阅读说明：本技术 内推式半径可调垂直轴风力发电机及控制方法 (Inner-pushing type vertical axis wind driven generator with adjustable radius and control method ) 是由 冬之阳 官伟 徐勤为 郝颖 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种内推式半径可调垂直轴风力发电机及控制方法,该装置主要包括立柱组件,叶片组件,发电机组件,所述立柱组件并能够将发电机组件顶端的活动盘顶起,所述叶片组件可以随着升降立柱升起,叶片组件“伸出收起”；随着升降立柱降下叶片组件展开；当升降立柱下降到下限位点时,叶片组件“收缩折叠”。与现有技术相比,叶片能展开到最大半径进行微风起动,适应从微风到额定风速的所有风速范围的最大功率控制。可以根数实际情况进行“伸出收起”“收缩折叠”等操作。更重要的是本发明没有专门的滑动轮毂和半径调节支杆,所有叶片支杆均能够承受叶片的受力,有效提供了折叠装置的强度、可靠性、安全性,以及使用寿命。(The invention provides an inner-pushing type vertical axis wind driven generator with an adjustable radius and a control method, the device mainly comprises a stand column assembly, a blade assembly and a generator assembly, wherein the stand column assembly can jack up a movable disc at the top end of the generator assembly, the blade assembly can be lifted along with a lifting stand column, and the blade assembly is extended and retracted; the blade assembly is unfolded along with the descending of the lifting upright post; when the lifting column is lowered to the lower limit point, the blade assembly "collapses". Compared with the prior art, the blade can be unfolded to the maximum radius to start by breeze, and is suitable for the maximum power control of all wind speed ranges from breeze to rated wind speed. The operations of ' extending and retracting ', contracting and folding ' and the like can be carried out according to actual conditions. More importantly, the folding device is not provided with a special sliding hub and a special radius adjusting supporting rod, all the blade supporting rods can bear the stress of the blades, and the strength, reliability, safety and service life of the folding device are effectively improved.)

内推式半径可调垂直轴风力发电机及控制方法

技术领域

本发明涉及风力发电及控制系统，特别是涉及垂直轴风力发电机可折叠结构及扫掠面积控制和收纳控制方法。

背景技术

近年来，风力发电得到了广泛的应用，但是风力发电机由于体积较大，因此不太适合移动实用。但是边远地区应用、例如农牧区、边防哨卡、地质勘探、考古等不仅需要大量的电力供应，而且经常需要移动。所以能够方便移动和便携的风力发电系统受到了很多应用的关注。

中国专利CN103423088A公开了一种车载折叠式风力发电机，可以方便拆装，但是该发明新型由于其可伸缩支撑杆由定位螺钉固定，尽管结构简单，但是需要使用者手动折叠，费时费力，并且仅能够升降风力发电机，无法折叠桨叶，因此非常不便于携带。

中国专利CN204559466U公开了一种野外便携式发电装置，该风力发电机的支架与风机叶片采用自锁合页连接，可以在工作时与放置时保持叶片的稳定状态，但是该实用新型不能自动控制风力发电机叶片的折叠与展开，需要使用者手动展开，由于风机塔杆比较高，因此难以手动操作。而且如果风机在旋转时也无法操作。

中国专利CN110242506A公开了一种折叠式垂直轴风力发电机，该风力发电机利用电机使控制叶片支撑臂的滑套轴向运动，从而实现风机叶片的折叠，但是该发明需要轴向滑动同时周向转动，对立柱的光洁度要求高，此外“滑套”和立柱之间的间隙会引起振动。由于“支撑臂”和“拉杆”在“第二连杆”上的作用力臂较小，需要较大的推动力；如果要增加力臂则需要驱动器有较长的滑动范围，增加了该发明机构的成本。此外该发明的机构太复杂，暴露在风沙较大的环境中无法长期运行，可靠性和寿命都会受到影响。

中国专利CN104481810B公开了一种自伸展式垂直轴风力发电机，其风力发电机及所有机构均在电机上方旋转，因此结构复杂，转动惯量大，微风起动困难，对微风条件下发电不利；该发明的调节靠纯机械结构完成，无法完成所需控制要求，例如，如果空载时无法控制停机，仅靠飞锤控制，转速和功率不可按照特定需求灵活调节；此外该装置无法实现便携式可折叠需求。

