阅读说明：本技术 一种基于水平轴风力机塔筒的垂直轴风力机 (Vertical axis wind turbine based on horizontal axis wind turbine tower ) 是由 柯世堂 王飞天 王晓海 孙捷 董依帆 朱容宽 王振逸 吴鸿鑫 杜琳 王硕 韩光全 于 2019-10-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于水平轴风力机塔筒的垂直轴风力机,包括：安装在风力机塔筒底部的支座、固定在风力机塔筒上的垂直滑动导轨和风速感应器,竖直连接杆与翼形风力叶片通过水平支撑杆连接,竖直连接杆末端安装于垂直移动式液压机上,固定于塔筒上的风速感应器可以感知风速大小,通过塔筒内导线将风信号传递至垂直移动式液压机接收器上,从而实现垂直轴风力机的上下调节,垂直移动式液压机转动带动支座内永磁发电机转子转动,最终输出交流电能。本发明基于风力机塔筒的新型垂直轴风力机经济环保,可以根据风速大小调节垂直轴风力机高度,同时可以减小风力机塔筒所受的风致振动效应,适合推广使用。(The invention discloses a vertical axis wind turbine based on a horizontal axis wind turbine tower, which comprises: the wind power generator comprises a support arranged at the bottom of a wind turbine tower, a vertical sliding guide rail and a wind speed sensor, wherein the vertical sliding guide rail and the wind speed sensor are fixed on a wind turbine tower, a vertical connecting rod is connected with a wing-shaped wind blade through a horizontal supporting rod, the tail end of the vertical connecting rod is arranged on a vertical movable type hydraulic machine, the wind speed sensor fixed on the tower can sense the wind speed, and a wind signal is transmitted to a vertical movable type hydraulic machine receiver through a lead in the tower, so that the vertical shaft wind turbine can be adjusted up and down, the vertical movable type hydraulic machine rotates to drive a permanent magnet. The novel vertical axis wind turbine based on the wind turbine tower is economical and environment-friendly, the height of the vertical axis wind turbine can be adjusted according to the wind speed, and meanwhile, the wind-induced vibration effect borne by the wind turbine tower can be reduced, so that the novel vertical axis wind turbine is suitable for popularization and application.)

一种基于水平轴风力机塔筒的垂直轴风力机

技术领域

本发明属于风能发电系统的建筑结构领域，涉及一种基于可调节高度的垂直轴风力机发电结构，具体的说，是一种基于水平轴风力机塔筒的垂直轴风力机。

背景技术

风力机是一种将风能转化为电能的动力机械设备。随着国家经济的快速发展，能源已经成为了经济发展和环境保护的主要碰撞点，风力机这种将风能转化为电能的新能源设备，具有占地少、可再生、无污染等传统发电行业不具有的特点，为了满足人类不断增长的电力需求，风力机的建设逐渐朝着大功率、大容量的方向发展。

风力机一般分为水平轴风力机和垂直轴风力机。水平轴风力机风能转换率高、转轴较短，是世界风电发展的主流机型，缺点是需要偏航系统，塔架工艺复杂。垂直轴风力机转轴较长，塔架工艺简单，无需偏航装置，可地面安装，偏于维修与检修，缺点是风能利用率低。

