CN114658601A - 一种垂直轴风力发电扇叶及垂直轴风力发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种垂直轴风力发电扇叶及垂直轴风力发电装置，主要包括：框架和扇面，其中扇面设置在框架内，扇面包括固定扇面和活动扇面，若干个固定扇面与若干个活动扇面间隔设置，活动扇面可转动角度为0‑90度。本申请解决了风力发电大型化运输难、安装难、维护难、成本高的难题，无论地形地貌只要风力充足皆可使用，同时实现双碳减排。

Description

一种垂直轴风力发电扇叶及垂直轴风力发电装置
技术领域
本发明涉及一种风力发电装置技术领域，特别涉及一种垂直轴风力发电扇叶及垂直轴风力发电装置。
背景技术
随着全球化学能源的日益枯竭，风力发电越来越受到人们的重视，垂直轴风力发电机具有风能利用率高，启动风速低，基本不产生噪音等优点，有着广泛的应用前景。现有垂直轴风力发电机的扇叶一般为整体式结构，即整个扇叶就是一个叶片，其缺点主要为：单个叶片面积较大，精加工和运输都比较困难，也不容易安装；且受单个叶片形状和大小的限制，整个风机不宜做大。
发明内容
(一)发明目的
鉴于上述问题，本发明的目的是提出一种垂直轴风力发电扇叶及垂直轴风力发电装置，解决了风力发电大型化运输难、安装难、维护难、成本高的难题，无论地形地貌只要风力充足皆可使用，同时实现双碳减排，本发明公开了以下技术方案。
(二)技术方案
作为本发明的第一方面，本发明公开了一种垂直轴风力发电扇叶，包括：框架和扇面，所述扇面设置在框架内，所述扇面包括固定扇面和活动扇面，若干个所述固定扇面与若干个所述活动扇面间隔设置，所述活动扇面可转动角度为0-90度。
在一种可能的实施方式中，所述活动扇面上设有第一连接轴，所述固定扇面上设有第二连接轴，所述第一连接轴与所述第二连接轴可转动连接。
在一种可能的实施方式中，所述活动扇面与所述固定扇面之间设有活动拉杆。
在一种可能的实施方式中，所述活动拉杆包括第一拉杆和第二拉杆，所述第一拉杆转动连接在所述固定扇面下方或所述活动扇面上方，所述第二拉杆滑动连接在所述活动扇面上方或所述固定扇面下方，所述第一拉杆与所述第二拉杆滑动连接。
在一种可能的实施方式中，所述第一拉杆上设有拉杆滑槽，所述第二拉杆滑动连接于所述拉杆滑槽内。
在一种可能的实施方式中，所述活动扇面或所述固定扇面上设有滑槽，所述第二拉杆上设有滑块，所述滑块滑动连接在所述滑槽内。
在一种可能的实施方式中，所述框架包括四个边条，所述边条通过螺栓固定形成框架。
在一种可能的实施方式中，所述框架的四角处各设有支撑臂。
在一种可能的实施方式中，所述活动扇面通过固定件与所述固定扇面固定连接。
作为本发明的第二方面，本发明还公开了上述任意技术方案所述的一种垂直轴风力发电扇叶的垂直发电风力发电装置，包括：转轴和至少三个扇叶，所述扇叶间隔均匀的固定在所述转轴外周面。
(三)有益效果
本发明公开的一种垂直轴风力发电扇叶及垂直发电风力发电装置，具有如下有益效果：
垂直轴风力发电扇叶为整体格栅式框架结构，框架内设有若干层固定扇面和若干层活动扇面，固定扇面与活动扇面间隔设置，活动扇面与固定扇面之间的角度控制，由相邻两层空隙间活动铰链90度角固定。当低风速时，活动扇面被风吹打开，与上下层固定扇面形成90度受风夹角，从而启动风扇旋转，解决低风速启动的关键难题；达到一定转速时，活动扇面受离心力作用回到原位，与固定扇面形成整体受风面板，共同旋转产生最高风速，达到低风速启动高转速发电的目的。
本发明解决了风力发电大型化运输难、安装难、维护难、成本高的难题，无论地形地貌只要风力充足皆可使用，同时实现双碳减排的问题。
附图说明
以下参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释和说明本发明，而不能理解为对本发明的保护范围的限制。
图1是本发明公开的一种垂直轴风力发电扇叶的三维结构示意图；
图2是本发明公开的活动扇面与固定扇面的连接关系的三维结构示意图；
图3是本发明公开的活动拉杆的三维结构示意图；
图4是本发明公开的活动扇面与固定扇面固定的三维结构示意图；
图5是本发明公开的活动扇面打开的三维结构示意图；
图6是本发明公开的本发明公开的垂直发电风力发电装置的活动扇面与固定扇面固定的三维结构示意图。
附图标记：100、框架；110、支撑臂；200、扇面；210、固定扇面；211、第二连接轴；220、活动扇面；221、第一连接轴；222、滑槽；300、活动拉杆；310、第一拉杆；320、第二拉杆。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
需要说明的是：在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