中国专利CN109630350A公开了一种可折叠式φ形垂直轴风力发电机，折叠后横向尺寸变得更宽，占用更多的横向空间，因此不适合便携。

综上所述，现有技术所有涉及到可折叠式的垂直轴风力发电机无法同时满足可折叠的便携要求以及可自动连续调节扫掠面积的发电控制要求，而且活动部件较多，可靠性、安全性、经济性等方面都不能达到要求，特别是现有技术用于控制的转动、滑动轮毂和调节支杆不直接连接到叶片，并不能提高叶片的支撑强度。此外，现有垂直轴风机很难安装机械刹车系统，因此在超出安全风速，或者在风机故障时，很难实现快速停车，利用电磁制动会产生大量的热量消耗在发电机和控制器中，会对风机和控制器的寿命造成影响。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提出一种内推式半径可调垂直轴风力发电机及控制方法，与现有技术相比，叶片能展开到最大半径进行微风起动，也可以通过自动控制，调节叶片的扫掠半径和面积，从而调节风机转速和吸收风能的功率，适应从微风到额定风速的所有风速范围的最大功率控制。当超过安全风速或者正常停机时，可以通过“伸出收起”，不再吸收风能；在遇到风机故障时，通过折叠状态，结合电磁刹车可以快速实现制动。当需要搬运时，通过“收缩折叠”，使立柱降到最低状态，叶片组件折叠到立柱周围，以实现便携功能。更重要的是本发明没有专门的滑动轮毂和半径调节支杆，所有叶片支杆均能够承受叶片的受力，有效提供了折叠装置的强度、可靠性、安全性，以及使用寿命。

本发明采取的技术方案为：

为了达到上述目的，本发明的内推式半径可调垂直轴风力发电机，包括立柱组件，叶片组件，发电机组件；所述立柱组件顶端的安装法兰与发电机组件下端的定子法兰相连；所述叶片组件的上支杆、平行支杆、下支杆分别与发电机组件的上支杆盘、平行支杆盘，以及立柱组件上安装的下支杆盘相连；随着升降立柱升起，叶片组件“伸出收起”；随着升降立柱降下叶片组件展开；当升降立柱下降到下限位点时，叶片组件“收缩折叠”。

所述立柱组件包括固定立柱，伸缩机构，下转盘，衬套，升降立柱，安装法兰；所述安装法兰在升降立柱顶端，下转盘固定在立柱上且高度可以调节，伸缩机构固定在立柱内部；所述伸缩机构内的伸缩杆与升降立柱底端相连，并能将升降立柱顶起和收回；所述衬套安装在固定立柱顶端和升降立柱之间。

所述叶片组件包括叶片，上支座，平行支座，下支座，上支杆，平行支杆，下支杆，缓冲器；所述叶片组件安装在柱组件和发电机组件上，使叶片与固定立柱保持平行，与上支杆和平行支杆一起成为平行四连杆结构；所述上支座，平行支座，下支座安装在叶片上分别与上支杆，平行支杆，下支杆相连，并能自由转动；所述缓冲器一端连接平行支座，另外一端连接在上支杆的自由端，对叶片产生向内、向上的拉力。

所述发电机组件包括定子法兰，定子轴，发电机轴承，外转子，平行支杆盘，上支杆盘；所述发电机采用外转子结构，定子轴下端是定子法兰，上支杆盘安装在外转子的顶端，平行支杆盘安装在外转子的下端，外转子通过发电机轴承与定子轴配合安装；所述平行支杆盘与上支杆盘安装的角度方向一致。

所述下转盘包括固定套，盘轴承，转套，下支杆盘；所述固定套固定在立柱外，并且可以调整上下高度，转套通过盘轴承安装在固定套外部自由转动，下支杆盘安装在转套上并能跟随其自由转动。