发明内容

本发明针对背景技术中水平轴风力机与垂直轴风力机的优缺点，提出了一种构造新颖、环保节能、能够充分利用自然风能的基于水平轴风力机塔筒的新型可调节高度垂直轴风力机。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于水平轴风力机塔筒的垂直轴风力机，其中：包括安装于水平轴风力机塔筒底部的基底支座，基底支座绕水平轴风力机塔筒设置有一圈支座环形导轨，水平轴风力机塔筒上固定安装有若干个垂直滑动导轨，垂直滑动导轨上设置有垂直滑动导轨凹槽，水平轴风力机塔筒外绕设有若干个水平环形滑动导轨，每个水平环形滑动导轨上均固定有数量与垂直滑动导轨数量相适应的可垂直移动式卡扣，可垂直移动式卡扣能一一对应地伸入垂直滑动导轨凹槽中并在垂直滑动导轨凹槽中滑动，使得水平环形滑动导轨与每一个垂直滑动导轨均滑动配合，水平环形滑动导轨上设置有水平环向滑动导轨凹槽，水平环形滑动导轨的外侧设置有若干根竖直连接杆，每个竖直连接杆上均固定有数量与水平环形滑动导轨数量相适应的异形卡扣，异形卡扣能一一对应地卡入水平环向滑动导轨凹槽中并在水平环向滑动导轨凹槽中滑动，使得竖直连接杆与每一个水平环形滑动导轨在水平方向上可滑动且竖直方向上限位配合，竖直连接杆外侧通过水平支撑杆固定连接有翼形风力叶片，每个竖直连接杆底部均与相应的垂直移动式液压机的液压轴固定连接，垂直移动式液压机竖直限位地卡在支座环形导轨中，垂直移动式液压机能在支座环形导轨中滑动，垂直移动式液压机与安装在基底支座中的磁性动子固定连接，水平轴风力机塔筒上安装有若干个风速感应器，风速感应器用于感应水平轴风力机塔筒不同高度处的风速，风速感应器与垂直移动式液压机的接收器连接，接收器能根据风速感应器感应的风速信息控制垂直移动式液压机伸缩其液压轴。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的水平轴风力机塔筒上等高度固定安装有四个垂直滑动导轨，这四个垂直滑动导轨长度相同，在水平轴风力机塔筒上等弧度布设。

上述的水平环形滑动导轨的数量至少为两个。

上述的竖直连接杆的数量为四个，这四个竖直连接杆绕水平轴风力机塔筒等弧度布设，相应的，翼形风力叶片有四个。

上述的可垂直移动式卡扣伸入垂直滑动导轨凹槽的一端固定有第一球形转子，第一球形转子卡在垂直滑动导轨凹槽中并能在垂直滑动导轨凹槽中滑动。

上述的异形卡扣伸入水平环向滑动导轨凹槽的一端固定有第二球形转子，第二球形转子卡在水平环向滑动导轨凹槽中并能在水平环向滑动导轨凹槽中滑动。

上述的翼形风力叶片垂直放置，翼形风力叶片的内叶面为矩形平面，外叶面为流线型曲面。

本发明的有益效果：

1、风速感应器可以感应不同高度的气流吹向塔筒的风速大小，进而使垂直轴风力机实现竖直方向的移动，在风速整体较低的情况下，垂直轴风力机上升至风速较大的上部位置，提高风能利用率，在风速很大时，垂直轴风力机下降至风速较小的底部位置，保护垂直轴风力机。

2、翼形风力叶片转动可带动竖直连接杆转动，进而带动安装在基底支座中的磁性动子转动，磁性动子和相对应的磁性静子配合，即可发电，翼形风力叶片的存在，也可以减小风力机塔筒的风致振动效应。

3、环保、节能。可以利用不同高度的风能产生电能，提高发电厂的产电量。

附图说明

图1为本发明的可调节垂直轴风力机结构示意图；

图2为本发明的垂直滑动导轨与水平环向滑动导轨示意图；

图3为本发明的基底支座、支座环形导轨与垂直移动式液压机的连接示意图。

附图标记为：垂直滑动导轨1、第一球形转子11、可垂直移动式卡扣12、垂直滑动导轨凹槽13、风速感应器2、水平环向滑动导轨3、水平环向滑动导轨凹槽31、第二球形转子32、异形卡扣4、竖直连接杆5、翼形风力叶片6、基底支座7、支座环形导轨71、垂直移动式液压机8、水平支撑杆9。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

