技术领域
[0001] 本
发明涉及
风能应用领域，尤其涉及一种垂直轴
风力机制动装置。
背景技术
[0002] 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，垂直轴风力机包括
转轴1、
叶片2以及
支架3；其中，每一个叶片2和转轴1之间固定连接支架3。
[0003] 垂直轴风力机的转轴1下端可以与发
电机连接，垂直轴风力机可以来风，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也相应变高，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。
现有技术中，一般采用在转轴上安装
制动盘等机械制动器，利用
刹车片将制动盘钳住，通过闸片与制动盘之间的摩擦阻力，实现对转动系统的制动。
[0004]
发明人在实践过程中发现，由于
刹车片将制动盘钳住，垂直轴风力机减速时会瞬间停住，其惯性会产生很大的冲击力，对垂直轴风力机的叶片2、支架3等造成很大的冲击载荷，造成垂直轴风力机的损坏。并且制动盘和刹车片直接
接触产生的摩擦很大，长期使用会对制动盘和刹车片造成损坏。
发明内容
[0005] 本发明提供一种垂直轴风力机制动装置，能够降低垂直轴风力机的转速，确保垂直轴风力机安全制动。
[0006] 一种垂直轴风力机制动装置，包括：
[0007] 转轴1、叶片2、支架3、扰流板4和扰流板转轴5；
[0008] 其中，每一个支架3一端固定连接转轴1，另一端穿过一个叶片2，与扰流板转轴5的一端连接；扰流板转轴5另一端铰接扰流板4；其中，扰流板4的剖面形状为对称
翼型；
[0009] 当垂直轴风力机转速小于允许值时，扰流板4用于绕扰流板转轴5转动，使扰流板4的剖面轴线与
水平面平行，使垂直轴风力机正常运行；当垂直轴风力机转速大于允许值时，扰流板4用于绕扰流板转轴5转动，使扰流板4的剖面轴线与水平面垂直，使垂直轴风力机处于制动状态。
[0010] 可选的，转轴1垂直于水平面安装。
[0011] 可选的，叶片2的数量为至少二个。
[0012] 可选的，叶片2的数量与所述扰流板转轴5的数量相等。
[0013] 可选的，扰流板转轴5的数量与扰流板4的数量相等。
[0014] 可选的，当垂直轴风力机正常运行时，扰流板4的迎风面面积大于背风面面积。
[0015] 可选的，当垂直轴风力机处于制动状态时，扰流板4的迎风面积等于背风面积。
[0016] 可选的，当垂直轴风力机处于制动状态时，叶片2与扰流板4之间两个最靠近的表面的距离比当垂直轴风力机正常运行时叶片2与扰流板4之间两个最靠近的表面的距离大。
[0017] 可选的，俯视时，垂直轴风力机正常运行时的扰流板4的投影面积比垂直轴风力机处于制动状态时的扰流板4的投影面积大。
[0018] 从以上技术方案可以看出，本发明
实施例具有以下优点：
[0019] 本发明中，扰流板转轴5一端与垂直轴风力机的支架连接，另一端与扰流板4铰接，扰流板4的剖面形状为对称翼型；在风力较小，扰流板4可以用于绕扰流板转轴5转动至其剖面轴线与水平面平行的状态，不影响垂直轴风力机的正常运行；在风力较大时，扰流板4可以用于转动至其剖面轴线与水平面垂直的状态，迎风面积增大，产生较大的阻力，使垂直轴风力机减速。该装置不需要通过机械之间相互作用即可达到制动效果，确保了垂直轴风力机能够安全制动，并且提高了制动装置的使用寿命。
附图说明
[0020] 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。
[0021] 图1为现有技术的H型垂直轴风力机基本结构图；
[0022] 图2为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的基本结构图；
[0023] 图3为本发明提供的另一种垂直轴风力机制动装置的基本结构图；
[0024] 图4为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的扰流板结构图；
[0025] 图5为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的俯视图；
[0026] 图6为本发明提供的另一种垂直轴风力机制动装置的俯视图。
具体实施方式
[0027] 本发明提供一种垂直轴风力机制动装置，能够降低垂直轴风力机的转速，确保垂直轴风力机安全制动。
[0028] 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。
[0029] 请参阅图2，图2为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的基本结构图。如图2所示，该垂直轴风力机制动装置可以包括：
[0030] 转轴1、叶片2、支架3、扰流板4和扰流板转轴5；
[0031] 其中，每一个支架3一端固定连接转轴1，另一端穿过一个叶片2，与扰流板转轴5的一端连接；扰流板转轴5另一端铰接扰流板4；其中，扰流板4的剖面形状为对称翼型；