所述上平行支杆盘和下支杆盘中间均有圆孔，在外缘均匀对称分布用于安装风机支杆的支杆座，所述上支杆盘在外缘由相同均匀对称分布用于安装风机支杆的支杆座。

所述伸缩机构和升降立柱可以实现多级伸缩功能，使立柱升得更高以提高风能吸收效率。

所述缓冲器为叶片组件提供向上的拉力，当叶片组件展开到最大半径时，向上拉力能够平衡叶片组件的重力作用。

所述发电机组件如果采用内转子发电机需要将内转子轴向上安装，在轴上安装平行支杆盘和上支杆盘，并使平行支杆盘和上支杆盘之间距离与上支座和平行支座之间的距离相等。

所述的可折叠垂直轴风力发电机的控制方法，系统状态控制策略的实现步骤如下：

步骤A-1：控制伸缩机构的伸缩杆收回并下降，使叶片组件展开，使下支杆与固定立柱之间的夹角不大于90°，同时叶片处于与立柱平行状态，如果有风，系统开始起动；

步骤A-2：如果风速大于设定值，或者需要风机输出功率降低，或者需要降低风机转速时，控制伸缩机构的伸缩杆伸出并向上将升降立柱顶起，通过上支杆和平行支杆将所有叶片向上拉起，下支杆与固定立柱之间的夹角逐渐减小，进一步将叶片距离固定立柱的半径减小；

步骤A-3：如果需要微风发电，或者需要风机输出功率提高，或者需要升高风机转速时，控制伸缩机构的伸缩杆收回并下降，所有叶片受重力和离心力作用向下运动，使叶片组件展开，在控制过程中需要保持下支杆与固定立柱之间的夹角到达不大于90°的设定值，从而增加叶片距离固定立柱的半径；

步骤A-4：如果风机发生故障，或者需要风机停机时，控制伸缩机构的伸缩杆伸出并向上将升降立柱顶起，通过上支杆和平行支杆将所有叶片向上拉起，下支杆与固定立柱之间的夹角逐渐减小，直到叶片完全折叠到固定立柱四周并伸出收起，使叶片不再吸收风能，再控制发电机电磁制动，使风机能够快速刹车。

步骤A-5：如果需要停机或者需要收缩折叠时，控制伸缩机构的伸缩杆收回并下降，所有叶片受重力和离心力作用向下运动，使下支杆与固定立柱之间的夹角到达90°停止，由于此时缓冲器向上拉力能够平衡叶片组件的重力作用，叶片组件缓慢自由垂下，并折叠到固定立柱四周。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明的一个效果在于，叶片可以完全展开，也可以完全收起贴合在立柱周围，体积达到最小，便于移动；展开和折叠收起可以通过自动控制系统连续完成。

本发明的一个效果在于，结构简单成本低，没有沿着立柱方向滑动的转盘，因此结构可靠性、安全性、使用寿命均非常高。

本发明的一个效果在于，伸缩机构可以安装在立柱内部，使伸缩机构从内部推升，减少占用空间，同时避免控制机构暴露在外边，因此可以较好地防水、防晒、防尘，进一步提高系统的可靠性、安全性、使用寿命。

本发明的一个效果在于，通过“收缩折叠”，使立柱降到最低状态，比正常工作时有更低的高度，因此更加容易便携。

本发明的一个效果在于，风力发电机仅需滚动轴承固定，没有上下滑动的旋转部件，降低立柱加工精度，节约系统成本。

本发明的一个效果在于，如果风机发生故障，或者需要风机停机时，将风机折叠，停止吸收能量，再利用发电机电磁制动，可以快速将风机制动停车，这种停车方式发电机和控制器均发热很小，有利于延长使用寿命。

本发明的一个效果在于，本发明没有专门半径调节支杆，所有叶片支杆均能够承受叶片的受力，有效提供了折叠装置的强度、可靠性、安全性，以及使用寿命。

附图说明

图1是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机展开状态示意图；

图2是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机“顶起折叠状态”示意图；

图3是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机“收缩折叠状态”示意图；

图4是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的立柱组件示意图；

图5是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片组件示意图；

图6是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的发电机组件示意图；

图7是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图一；

图8是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图二；

图9是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图三；

图10是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图四；

图11是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图五；

图12是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图六；

图13是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的下转盘及剖视图；

图14是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的上支杆盘零件图；

图15是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的平行支杆盘和下支杆盘零件图；

图16是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节与支杆角度关系图。

附图中，各标号所代表的部件：

1、立柱组件，2、叶片组件，3、发电机组件，101、固定立柱，102、伸缩机构，103、下转盘，104、衬套，105、升降立柱，106、安装法兰，201、叶片，202、上支座，203、平行支座，204、下支座，205、上支杆，206、平行支杆，207、下支杆，208、缓冲器，301、定子法兰，302、定子轴，303、发电机轴承，304、外转子，305、平行支杆盘，306、上支杆盘，1021、伸缩杆，1031、固定套，1032、盘轴承，1033、转套，1034、下支杆盘，3051、支杆座，3061、上支杆座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的介绍。

