一种垂直轴风力机扰流装置、支架及垂直轴风力机

摘要

本发明提供的一种垂直轴风力机扰流装置、支架及垂直轴风力机，在垂直轴风力机扰流装置的两层水平面上的支架主杆外表面分别安装表面扰流板，表面扰流板一边与支架主杆固定连接，并且表面扰流板连接有摇杆。当风轮转速为达到限定值时，表面扰流板与重合覆盖在支架主杆上；当风轮转速为大于限定值时，表面扰流板处于被摇杆撑开的状态，以产生更大的阻力，使垂直轴风力机的转速降低。本发明同时提供了包含该垂直轴风力机扰流装置的支架及垂直轴风力机，能够降低垂直轴风力机在大风时的运行速度，提高风能利用安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及风能应用领域，尤其涉及一种垂直轴风力机扰流装置、支架及垂直轴风力机。 

背景技术

目前，垂直轴风力机主要有S型、Φ型以及H型三种结构型式。如图1所示，以H型垂直轴风力机为例，垂直轴风力机的风轮包括转轴101、叶片102以及支架103；每一个叶片102和转轴101之间固定连接支架103。垂直轴风力机的转轴101下端可以与发电机连接，垂直轴风力机接收来风，将风能转化成电能输出给发电机。当风力很大时，垂直轴风力机的转速变高，风力机的输出功率大幅度上升。转速过高使垂直轴风力机结构本身承受的载荷非常大，引起结构的不安全，同时如果输出功率过高会烧坏发电机。因此需要对垂直轴风力机进行安全制动。 

发明人在实践中发现，垂直轴风力机的叶片102为竖直布置，为定桨距结构，在垂直轴风力机的风轮转动过程中，叶片102的攻角难以控制，该垂直轴风力机结构在大风时无法降低风轮的运行速度，容易造成垂直轴风力机的损坏，垂直轴风力机的使用安全性不高。 

发明内容

本发明提供一种垂直轴风力机扰流装置、支架及垂直轴风力机，能够降低垂直轴风力机风轮对来流风能的摄取，降低垂直轴风力机在大风时的运行速度，提高风能利用安全性。 

一种垂直轴风力机扰流装置，包括： 

四根支架主杆1、表面扰流板2、上摇杆3和下摇杆4； 

其中，四根支架主杆1包括两根上支架主杆11和两根下支架主杆12；两根上支架主杆11位于同一水平面，两根下支架主杆12位于上支架主杆11下面的另一水平面； 

表面扰流板2包括上表面扰流板21和下表面扰流板22；上表面扰流板21一边被固定安装在其中一根上支架主杆11上；下表面扰流板22一边被固 定安装在其中一根下支架主杆11上； 

上摇杆3一端通过曲柄5固定连接在位于四根支架主杆1构成的空间内的传动轴6上，另一端固定连接在上扰流板21上； 

下摇杆4一端通过曲柄5固定连接在传动轴6上，另一端固定连接在下扰流板22上。 

可选的，传动轴6上安装有万向节8，万向节8与减速马达9相连。 

可选的，减速马达9用于通过万向节8带动传动轴6转动； 

传动轴6用于带动所述曲柄5摆动； 

曲柄5用于带动上摇杆3和下摇杆4摆动。 

可选的，当风速小于允许值时，上表面扰流板21水平覆盖在两根上支架主杆11上；当风速大于允许值时，上表面扰流板21用于通过上摇杆3的带动向上摆动到预设位置； 

当风速小于允许值时，下表面扰流板22完全盖合两根下支架主杆12；当风速大于允许值时，下表面扰流板22用于通过下摇杆4的带动向下摆动到预设位置。 

可选的，上表面扰流板21被固定连接的一边与其对应的另一边之间的距离等于两根上支架主杆11之间的距离； 

下表面扰流板22被固定连接的一边与其对应的另一边之间的距离等于两根下支架主杆12之间的距离。 

可选的，上支架主杆11与下支架主杆12之间所构成的平面外围铺设有整流蒙皮7。 

一种垂直轴风力机支架，包括： 

如上所述的垂直轴风力机扰流装置。 

一种垂直轴风力机，包括： 

如上所述的垂直轴风力机支架。 

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点： 

本发明提供的一种垂直轴风力机扰流装置、支架及垂直轴风力机，在垂直轴风力机扰流装置的两层水平面上的支架主杆外表面分别安装表面扰流板，表面扰流板一边与支架主杆固定连接，并且表面扰流板连接有摇杆。当 风轮转速为达到限定值时，表面扰流板与重合覆盖在支架主杆上；当风轮转速为大于限定值时，表面扰流板处于被摇杆撑开的状态，以产生更大的阻力，使垂直轴风力机的转速降低。本发明同时提供了包含该垂直轴风力机扰流装置的支架及垂直轴风力机，能够降低垂直轴风力机在大风时的运行速度，提高风能利用安全性。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 