下面参考图1-6详细描述本发明公开的一种垂直轴风力发电扇叶的第一实施例。
如图1所示，本实施例主要包括框架100和扇面200，扇面200设置在框架100内，扇面200包括固定扇面210和活动扇面220，若干个固定扇面210与若干个活动扇面220间隔设置，活动扇面220可转动角度为0-90度，在低风速作用下，通过风吹动活动扇面220，使活动扇面220与固定扇面210形成受风夹角，使扇叶旋转，在高转速后离心力的作用下，活动扇面220活动，使其活动扇面220整体复位，复位后活动扇面220和固定扇面210之间的复位夹角为0度。
进一步，扇叶采用玻璃纤维环氧树脂材料，扇叶的横截面呈柳叶形，由中部至两端宽度逐渐减小，且上侧和下侧呈弧形，扇叶大小可根据应用场景自由组合。
如图2所示，在一种实施方式中，活动扇面220上设有第一连接轴221，固定扇面210上设有第二连接轴211，第一连接轴221与第二连接轴211可转动连接。
将第一连接轴221和第二连接轴211相互进行插接，活动扇面220沿着第一连接轴221或第二连接轴211的轴线转动，从而使其活动扇面220与固定扇面210之间形成夹角。
进一步，第一连接轴221内部呈中空结构，且中空内径大于第二连接轴211的外径，以便于第二连接轴211***第一连接轴221内。
进一步，第一连接轴221内嵌在固定扇面210下部，将第二连接轴211***第二连接轴211内，使其活动扇面220与固定扇面210相对面相互接触或留有一定的间隙。在组装整体扇叶的时候，可采用两轴内外套管式内嵌固化于玻璃纤维环氧树脂材料扇叶内，利用第一连接轴221和第二连接轴211的***形式将固定扇面210和活动扇面220进行连接，以此类推组成所需要高度的整体扇叶。
如图3所示，在一种实施方式中，活动扇面220与固定扇面210之间设有活动拉杆300。
活动扇面220与固定扇面210之间具有一定的间隙，活动拉杆300设置在该间隙内，用于控制活动扇面220与固定扇面210之间的角度，使活动扇面220与固定扇面210之间所形成的夹角为0-90度。
进一步，活动扇面220与固定扇面210之间也可采用活动铰链。
在一种实施方式中，活动拉杆300包括第一拉杆310和第二拉杆320，第一拉杆310转动连接在固定扇面210下方或活动扇面220上方，第二拉杆320滑动连接在活动扇面220上方或固定扇面210下方，第一拉杆310与第二拉杆320滑动连接。
在一种实施方式中，第一拉杆310上设有拉杆滑槽，第二拉杆320滑动连接于拉杆滑槽内。
第一拉杆310靠近第二拉杆320的端面上设有两个L形的挡板，挡板包括竖板和横板，竖板的一端与第一拉杆310的端面固接，另一端与横板固接，两个挡板与第一拉杆310的端面形成一个类似“凹”字型的拉杆滑槽，第二拉杆320可嵌入拉杆滑槽内，并沿着拉杆滑槽的长度方向移动。
在一种实施方式中，活动扇面220或固定扇面210上设有滑槽222，第二拉杆320上设有滑块，滑块滑动连接在滑槽222内。
滑槽222沿扇叶的长度方向延伸，滑槽222的横截面可呈梯型、燕尾型或“T”型中任意一种，滑块的横截面与滑槽222的横截面相适配，滑块的上表面与扇面200的表面齐平，或高于扇面200的表面即可。
进一步，第一拉杆310转动连接在固定扇面210靠近活动扇面220的一端面上，第二拉杆320转动连接在滑块上，滑槽222设置在活动扇面220靠近固定扇面210的一端上，滑块与滑槽222滑动连接，在低风速时，活动扇面220被风吹打开，活动扇面220带动第二拉杆320沿拉杆滑槽移动，以及第二拉杆320相对滑块转动，同时也带动滑块在滑槽222内移动，从而使活动扇面220与固定扇面210之间形成受风夹角。
如图1所示，在一种实施方式中，框架100包括四个边条，边条通过螺栓固定形成框架100。
进一步，框架100中相邻两个边条通过角钢进行包裹后由螺栓进行固定，从而形成矩形或长方形的框架100，扇面200安装在框架100内。
如图5和图6所示，在一种实施方式中，框架100的四角处各设有支撑臂110。
在框架100的一侧面的四角处各固定一根支撑臂110，将支撑臂110的另一端固定连接在风力发电风轮主杆，以达到垂直轴风力发电大型化的目的。
如图4所示，在一种实施方式中，活动扇面220通过固定件与固定扇面210固定连接。
进一步，可采用电磁铁将活动扇面220与固定扇面210进行固定，使活动扇面220与固定扇面210形成一个整体的扇叶，以备特殊用途。
将电磁铁固定安装在固定扇面210下方，待需要固定活动扇面220时，对电磁铁进行通电，电磁铁通电后，具有磁力，将活动扇面220的框架100进行吸附，从而将活动扇面220固定在固定扇面210的下方。