图1是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机展开状态示意图，主要包括立柱组件1、叶片组件2、发电机组件3。图4是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的立柱组件示意图，包括外观图和剖视图，其中立柱组件1包括固定立柱101，伸缩机构102，下转盘103，衬套104，升降立柱105，安装法兰106。伸缩机构102可以由电动推杆、液压缸、气动缸、蜗轮蜗杆、滚珠丝杠等机械装置来实现。本实施例采用电动推杆实现伸缩机构102的控制功能。安装法兰106在升降立柱105顶端用于安装发电机组件3。伸缩机构102的伸缩杆1021与升降立柱105底部相连，并能将升降立柱105升起和收回。下转盘103固定在立柱101上，为叶片组件2提供旋转支点。下转盘103固定在立柱101上且上下位置和高度可以调节。衬套104安装在固定立柱101顶端和升降立柱105之间。首先衬套104可以减小升降立柱105的升起和收回时的摩擦力，其次衬套104可以对升降立柱105起到扶正作用，再次衬套104可以起到密封作用，防止雨水、沙尘侵入立柱组件1，提高系统的可靠性、安全性和使用寿命。

图5是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片组件示意图，其中叶片组件2包括叶片201，上支座202，平行支座203，下支座204，上支杆205，平行支杆206，下支杆207，缓冲器208。叶片201可以由复合材料、铝合金型材、铝合金的钣金件铆接方法制成，在中间加入大梁和翼肋进行加强，并在大梁适当位置安装上上支座202，平行支座203，下支座204。

叶片组件2安装在柱组件1和发电机组件3上，使叶片201与固定立柱101保持平行，与上支杆205和平行支杆206一起成为平行四连杆结构。下支杆207可以与上支杆205和平行支杆206平行，构成平行四边形四连杆机构。也可以与上支杆205和平行支杆206构成等腰梯形四连杆机构。由于等腰梯形四连杆机构是稳定结构，因此可以控制四边形的两个腰和底边的角度θ，见图11，来调节四边形的高，从而调节叶片201的旋转半径和扫掠面积，从而来调节风机吸收风能的效率。

其中，缓冲器208一端连接平行支座203，另外一端连接在上支杆205的自由端，对叶片201产生向内、向上的拉力。通过缓冲器可以平衡部分叶片201的重量，从而减轻伸缩机构102的压力，降低成本，减少伸缩机构102调节高度所需能量，提高伸缩机构102的使用寿命。

所述内推式半径可调垂直轴风力发电机在展开状态如图1所示，该状态下风机的叶片201与固定立柱101平行，且距离固定立柱101的半径达到最大，使得风机能够产生最大转矩驱动发电机发电。因此该状态下适合风力发电机的起动以及微风条件下的风能收集和发电控制。此时，下支杆207与固定立柱101之间的夹角θ不大于90°，进一步，为了使下支杆207给叶片组件2提供向上的力以便平衡叶片组件2的重力，一般可以将该夹角θ设定为80°左右，见图11。由于缓冲器208提供了部分向上的拉力，因此可以将最大夹角θ提高。

在一个实施例中，当缓冲器208能够提供全部叶片组件2重量的平衡力时，可以将下支杆207与固定立柱101之间的最大夹角θ设定为90°，这时叶片组件2有最大的半径和扫掠面积，可以最大限度吸收风能，并能够进行微风发电。

但是该状态下，由于叶片201扫掠半径较大，因此不适合便携和移动，特别是在野外不同地点安装时，运输非常不便，不仅容易损坏风机，而且占用较大的运输空间。

图2是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机“顶起折叠状态”示意图，图3是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机“收缩折叠状态”示意图。为了便于运输，做成可移动式风力发电系统，可以自动将叶片组件2收起折叠在立柱101的周围，减小体积，而且便于在运输和移动过程中对叶片201的保护。折叠状态有两种形式，第一种为“顶起折叠”状态如图2所示，其特点是升降立柱105完全伸出；第二种为“收缩折叠”状态如图3所示，其特点是升降立柱105完全收回。其中，“顶起折叠”状态主要用于风力发电机正常工作时的停机控制；而“收缩折叠”状态主要用于风力发电机叶片201收纳转移运输期间，可以是整个系统的高度和横向尺寸都达到最低状态。