[0032] 扰流板4的正常工作状态可以参阅图2，如图2所示，当垂直轴风力机转速小于允许值时，扰流板4用于绕扰流板转轴5转动，转动
后扰流板4的剖面的轴线与水平面平行，使风力机正常运行。请参阅图3，图3为本发明提供的另一种垂直轴风力机制动装置的基本结构图。当垂直轴风力机转速大于允许值时，扰流板4用于绕扰流板转轴5转动，转动后扰流板4的剖面的轴线与水平面垂直，使风力机处于制动状态。对于垂直轴风力机来说，其风速的允许值可以根据实际需要来设置，本发明不作限定。
[0033] 请参阅图4，图4为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的扰流板结构图。如图4所示，本发明中，扰流板4的形状可以为对称翼型。
[0034] 其中，扰流板4的形状类似平直机翼，即为不变截面，其剖面形状为对称翼型，如NACA0010的翼型即可。
[0035] 其中，扰流板4用于绕扰流板转轴5转动。需要进一步说明的是，扰流板4的转动状态只有两种：扰流板4可以用于绕扰流板转轴5转动至其剖面的轴线与水平面平行的状态或者扰流板4可以用于绕扰流板转轴5转动至其剖面的轴线与水平面平行。扰流板4的剖面的轴线与水平面平行时，扰流板4迎风的面积较小，并且迎风一面前缘为钝头，背风一面较尖，风可以流过扰流板4的两个侧面，产生的阻力很小，垂直轴风力机可以正常运行；当扰流板4的剖面的轴线与水平面垂直时，扰流板4的侧面迎风，扰流板4迎风的面积较大，产生的阻力较大，使得垂直轴风力机运行速度逐渐减小，从而达到对垂直轴风力机制动的效果。
[0036] 本发明中，转轴1垂直于水平面安装。
[0037] 本发明中，叶片2的数量为至少二个。
[0038] 本发明中，叶片2的数量可以是如图2所示的3个，也可以是2个或4个或更多个，本发明不作限定；其中，叶片2可以是直叶片，也可以是弯叶片，本发明不作限定。
[0039] 本发明中，叶片2的数量可以与扰流板转轴5的数量相等。
[0040] 其中，每一个支架3一端固定连接转轴1，另一端穿过一个叶片2，与扰流板转轴5的一端连接。优选的，每一个支架3一端可以与一个扰流板转轴5连接。
[0041] 本发明中，扰流板转轴5的数量可以与扰流板4的数量相等。
[0042] 优选的，一个扰流板转轴5一端可以与支架3固定连接，另一端可以铰接一个扰流板4。扰流板4可以绕扰流板转轴5转动。
[0043] 本发明中，当垂直轴风力机正常运行时，扰流板4的迎风面面积大于背风面面积。
[0044] 其中，扰流板4的形状类似平直机翼，垂直轴风力机正常运行时，扰流板4的迎风面为钝头，背风面为尖头。风均匀从扰流板4表面流过，产生的阻力很小，不会妨碍垂直轴风力机的运行。
[0045] 本发明中，当垂直轴风力机处于制动状态时，扰流板4的迎风面面积等于背风面面积。
[0046] 其中，扰流板4的剖面形状为对称翼型，扰流板4被调转90度，其两个侧面分别成为迎风面或者背风面，由于迎风面积比较大并且迎风面积与背风面积相等，风不能流过扰流板4，产生的阻力较大，从而能使垂直轴风力机的速度降低。
[0047] 本发明中，当垂直轴风力机处于制动状态时，叶片2与扰流板4之间两个最靠近的表面的距离比当垂直轴风力机正常运行时叶片2与扰流板4之间两个最靠近的表面的距离大。
[0048] 其中，当垂直轴风力机需要减速时，扰流板4会被控制向外伸出，再用于绕扰流板转轴5转动至其剖面轴线垂直于水平面的状态。扰流板4会被向外伸出可以增大其产生的阻力力矩，使制动效果更好。
[0049] 本发明中，俯视时，垂直轴风力机正常运行时的扰流板4的投影面积比垂直轴风力机正常处于制动状态时的扰流板4的投影面积大。
[0050] 其中，请参阅图5，图5为本发明提供的一种垂直轴风力机制动装置的俯视图。请一并参阅图6，图6为本发明提供的另一种垂直轴风力机制动装置的俯视图。如图5所示，垂直轴风力机正常工作时，扰流板4的俯视投影是扰流板4的侧面面积。如图6所示，垂直轴风力机处于制动状态时，扰流板4的俯视投影是扰流板4的钝头的面积。因此垂直轴风力机正常运行时的扰流板4的投影面积比垂直轴风力机处于制动状态时的扰流板4的投影面积大。
[0051] 其中，由于垂直轴风力机正常运行时，扰流板4的迎风面积较小，因此俯视时扰流板4的投影面积较大。由于垂直轴风力机处于制动状态时，扰流板4的迎风面积较大，因此俯视时扰流板4的投影面积较小。
[0052] 本发明中，扰流板转轴5一端与垂直轴风力机的支架连接，另一端与扰流板4铰接，扰流板4的剖面形状为对称翼型；在风力较小，扰流板4可以用于绕扰流板转轴5转动至其剖面轴线与水平面平行的状态，不影响垂直轴风力机的正常运行；在风力较大扰流板4可以用于转动至其剖面轴线与水平面垂直的状态，迎风面积增大，产生较大的阻力，使垂直轴风力机减速。该装置不需要通过机械之间相互作用即可达到制动效果，确保了垂直轴风力机能够安全制动，并且提高了制动装置的使用寿命。
[0053] 以上对本发明所提供的一种垂直轴风力机制动装置进行了详细介绍，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。