本实施例的一种基于水平轴风力机塔筒的垂直轴风力机，其中：包括安装于水平轴风力机塔筒底部的基底支座7，基底支座7绕水平轴风力机塔筒设置有一圈支座环形导轨71，水平轴风力机塔筒上固定安装有若干个垂直滑动导轨1，垂直滑动导轨1上设置有垂直滑动导轨凹槽13，水平轴风力机塔筒外绕设有若干个水平环形滑动导轨3，每个水平环形滑动导轨3上均固定有数量与垂直滑动导轨1数量相适应的可垂直移动式卡扣12，可垂直移动式卡扣12能一一对应地伸入垂直滑动导轨凹槽13中并在垂直滑动导轨凹槽13中滑动，使得水平环形滑动导轨3与每一个垂直滑动导轨1均滑动配合，水平环形滑动导轨3上设置有水平环向滑动导轨凹槽31，水平环形滑动导轨3的外侧设置有若干根竖直连接杆5，每个竖直连接杆5上均固定有数量与水平环形滑动导轨3数量相适应的异形卡扣4，异形卡扣4能一一对应地卡入水平环向滑动导轨凹槽31中并在水平环向滑动导轨凹槽31中滑动，使得竖直连接杆5与每一个水平环形滑动导轨3在水平方向上可滑动且竖直方向上限位配合，竖直连接杆5外侧通过水平支撑杆9固定连接有翼形风力叶片6，每个竖直连接杆5底部均与相应的垂直移动式液压机8的液压轴固定连接，垂直移动式液压机8竖直限位地卡在支座环形导轨71中，垂直移动式液压机8能在支座环形导轨71中滑动，垂直移动式液压机8与安装在基底支座7中的磁性动子固定连接，水平轴风力机塔筒上安装有若干个风速感应器2，风速感应器2用于感应水平轴风力机塔筒不同高度处的风速，风速感应器2与垂直移动式液压机8的接收器连接，接收器能根据风速感应器2感应的风速信息控制垂直移动式液压机8伸缩其液压轴。

实施例中，水平轴风力机塔筒上等高度固定安装有四个垂直滑动导轨1，这四个垂直滑动导轨1长度相同，在水平轴风力机塔筒上等弧度布设。

实施例中，水平环形滑动导轨3的数量至少为两个。

实施例中，竖直连接杆5的数量为四个，这四个竖直连接杆5绕水平轴风力机塔筒等弧度布设，相应的，翼形风力叶片6有四个。

实施例中，可垂直移动式卡扣12伸入垂直滑动导轨凹槽13的一端固定有第一球形转子11，第一球形转子11卡在垂直滑动导轨凹槽13中并能在垂直滑动导轨凹槽13中滑动。

实施例中，异形卡扣4伸入水平环向滑动导轨凹槽31的一端固定有第二球形转子32，第二球形转子32卡在水平环向滑动导轨凹槽31中并能在水平环向滑动导轨凹槽31中滑动。

实施例中，翼形风力叶片6垂直放置，翼形风力叶片6的内叶面为矩形平面，外叶面为流线型曲面。

如图1、2和3所示的基于水平轴风力机塔筒的垂直轴风力机，安装在3MW水平轴风力机塔筒与基底支座7上，总体包括：垂直滑动导轨1、风速感应器2、水平环向滑动导轨3、竖直连接杆5、翼形风力叶片6、基底支座7和垂直移动式液压机8，垂直滑动导轨1固定在水平轴风力机塔筒上，水平环向滑动导轨3可上下滑动的安装在垂直滑动导轨1上，竖直连接杆5和翼形风力叶片6可水平转动的安装在水平环向滑动导轨3上，每个水平环向滑动导轨3安装有四个异形卡扣4，异形卡扣4可在水平环向滑动导轨3上转动，垂直方向的异形卡扣4通过竖直连接杆5相互连接形成垂直轴，竖直连接杆5通过水平支撑9与翼形风力叶片6连接形成整体，竖直连接杆5末端安装于垂直移动式液压机8上，风速感应器2通过塔筒内导线与处理器连接，处理器与垂直移动式液压机8连接，可实现对翼形风力叶片6的上下调节，翼形风力叶片6在外界风力作用下，带动竖直连接杆5转动，从而带动安装在基底支座7中的磁性动子转动发电。磁性动子为一环形的磁铁块，该磁铁块与垂直轴风力机同轴心，四个竖直连接杆5连接在同一个磁性动子上固定。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。