在内推式半径可调垂直轴风力发电机“顶起折叠”时，升降立柱105向上伸出，带动上支杆205和平行支杆206的一端向上运动。由于下转盘103固定在固定立柱101上因此下支杆207向上转动，这个过程见图7，即从图9至图10，最终到达图7的“顶起折叠”状态。整个“顶起折叠”过程，由于上支杆205和平行支杆206与立柱组件1和叶片201形成平行四边形的四连杆结构，因此叶片201与立柱组件1始终保持平行。

在内推式半径可调垂直轴风力发电机“收缩折叠”时，升降立柱105向下收回，带动上支杆205和平行支杆206的一端向下运动。由于下转盘103固定在固定立柱101上因此下支杆207向下转动，由于上支杆205和平行支杆206与立柱组件1和叶片201形成平行四边形的四连杆结构，因此叶片201与立柱组件1始终保持平行，并且不断向外侧展开。这个过程见图8至图9，最终到达图10，当到达图10状态时，上支杆205和平行支杆206与下支杆207达到平行状态。受到叶片组件2的重力影响，叶片201开始向下运动，由于缓冲器208平衡了部分叶片201的重量，因此叶片201缓慢下垂，最后收紧并折叠到立柱组件1的四周，完成“收缩折叠”，见图10至图11，最终到达图12。

当叶片组件2“收缩折叠”到位后，可以将立柱组件1放到水平状态，更加便于移动和运输。

本实施例中，缓冲器208采用弹簧实现，根据弹簧的拉伸长度可以设定不同的拉力，用来平衡叶片201的重量减缓下垂时的冲击。

在一个实施例中，缓冲器208采用橡皮条实现。

在一个实施例中，缓冲器208采用空气弹簧实现，所不同的是，由于空气弹簧产生的是压力而非拉力，因此要安装在另外两个挂点，即上支座202和下支座204。

此外，当风机处于发电状态时，见图9，如果风机发生故障，或者需要风机停机，升降立柱105向上伸出，带动上支杆205和平行支杆206的一端向上运动，并到达图7的“顶起折叠”状态。叶片组件2收起完全折叠到固定立柱101四周，使叶片201不再吸收风能，再控制发电机电磁制动，使风机能够快速刹车。这种停车方式，由于风机不再吸收风能，而且折叠后的风机因半径减小，其转动惯量变小很多，因此发电机进行电磁制动时，仅需输出较小的转矩，即可将风机制动停车，所以发电机和控制器消耗的能量较小，发热很小，有利于延长使用寿命。

图6是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的发电机组件示意图，本实施例中，发电机采用外转子。图6中，发电机组件3包括定子法兰301，定子轴302，发电机轴承303，外转子304，平行支杆盘305，上支杆盘306。

其中发电机采用外转子结构，定子轴302下端是定子法兰301，上支杆盘306安装在外转子304的顶端，平行支杆盘305安装在外转子304的下端，外转子304通过发电机轴承303与定子轴302配合安装。所述平行支杆盘305与上支杆盘306的外形尺寸一样，而且其上支杆座3061和支杆座3051的安装的角度方向一致，在一条垂线上。

在一个实施例中，发电机采用内转子结构，将定子外壳安装在升降立柱105顶端的安装法兰106上，转子输出轴垂直向上。然后在转子输出轴上制作一个与外转子304相同的转接盘即可。上支杆盘306安装在转接盘上面，平行支杆盘305安装在接盘下面，并与上支杆盘306完全平行一致。

图13是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的下转盘及剖视图，其中，下转盘103包括固定套1031，盘轴承1032，转套1033，下支杆盘1034。

本实施例中，平行支杆盘305与下支杆盘1034的结构完全相同。

在一个实施例中，上支杆盘306与下支杆盘1034的外形尺寸完全相同。

本实施例中，固定套1031直接固定在固定立柱101上，并且可以调节高度和位置，当找到适当位置后，将固定套1031锁紧在固定立柱101上。固定套1031外侧安装有盘轴承1032，盘轴承1032上安装转套1033。转套1033能够绕固定套1031和固定立柱101自由旋转。在转套1033上面安装下支杆盘1034。

