一种抗风型垂直轴风力发电设备的制作方法

1.本技术涉及风力发电设备的技术领域，尤其是涉及一种抗风型垂直轴风力发电设备。


背景技术：

2.风力发电机是通过风力带动风轮叶片旋转，从而将动能转换为电能的设备。垂直轴风力发电机便是其中的一种。
3.如图1所示，目前的垂直轴风力发电设备主要包括塔架1、垂直轴2和风轮3，垂直轴2转动设置在塔架1上，风轮3固定安装在垂直轴2上，风轮3由向垂直轴2四周水平延伸的臂梁5和安装固定在臂梁5末端的叶片组成，垂直轴2的底端连接发电机组，通过水平风力驱使风轮3转动，从而带动垂直轴2旋转，最后通过发电机组实现风力发电。
4.针对上述中的相关技术，发明人认为传统的垂直轴风力发电设备的抗风能力较差，难以实现大型化，并且叶片全部位于风轮的外缘，遇到强台风时，风轮的臂梁和塔架容易断裂，有待改进。


技术实现要素：

5.为了提升垂直轴风力发电设备的抗风性能，本技术提供一种抗风型垂直轴风力发电设备。
6.本技术提供一种抗风型垂直轴风力发电设备，采用如下的技术方案：
7.一种抗风型垂直轴风力发电设备，包括塔架、垂直轴和风轮，所述垂直轴转动设置在塔架上，所述风轮固定设置于垂直轴上，并且所述风轮能够以垂直轴为中心进行旋转，所述风轮包括臂梁和叶片单元，所述叶片单元沿臂梁的长度方向滑动设置，所述臂梁上设置有用于控制叶片单元滑移的控制组件。
8.通过采用上述技术方案，发生强台风时，控制组件能够驱使叶片单元沿臂梁滑移，使得叶片单元靠近垂直轴，从而能够降低叶片单元的离心作用，有效降低臂梁的剪切作用，进而有效提升风轮的抗风效果，解决了传统垂直轴风力发电设备难以实现大型化的问题。
9.可选的，所述控制组件包括控制器以及受控于控制器用于驱使叶片单元进行线性移动的驱动件，所述垂直轴上设置有速度传感器，所述速度传感器能够将电信号实时传输至控制器，当垂直轴的转动速度超过设定值时，控制器能够控制驱动件驱使叶片单元靠近垂直轴。
10.通过采用上述技术方案，速度传感器与控制器配合，能够对垂直轴的实时转速进行监控，当垂直轴的速度超过设定值时，通过控制器控制驱动件工作，使得叶片单元靠近垂直轴，整个过程能够自动控制，从而使得风轮的抗强台风效果更佳灵敏高效，进而能够提升垂直轴风力设备的抗风性能。
11.可选的，所述驱动件为液压缸，所述液压缸固定设置于臂梁靠近垂直轴的侧壁，所述液压缸的伸缩杆与叶片单元连接。
12.通过采用上述技术方案，控制器通过控制液压缸的伸缩杆进行伸缩，从而能够对叶片单元的线性移动进行控制，进而实现叶片单元靠近或远离垂直轴。
13.可选的，所述叶片单元包括连接套和设置于连接套两侧的叶片本体，所述连接套滑动套设于臂梁的外部。
14.通过采用上述技术方案，连接套滑动套设于臂梁，使得叶片单元与臂梁之间的连接部位具备较强的抗风能力，从而使叶片单元能够平稳地滑移在臂梁上滑移，提升风轮整体的抗风性能。
15.可选的，所述叶片本体包括竖向设置的叶片框架和位于叶片框架上的调节叶片，所述叶片框架上形成有若干个供气流通过的排风通道，所述调节叶片铰接于叶片框架上，并且所述调节叶片能够将排风通道封堵，所述叶片框架上设置有用于对调节叶片进行定位的定位组件；当叶片单元移动至臂梁远离垂直轴的一端时，定位组件能够将调节叶片定位；当叶片单元移动至臂梁靠近垂直轴的一端时，调节叶片能够自由转动。
16.通过采用上述技术方案，风轮在正常使用时，通过定位件将调节叶片进行定位，使得调节叶片将排风通道封堵，风轮的运转几乎不受任何影响；发生强台风时，定位组件能够解除调节叶片的定位，调节叶片自由转动而使排风通道开启，水平气流能够通过排风通道，从而降低风轮在转动过程中的风阻，进而能够进一步提升风轮的抗强台风效果，使得垂直轴风力发电设备的抗风性能更佳。
17.可选的，所述定位组件包括定位插杆，每个所述排风通道的底壁开设有安装槽，所述定位插杆滑动设置于安装槽内，所述调节叶片的顶端与叶片框架铰接相连，所述调节叶片的底端开设有定位插槽，所述安装槽内设置有用于驱使定位插杆插入定位插槽的弹性件，所述叶片框架上设置有连通安装槽底端的让位通槽，所述让位通槽内设置有弹性拉绳，所述弹性拉绳的一端固定连接于定位插杆的底端，所述弹性拉绳的另一端固定连接于臂梁远离垂直轴的一端。
