[0056] 下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
[0057] 实施例1
[0058] 本实施例集流叶片组配型低重心高效垂直轴风力机如图1所示,包括确定垂向旋转轴线的固定塔架1和支撑于塔架1上的风轮2,风轮2与塔架1构成轴向约束的水平转动副;风轮2包括旋转中心支撑于塔架1的轮架3、以及分布于轮架3周边的叶片;叶片包括一组交替间隔分布的集流叶片4和辅助叶片4-1;集流叶片4和辅助叶片4-1分别为垂向延伸的流线形截面叶片;如图11至图13所示,集流叶片4由一组并行排布且相互之间留有空隙的翼片5构成;如图4所示,辅助叶片4-1的朝外叶面呈凹形且朝内叶面呈凸形;轮架3由一组周向均布水平延伸且上、下对应的辐条构成,上、下对应的辐条外端分别与集流叶片4的上、下相应部位转动连接,上、下对应的辐条中部分别与辅助叶片4-1的上、下相应部位转动连接。
[0059] 具体而言,如图7所示,轮架3的辐条分别构成一旋转中心支撑于塔架1的传动框6、以及一个连接框7,连接框7经支撑件11与相邻的传动框6固定连接;传动框6、连接框7辐条的外端分别与固连于集流叶片4的第一固定件8转动连接;如图11至图13所示,集流叶片4各翼片5朝外的翼面呈凹形且朝内的翼面呈凸形,相邻翼片5之间的空隙呈曲线形;传动框6、连接框7辐条的中部分别与固连于辅助叶片4-1的第二固定件14转动连接。需要说明的是,本实施例采用的是一个连接框7与一个传动框6形成的单层结构,还可在此基础上设置更多与已有连接框固连的连接框、或者设置与已有传动框固连的连接框,形成两层以上的结构。
[0060] 如图3、图5所示,第一固定件8为具有流线形外边缘的箍环,箍环内边缘箍于集流叶片4周向,箍环外边缘朝传动框6或连接框7延伸有突出耳8-1,突出耳8-1与传动框6、连接框7辐条的外端转动连接。需要说明的是,如图39所示,第一固定件8还可以为具有流线形外边缘的板件,板件的板面与集流叶片4端面固连,板件朝传动框6或连接框7延伸有突出耳8-1,突出耳8-1与传动框6、连接框7辐条的外端转动连接。
[0061] 如图4、图6所示,第二固定件14为具有两外端14-1和一转角端14-2的“V”形件,“V”形件的两外端14-1分别与辅助叶片4-1的朝内叶面固连,“V”形件的转角端14-2与传动框6、连接框7辐条的中部转动连接。需要说明的是,“V”形件的两外端14-1也可分别与辅助叶片4-1的叶片端面固连。
[0062] 如图2、图8所示,塔架1顶端与负载的动力输入轴13转动连接,动力输入轴13的轴线沿垂向布置;传动框6中部设有形成旋转中心的第一法兰10-6,第一法兰10-6与动力输入轴13固定连接;第一法兰与塔架顶端构成轴向约束的水平转动副。
[0063] 具体而言,传动框6中部呈正多边形、并设有桁架10;桁架10包括第一法兰10-6,第一法兰10-6与动力输入轴13固定连接,第一法兰10-6周向均布有径向延伸的承重臂10-3,承重臂10-3末端分别与传动框6中部正多边形各边的中部固连,传动框6中部正多边形相邻两边之间还设有与承重臂10-3末端固连的连杆10-7。需要说明的是,承重臂10-3末端也可分别与传动框6中部正多边形各顶点固连。
[0064] 如图8至图10所示,传动框6中部与连接框7中部呈形状相同且各对应边相互平行的正多边形(本实施例为正三角形);连接框7中部正多边形的相邻辐条之间还设有连杆7-2;传动框6中部正多边形各顶点与连接框7中部正多边形各顶点之间由支撑件11固连;支撑件11包括固连传动框6、连接框7中部正多边形各对应顶点的直杆11-1,直杆11-1与顶点的两侧边之间还设有斜撑11-2。
[0065] 需要说明的是,以上固定件也可与传动框、连接框辐条的外端固定连接,从而使集流叶片、辅助叶片与轮架辐条固定连接。
[0066] 实施例2
[0067] 本实施例集流叶片组配型低重心高效垂直轴风力机如图40所示,基本结构与实施例1相同,不同之处仅在于:
[0068] (1)连接框有两个、并与传动框形成两层辐条,每层辐条分别安装有对应的集流叶片4、辅助叶片4-1,相邻两层辐条上安装的集流叶片4或辅助叶片4-1交错分布。
