓风机作为动力源，对准五叶片的垂直轴阻力型风车中的一个叶片的凹面。并将风车与一定功率的永磁涡流发热机进行匹配，当风车开始旋转，经风速仪测得平均风速为8M/S，并在风车开始转动前在叶片的凸面中心安装能实时显示叶片角度的数显倾角仪。测得叶片偏转角度为203度。0018实施例5在本实施例中，使用一定功率的鼓风机作为动力源，对准五叶片的垂直轴阻力型风车中的一个叶片的凹面。并将风车与一定功率的永磁涡流发热机进行匹配，当风车开始旋转，经风速仪测得平均风速为9M/S，并在风车开始转动前在叶片的凸面。
11、中心安装能实时显示叶说明书CN104165122A3/3页5片角度的数显倾角仪。测得叶片偏转角度为246度。0019实施例6在本实施例中，使用一定功率的鼓风机作为动力源，对准五叶片的垂直轴阻力型风车中的一个叶片的凹面。并将风车与一定功率的永磁涡流发热机进行匹配，当风车开始旋转，经风速仪测得平均风速为10M/S，并在风车开始转动前在叶片的凸面中心安装能实时显示叶片角度的数显倾角仪。测得叶片偏转角度为257度。0020实施例7在本实施例中，使用一定功率的鼓风机作为动力源，对准五叶片的垂直轴阻力型风车中的一个叶片的凹面。并将风车与一定功率的永磁涡流发热机进行匹配，当风车开始旋转，经风速仪测得平均风速。
12、为11M/S，并在风车开始转动前在叶片的凸面中心安装能实时显示叶片角度的数显倾角仪。测得叶片偏转角度为291度。0021实施例8在本实施例中，使用一定功率的鼓风机作为动力源，对准五叶片的垂直轴阻力型风车中的一个叶片的凹面。并将风车与一定功率的永磁涡流发热机进行匹配，当风车开始旋转，经风速仪测得平均风速为12M/S，并在风车开始转动前在叶片的凸面中心安装能实时显示叶片角度的数显倾角仪。测得叶片偏转角度为347度。0022实施例9在本实施例中，使用一定功率的鼓风机作为动力源，对准五叶片的垂直轴阻力型风车中的一个叶片的凹面。并将风车与一定功率的永磁涡流发热机进行匹配，当风车开始旋转，经风速仪测得平均风速为13M/S，并在风车开始转动前在叶片的凸面中心安装能实时显示叶片角度的数显倾角仪。当风车开始旋转，经风速仪测得平均风速为13M/S，叶片偏转角度为400度。说明书CN104165122A1/1页6图1说明书附图CN104165122A。