18.通过采用上述技术方案，调节叶片单元的顶端与叶片框架铰接，使得调节叶片在自然状态下能够保持竖直状态，从而将排风通道封堵，同时使得安装槽对准定位插槽，方便定位插杆插入定位插槽内；风轮正常使用时，叶片单元移动至臂梁远离垂直轴的一端，此时弹性拉绳的拉伸程度较小，弹性件能够克服弹性拉绳的拉力，从而驱使定位插杆插入定位插槽内，进而实现调节叶片的定位；发生强台风时，叶片单元移动至臂梁靠近垂直轴的一端，此时弹性拉绳的拉伸程度较大，弹性拉绳能够克服弹性件的拉力，从而驱使定位插杆滑离定位插槽，进而解除调节叶片的定位，使得调节叶片能够自由转动。
19.可选的，所述让位通槽靠近安装槽的一端转动设置有导向轮，所述弹性拉绳绕设于导向轮上。
20.通过采用上述技术方案，导向轮能够对弹性拉绳进行导向，使得弹性拉绳在拉动定位插杆的过程中更加顺畅。
21.可选的，所述垂直轴的正上方固定设置有连接座，所述臂梁远离垂直轴的一端设置有限位座，所述连接座与限位座之间连接有拉件。
22.通过采用上述技术方案，拉件能够将风轮外缘的荷载传递至连接座上，使得风轮的结构强度增加，一方面能够使得风轮在转动的过程中更加稳定，另一方面能够轻松延长臂梁的长度，使得垂直轴能够获得更大的转矩，进而提升垂直轴风力发电设备的发电效率。
23.可选的，所述拉件为拉杆，所述拉杆的一端固定连接于连接座的顶端，所述拉杆的另一端固定连接于限位座。
24.通过采用上述技术方案，采用拉杆，能够承受拉应力或压应力，从而使得风轮具备较好的结构强度，进而提升风轮的抗风性能。
25.综上所述，本技术包括以下至少一种有益效果：
26.1.叶片单元滑动设置在臂梁上，发生强台风时，控制组件能够驱使叶片单元靠近垂直轴，并且定位组件能够解除调节叶片的定位，使得调节叶片能够自由转动，从而有效降低风轮在转动过程中的风阻，进而能够提升垂直轴风力发电设备的抗风性能；
27.2.通过拉件的设置，能够提升风轮的整体结构强度，从而能够轻松延长臂梁的长度，进而提升垂直轴风力发电设备的发电效率。
附图说明
28.图1是相关技术中垂直轴风力发电设备的结构示意图；
29.图2是本实施例中体现定位组件的剖视示意图；
30.图3是本实施例中体现风轮的俯视示意图；
31.图4是图2中a处的放大示意图；
32.图5是图2中b处的放大示意图。
33.附图标记说明：1、塔架；2、垂直轴；3、风轮；4、轴承；5、臂梁；6、叶片单元；7、连接套；8、叶片本体；9、连接座；10、限位座；11、拉杆；12、控制组件；13、控制器；14、液压缸；15、速度传感器；16、叶片框架；17、排风通道；18、调节叶片；19、连接轴；20、定位组件；21、定位插杆；22、安装槽；23、定位插槽；24、压缩弹簧；25、让位通槽；26、弹性拉绳；27、导向轮。
具体实施方式
34.以下结合附图2-5对本技术作进一步详细说明。
35.本技术实施例公开一种抗风型垂直轴风力发电设备。参照图2，抗风型垂直轴风力发电设备包括塔架1、垂直轴2和风轮3。塔架1安装固定在地面上，垂直轴2通过轴承4转动设置在塔架1上；在本实施例中，轴承4设置有三个，并且三个轴承4沿垂直轴2的轴向间隔分布；轴承4的内圈的固定套设在垂直轴2的外部，轴承4的外圈与塔架1固定连接，从而使得垂直轴2稳定地安装在塔架1上。
36.参照图2和图3，风轮3固定设置在垂直轴2上，并且风轮3能够以垂直轴2为转动中心进行旋转。风轮3包括臂梁5和叶片单元6，臂梁5采用水平延伸的条状钢结构框架；在本实施例中，臂梁5和叶片单元6均设置有四个，四个臂梁5以垂直轴2为中心旋转对称分布，并且四个叶片单元6一一对应安装于四个臂梁5上。
37.叶片单元6沿臂梁5的长度方向滑动设置，在本实施例中，叶片单元6包括连接套7和固定设置在连接套7两侧的叶片本体8。连接套7滑动套设在臂梁5的外部，从而能够沿臂梁5的长度方向平稳的进行线性滑移。
38.垂直轴2的正上方固定设置有连接座9，臂梁5远离垂直轴2的一端固定设置有限位座10，连接座9和限位座10均采用钢结构框架，能够有效降低风轮3的整体重量及转动过程中的风阻。连接座9与限位座10之间连接有拉件，在本实施例中拉件为拉杆11，其他实施例
中，拉件也可以采用拉绳；拉杆11的一端固定连接在连接座9的顶端，拉杆11的另一端固定连接在限位座10上，从而提升风轮3的整体结构强度，不仅能够轻松延长臂梁5的长度，实现风轮3的大型化，还能够提升风轮3在转动过程中的稳定性。