[0069] (2)第一固定件8如图5、图39所示;第二固定件14如图6所示。
[0070] (3)如图37所示,支撑件11为具有四个末端的“X”形件,“X”形件上部两端、下部两端分别与传动框或连接框的两相邻顶点固连,且“X”形件位于传动框和连接框的同一侧。
[0071] (4)传动框结构如图19所示,连接框结构如图35所示。
[0072] 实施例3
[0073] 本实施例集流叶片组配型低重心高效垂直轴风力机如图41、图42所示,基本结构与实施例1相同,不同之处仅在于:
[0074] (1)第一固定件8朝向传动框或连接框的一侧与传动框或连接框辐条之间设有用以转动叶片角度的伸缩式控制器12;控制器12为弹性部件,或者,控制器12为受控端外接控制设备的电动控制器。需要说明的是,第二固定件14靠近叶片的部位与传动框或连接框辐条之间也可设有用以转动叶片角度的伸缩式控制器12。
[0075] (2)如图36所示,支撑件11为固连传动框、连接框中部正多边形各对应顶点的直杆。
[0076] 具体而言,控制器12可为弹性部件,在施加或撤销外力时,其长度能变化或回复;当某一风速使风力机转速变化时,叶片离心力随之变化,且叶片以固定件8与传动框6或连接框7的转动连接点为轴心转动一定角度,使控制器12伸长或缩短,从而改变气流对叶片的作用,该作用又导致风力机转速和叶片离心力的负反馈变化,这时控制器12的弹性力使控制器12的长度、风力机转速和叶片离心力均再次产生负反馈变化,并使叶片向相反方向转动一定角度,在这样的循环中,各变量的变化幅度越来越小,直至动态平衡建立、叶片不再转动为止。
[0077] 这样,一方面可即时反馈且成本低,也即从开始变化到开始控制的反馈是由弹性材料瞬时进行的,另一方面控制可靠性高且免维护。
[0078] 此外,控制器12也可采用受控端外接控制设备的电动控制器,但是,在电动控制时,一方面从开始变化到开始控制的反馈中存在响应时间延迟,响应时间越短则电动控制的成本越高,另一方面要提高可靠性只能采用高成本电气元件,且需定期维护。
[0079] 除上述实施例外,本发明还可以有其他实施方式,例如:
[0080] (1)风轮还可采用有主轴结构,如图38、图23、图26所示:风轮2还包括与塔架1顶端转动连接、且轴线沿垂向布置的主轴9;传动框6中部呈正多边形、并设有桁架10;桁架10包括两上下排布且同轴的第二、第三法兰10-1、10-2,第二、第三法兰10-1、10-2分别设于主轴9周向并与主轴9固连,第二、第三法兰10-1、10-2分别周向均布有径向延伸的承重臂10-3和加强臂10-4,承重臂10-3和加强臂10-4的末端分别与传动框6中部正多边形各顶点固连;对应的承重臂10-3和加强臂10-4之间设有至少一个支筋10-5;第二、第三法兰10-1、10-2形成传动框6的旋转中心,并与塔架顶端构成轴向约束的水平转动副。桁架10的支筋10-5、承重臂10-3、加强臂10-4之间形成多个三角形支撑结构。
[0081] (2)传动框6可以有多种结构形式,传动框6中部可呈正三角形、正方形、正五边形、正六边形等。
[0082] 部分用于实施例1的示例如图14至图22所示,其中,图19、图21、图22中,传动框6中部呈正六边形。
[0083] 部分用于有主轴结构的示例如图23至图25所示,其中,图25中桁架10的相邻承重臂10-3之间还设有连杆10-8,图26中传动框6中部正多边形外侧的相邻辐条之间还设有连筋6-1。此外,如图26至图28所示,用于有主轴结构的桁架10中,支筋10-5可以有一个或多个。
[0084] (3)连接框7可以有多种结构形式,连接框7中部可呈正三角形、正方形、正五边形、正六边形等;部分示例如图29至图35所示,其中,图35中连接框7中部呈正六边形,图31和图33中连接框7中部正多边形外侧的相邻辐条之间还设有连杆7-1。
[0085] (4)第二固定件还可采用以下结构:第二固定件为一端与传动框或连接框的辐条固定连接或转动连接、另一端与辅助叶片朝内叶面固连的直板(图中未示)。
[0086] 凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。