图14是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的上支杆盘零件图，图15是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的平行支杆盘和下支杆盘零件图。本实施例中，为了使系统零件可以互换通用，设计的上支杆盘306零件图与平行支杆盘305和下支杆盘1034零件图的外形尺寸完全一样，保证上支杆盘306、平行支杆盘305、下支杆盘1034与叶片组件2连接的点(即上支杆座3061和支杆座3051)的连线与水平面垂直。上支杆盘306、平行支杆盘305、下支杆盘1034上均设置有对称均匀分布的支杆座(即上支杆座3061和支杆座3051)，分别用于连接上支杆206、平行支杆206和下支杆207。

图7是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图一，图8是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图二，图9是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图三，图10是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图四，图11是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图五，图12是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节过程及折叠过程示意图六，图16是本发明中内推式半径可调垂直轴风力发电机的叶片半径调节与支杆角度关系图。

在一个实施例中，风力发电机起动之前处于图7的“顶起折叠”状态。这时升降立柱105升起到最高点，使得上支杆206、平行支杆206和下支杆207完全张开，叶片201紧贴在升降立柱105的四周。因此叶片201无法吸收风能，所以不会旋转，也就无法发电。

在一个实施例中，升降立柱105下降收缩，使得上支杆206、平行支杆206和下支杆207形成等边梯形结构，见图8、图9这时，叶片201的旋转半径R_F等于

R_F＝Lsinθ+R

其中为L下支杆207的长度，θ为下支杆207与固定立柱101之间的夹角，见图16，R为下支杆盘1034的半径。

通过调节升降立柱105伸缩的距离，就可以调节θ角，从而调节叶片201的旋转半径R_F。通过调节叶片201的旋转半径和扫掠面积，即可以调节风机吸收风能的功率大小，以便在较为宽的风速范围内获得最大的发电功率。

在一个实施例中，正常工作时，下支杆207与固定立柱101之间的夹角θ变化范围是0°～90°。在此范围内，下支杆207对叶片201提供向上的支撑力，同时缓冲器208也会提高部分平衡力。

当下支杆207与固定立柱101之间的夹角θ变化到90°时，上支杆206、平行支杆206和下支杆207完全平行，下支杆207无法提供向上的支撑力，叶片201在重力和缓冲器208拉力的作用下，向下缓慢垂下折叠，完成“收缩折叠”过程。

在一个实施例中，行风力发电机的折叠和展开的控制方法分为6个部分，实现步骤如下：

步骤1：将内推式半径可调垂直轴风力发电机直立于选定场所，确认发电机组件3以及伸缩机构105可以正常运转，并且确认在风力发电机展开后叶片201不会碰触到周围环境中的物体，避免叶片201受损。

步骤2：控制伸缩机构102的伸缩杆1021收回并下降，使叶片组件2展开，使下支杆207与固定立柱101之间的夹角不大于80°，同时叶片201处于与立柱101平行状态，如果有风，系统开始起动。

步骤3：如果风速大于设定值，或者需要风机输出功率降低，或者需要降低风机转速时，控制伸缩机构102的伸缩杆1021伸出并向上将升降立柱105顶起，通过上支杆205和平行支杆206将所有叶片201向上拉起，下支杆207与固定立柱101之间的夹角逐渐减小，进一步将叶片201距离固定立柱101的半径减小。

步骤4：如果需要微风发电，或者需要风机输出功率提高，或者需要升高风机转速时，控制伸缩机构102的伸缩杆1021收回并下降，所有叶片201受重力和离心力作用向下运动，使叶片组件2展开，在控制过程中需要保持下支杆207与固定立柱101之间的夹角到达不大于80°的设定值，从而增加叶片201距离固定立柱101的半径。

步骤5：如果风机发生故障，或者需要风机停机时，控制伸缩机构102的伸缩杆1021伸出并向上将升降立柱105顶起，通过上支杆205和平行支杆206将所有叶片201向上拉起，下支杆207与固定立柱101之间的夹角逐渐减小，直到叶片201完全折叠到固定立柱101四周并伸出收起，使叶片201不再吸收风能，再控制发电机电磁制动，使风机能够快速刹车。

步骤6：如果需要停机或者需要收缩折叠时，控制伸缩机构102的伸缩杆1021收回并下降，所有叶片201受重力和离心力作用向下运动，使下支杆207与固定立柱101之间的夹角到达90°停止，由于此时缓冲器208向上拉力能够平衡叶片组件2的重力作用，叶片组件2缓慢自由垂下，并折叠到固定立柱101四周。

对所公开的实施例的上述说明，仅用于本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现，因此本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和创新点相一致的最宽的范围。