39.臂梁5上设置有用于控制叶片单元6进行滑移的控制组件12，在本实施例中，控制组件12包括控制器13和用于驱使叶片单元6进行线性移动的驱动件，驱动件受控于控制器13。垂直轴2上固定设置有速度传感器15，并且速度传感器15的电信号能够实时传输至控制器13，从而对风轮3的转速进行监控；当垂直轴2的转动速度超过设定值时，控制器13能够控制驱动件工作，从而通过驱动件驱使叶片单元6靠近垂直轴2，使得垂直轴风力发电设备在面对强台风时，能够自动进行调整，从而降低强台风对垂直轴风力发电设备的影响。
40.在本实施例中，驱动件为液压缸14，液压缸14固定设置在臂梁5靠近垂直轴2的侧壁，并且液压缸14的伸缩杆端部固定连接在连接套7上。在其他实施例中，驱动件可以采用其他能够驱使连接套7进行线性移动的零部件，从而对叶片单元6的移动进行控制。
41.叶片本体8包括竖向设置的叶片框架16和位于叶片框架16上的调节叶片18。在本实施例中，叶片框架16采用矩形钢结构框架；叶片框架16上形成有若干个供气流通过的排风通道17，排风通道17贯通叶片框架16的两侧，并且排风通道17与臂梁5垂直。调节叶片18铰接在叶片框架16上，自然状态下，调节叶片18能够转动至竖直状态，并且调节叶片18能够将排风通道17封堵；调节叶片18的大小和数量可以根据叶片单元6的实际尺寸进行选择，当叶片单元6靠近垂直轴2时，调节叶片18可以完全开启，从而降低风轮3在转动过程中的风阻。
42.参照图2和图4，在本实施例中，调节叶片18靠近顶端的侧壁转动穿设有连接轴19，连接轴19的两端与叶片框架16固定连接，从而是调节叶片18稳定地铰接在叶片框架16上。叶片框架16上设置有用于对叶片进行定位的定位组件20，当叶片单元6移动至臂梁5远离垂直轴2的一端时，定位组件20能够将调节叶片18定位，使得风轮3在正常使用的过程中，几乎不会受到任何的影响；发生强台风时，叶片单元6移动至臂梁5靠近垂直轴2的一端，定位组件20能够解除调节叶片18的定位，使得调节叶片18能够自由转动，从而能够降低风轮3的风阻，进而使得垂直轴风力发电设备的抗风性能更佳。
43.参照图2和图5，定位组件20包括定位插杆21，每个排风通道17的底壁均开设有竖向设置的安装槽22，定位插杆21滑动设置在安装槽22内；调节叶片18的底端开设有定位插槽23，调节叶片18转动至竖直状态时，定位插槽23对准安装槽22。
44.安装槽22的内部设置有用于驱使定位插杆21插入定位插槽23的弹性件，在本实施例中，弹性件为压缩弹簧24，压缩弹簧24的顶端抵接在定位插杆21上，同时压缩弹簧24的底端与安装槽22的底壁相抵接。
45.叶片框架16上设置有连通安装槽22底端的让位通槽25，让位通槽25内活动穿设有弹性拉绳26，弹性拉绳26可以采用弹力绳，也可以采用拉伸弹簧或弹簧条等具有良好弹性的零部件。弹性拉绳26的其中一端固定连接在定位插杆21的底端，另一端固定连接在臂梁5远离垂直轴2的一端。让位通槽25靠近安装槽22的一端转动设置有导向轮27，弹性拉绳26绕设在导向轮27上，从而能够使得弹性拉绳26拉动定位插杆21的过程更加流畅。
46.此外，申请需要强调的是，上述固定连接的方式可以为焊接、铆接、螺栓连接或者其他可靠性连接的方式进行连接，从而保证的垂直轴风力发电设备的各个连接部位能够抵
抗强台风作用。
47.本技术实施例一种抗风型垂直轴风力发电设备的实施原理为：
48.垂直轴风力发电设备在正常使用的过程中，叶片单元6位于臂梁5远离垂直轴2的一端，此时弹性拉绳26的形变程度较小，压缩弹簧24能够克服弹性拉绳26的弹力，使得定位插杆21插入定位插槽23的内部，从而实现调节叶片18的定位。
49.发生强台风的情况下，速度传感器15检测到的转速达到预设值时，在控制器13的控制下，液压缸14能驱使叶片单元6靠近垂直轴2，同时随着弹性拉绳26的形变程度加大，弹性拉绳26能够克服压缩弹簧24的弹力，从而驱使定位插杆21滑离定位插槽23，进而解除调节叶片18的定位；调节叶片18解除定位后能够自由转动，从而能够降低风轮3在转动过程中的风阻，进而提升垂直轴风力发电设备的抗风性能，创造性地解决了传统垂直轴风力发电设备难以实现大型化的问题。
50.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。