下面参考图1-图6详细描述，基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种垂直轴风力发电装置的第一实施例。
如图6所示，本实施例主要包括转轴和至少三个扇叶，扇叶间隔均匀的固定在转轴外周面，扇叶包括框架100和扇面200，扇面200设置在框架100内，扇面200包括固定扇面210和活动扇面220，若干个固定扇面210与若干个活动扇面220间隔设置，活动扇面220可转动角度为0-90度。当低风速时，活动扇面220被风吹打开，与上下层固定扇面210形成90度受风夹角，从而启动扇叶旋转，解决低风速启动的关键难题。在达到一定转速时，活动扇面220受离心力作用回到原位，与固定扇面210形成整体受风面板，共同旋转产生最高风速，达到低风速启动高转速发电的目的。
进一步，本实施例中的扇叶结构与上述实施例垂直轴风力发发电扇叶的结构相同，故不在此赘述。
在一种实施方式中，活动扇面220上设有第一连接轴221，固定扇面210上设有第二连接轴211，第一连接轴221与第二连接轴211可转动连接。
在一种实施方式中，活动扇面220与固定扇面210之间设有活动拉杆300。
在一种实施方式中，活动拉杆300包括第一拉杆310和第二拉杆320，第一拉杆310转动连接在固定扇面210下方或活动扇面220上方，第二拉杆320滑动连接在活动扇面220上方或固定扇面210下方，第一拉杆310与第二拉杆320滑动连接。
在一种实施方式中，第一拉杆310上设有拉杆滑槽，第二拉杆320滑动连接于拉杆滑槽内。
在一种实施方式中，活动扇面220或固定扇面210上设有滑槽222，第二拉杆320上设有滑块，滑块滑动连接在滑槽222内。
在一种实施方式中，框架100包括四个边条，边条通过螺栓固定形成框架100。
在一种实施方式中，框架100的四角处各设有支撑臂110。
在一种实施方式中，活动扇面220通过固定件与固定扇面210固定连接。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种垂直轴风力发电扇叶，其特征在于，包括：框架(100)和扇面(200)，所述扇面(200)设置在框架(100)内，所述扇面(200)包括固定扇面(210)和活动扇面(220)，若干个所述固定扇面(210)与若干个所述活动扇面(220)间隔设置，所述活动扇面(220)可转动角度为0-90度。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电扇叶，其特征在于，所述活动扇面(220)上设有第一连接轴(221)，所述固定扇面(210)上设有第二连接轴(211)，所述第一连接轴(221)与所述第二连接轴(211)可转动连接。
3.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电扇叶，其特征在于，所述活动扇面(220)与所述固定扇面(210)之间设有活动拉杆(300)。
4.根据权利要求3所述的一种垂直轴风力发电扇叶，其特征在于，所述活动拉杆(300)包括第一拉杆(310)和第二拉杆(320)，所述第一拉杆(310)转动连接在所述固定扇面(210)下方或所述活动扇面(220)上方，所述第二拉杆(320)滑动连接在所述活动扇面(220)上方或所述固定扇面(210)下方，所述第一拉杆(310)与所述第二拉杆(320)滑动连接。
5.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电扇叶，其特征在于，所述第一拉杆(310)上设有拉杆滑槽，所述第二拉杆(320)滑动连接于所述拉杆滑槽内。
6.根据权利要求4所述的一种垂直轴风力发电扇叶，其特征在于，所述活动扇面(220)或所述固定扇面(210)上设有滑槽(222)，所述第二拉杆(320)上设有滑块，所述滑块滑动连接在所述滑槽(222)内。
7.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电扇叶，其特征在于，所述框架(100)包括四个边条，所述边条通过螺栓固定形成框架(100)。
8.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电扇叶，其特征在于，所述框架(100)的四角处各设有支撑臂(110)。
9.根据权利要求1所述的一种垂直轴风力发电扇叶，其特征在于，所述活动扇面(220)通过固定件与所述固定扇面(210)固定连接。
10.一种垂直轴风力发电装置，其特征在于，包括：转轴和至少三个扇叶，所述扇叶间隔均匀的固定在所述转轴外周面，所述扇叶如权利要求1-9中任一项所述的一种垂直轴风力发电扇叶。
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