图1为现有技术的H型垂直轴风力机基本结构图； 

图2为本发明提供的一种垂直轴风力机扰流装置的基本结构图； 

图3为本发明提供的一种垂直轴风力机扰流装置的基本结构图的A-A’方向图； 

图4为本发明提供的另一种垂直轴风力机扰流装置的基本结构图； 

图5为本发明提供的另一种垂直轴风力机扰流装置的基本结构图的A-A’方向图。 

具体实施方式

本发明提供一种垂直轴风力机扰流装置、支架及垂直轴风力机，能够降低垂直轴风力机风轮对来流风能的摄取，降低垂直轴风力机在大风时的运行速度，提高风能利用安全性。 

下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。 

请参阅图2，图2为本发明提供的一种垂直轴风力机扰流装置的基本结构图。如图2所示，该垂直轴风力机扰流装置包括： 

四根支架主杆1、表面扰流板2、上摇杆3和下摇杆4； 

其中，四根支架主杆1包括两根上支架主杆11和两根下支架主杆12；两 根上支架主杆11位于同一水平面，两根下支架主杆12位于上支架主杆11下面的另一水平面； 

其中，支架主杆11和支架主杆12之间的距离按实际需要的支架大小设计，本发明不作限定。两个支架主杆11和两个支架主杆12之间的距离也可以按实际需要设计，本发明不作限定。 

表面扰流板2包括上表面扰流板21和下表面扰流板22；上表面扰流板21一边被固定安装在其中一根上支架主杆11上；下表面扰流板22一边被固定安装在其中一根下支架主杆12上； 

优选的，上表面扰流板21一边被固定安装在其中一根上支架主杆11上；下表面扰流板22一边被固定安装在与上支架主杆11同一侧的一根下支架主杆12上。 

上摇杆3一端通过曲柄5固定连接在位于四根支架主杆1构成的空间内的传动轴6上，另一端固定连接在上扰流板21上； 

下摇杆4一端通过曲柄5固定连接在传动轴6上，另一端固定连接在下扰流板22上。 

其中，上摇杆3和下摇杆4的数量根据实际需要设定数量，本发明不作限定。 

本发明中，传动轴6上安装有万向节8，万向节8与减速马达9相连。 

本发明中，减速马达9用于通过万向节8带动传动轴6转动； 

传动轴6用于带动曲柄5摆动； 

曲柄5用于带动上摇杆3和下摇杆4摆动。 

请一并参阅图图3，图3为本发明提供的一种垂直轴风力机扰流装置的基本结构图的A-A’方向图。本发明中，当风速大于允许值时，上表面扰流板21用于通过上摇杆3的带动向上摆动到预设位置； 

当风速大于允许值时，下表面扰流板22用于通过下摇杆4的带动向下摆动到预设位置。 

其中，在风速很大，风轮转子转速超过允许值时，系统控制减速马达9运行，减速马达9用于通过万向节8带动传动轴6转动，传动轴6用于带动曲柄5摆动，曲柄5用于同时带动上摇杆3和下摇杆4摆动，以分别带动上 表面扰流板21向上摆动到预设位置和带动下表面扰流板22向下摆动到预设位置。 

请一并参阅图4和图5，图4为本发明提供的另一种垂直轴风力机扰流装置的基本结构图；图5为本发明提供的另一种垂直轴风力机扰流装置的基本结构图的A-A’方向图。

本发明中，当风速小于允许值时，上表面扰流板21水平覆盖在两根上支架主杆11上；当风速小于允许值时，下表面扰流板22完全盖合两根下支架主杆12。 

其中，当风速较小，风轮转动速度小于允许值时，系统控制减速马达9反向运行，用于通过万向节8带动传动轴6转动，再通过传动轴6的转动作用带动曲柄5摆动，从而可以带动上摇杆3和下摇杆4摆动，分别使上表面扰流板21向下摆动到预设位置和下表面扰流板22向上摆动到预设位置，使上表面扰流板21与两根上支架主杆11紧靠；使下表面扰流板22与两个下支架主杆12紧靠。 

本发明中，上表面扰流板21被固定连接的一边与其对应的另一边之间的距离等于两根上支架主杆11之间的距离； 

下表面扰流板22被固定连接的一边与其对应的另一边之间的距离等于两根下支架主杆12之间的距离。 

本发明中，上支架主杆11与下支架主杆12之间所构成的平面外围铺设有整流蒙皮7。 

其中，当上表面扰流板21与两个上支架主杆11紧靠，并且下表面扰流板22也与两个下支架主杆12紧靠时，上表面扰流板21和下表面扰流板22以及支架主杆1外围的整流蒙皮7形成一个流线型的支架表面。此时，风可以顺利通过支架表面，使垂直轴风力机正常运行。 

一种垂直轴风力机支架，可以包括：如图2和图4所示的垂直轴风力机扰流装置。本发明对此不作限定。 

一种垂直轴风力机，包括如上述的垂直轴风力机支架。本发明对此不作限定。 

本发明提供的一种垂直轴风力机扰流装置、支架及垂直轴风力机，在垂 直轴风力机扰流装置的两层水平面上的支架主杆外表面分别安装表面扰流板，表面扰流板一边与支架主杆固定连接，并且表面扰流板连接有摇杆。当风轮转速为达到限定值时，表面扰流板与重合覆盖在支架主杆上；当风轮转速为大于限定值时，表面扰流板处于被摇杆撑开的状态，以产生更大的阻力，使垂直轴风力机的转速降低。本发明同时提供了包含该垂直轴风力机扰流装置的支架及垂直轴风力机，能够降低垂直轴风力机在大风时的运行速度，提高风能利用安全性。 

以上对本发明所提供的一种垂直轴风力机扰流装置、支架及垂直轴风力机进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。