一种扑翼式风力发电机

本发明涉及风力发电机，尤其涉及一种扑翼式风力发电机。

背景技术：

1、随着风力发电技术的不断进步与应用普及，优化水平轴风力发电机的空气动力学与结构特性设计已逐渐成为国际学术界的研究热点。此类优化不仅旨在提升风力发电机的气动效率，而且还致力于减少载荷波动、增强自启动能力等关键性能。在现有文献的基础上，已识别出两项改进风力发电机扇叶的创新专利，公开号为cn105089925a，其涉及一种风力发电机叶片尾缘及叶尖通过应用柔性仿生羽毛带以增升降噪，该方法通过增加叶片前缘和尾缘处的柔性仿真羽丝来优化流动；公开号为cn103984831a的专利提出了一种大型风力发电机叶片采用高度逼真的、非均一型仿鲨鱼沟槽微结构的设计方法，旨在通过模拟鲨鱼皮肤表面的微结构来达到降阻降噪的效果。然而，尽管存在基于结构创新的扑翼式风力机概念产品--由德国fseto公司开发的dualwinggenerator，但该产品因过度依赖电机驱动，导致能量利用效率不高。

2、鉴于此，受自然界中鸟类在应对复杂飞行条件下羽翼协调运动的启发，本方案提出了一种扑翼式风力发电机，其基于鸟类翅膀自然拍动反原理的全新简化机身结构设计，旨在通过模拟扑翼运动来优化水平轴风力机在大迎角下的动态失速现象，进而有效转化风能为电能。

技术实现思路

1、基于上述现有技术中存在的问题，本发明旨在解决现有技术中水平轴风力机在大迎角下的动态失速的技术问题。

2、本发明提供一种扑翼式风力发电机，包括塔架、固定于所述塔架上的发电机、翼型叶片以及连接于所述发电机和所述翼型叶片之间的运动转换机构，所述运动转换机构包括：

3、曲柄，其一端与所述发电机的输入端固定连接，另一端与所述翼型叶片端面上的第一位置铰接；

4、所述翼型叶片端面上的第二位置与所述塔架活动连接，用以限制所述翼型叶片在风力作用下绕所述第一位置转动的角度，以使所述翼型叶片在风力作用下以小迎角作“扑翼”式动作的同时，将风力对所述翼型叶片的升力转换为对所述发电机输入轴的驱动力矩。

5、根据本发明一实施例，所述运动转换机构还包括拉杆，所述拉杆的两端分别与所述塔架和所述翼型叶片的第二位置铰接。

6、根据本发明一实施例，所述运动转换机构还包括连杆架，所述翼型叶片固定设置在所述连杆架上，所述曲柄远离所述发电机的一端与所述连杆架铰接，所述拉杆远离所述塔架的一端与所述连杆架铰接。

7、根据本发明一实施例，所述曲柄在所述连杆架上的铰接点和所述翼型叶片在所述连杆架上的固定点之间的连线与所述曲柄长度的比值不小于6。

8、根据本发明一实施例，所述曲柄为一偏心轮，所述发电机的输入轴与该偏心轮固定连接，所述连杆架的一端与该偏心轮转动连接。

9、根据本发明一实施例，所述连杆架为以所述曲柄在所述连杆架上的铰接点、所述拉杆在所述连杆架上的铰接点、以及所述翼型叶片在所述连杆架上的固定点为顶点的三角形连杆架。

10、根据本发明一实施例，所述塔架沿竖向固定于地面或建筑物上，以使所述发电机的输入轴的周向沿水平方向。

11、根据本发明一实施例，所述翼型叶片为型号为naca0012的翼型叶片。

12、本发明的有益效果是：

13、本发明提供的一种扑翼式风力发电机中，通过将所述翼型叶片端面上的第一位置与所述曲柄铰接后，将所述翼型叶片端面上的第二位置与所述塔架活动连接，能够限制所述翼型叶片在风力作用下绕所述第一位置转动的角度，以使所述翼型叶片在风力作用下以小迎角作“扑翼”式动作的同时，将风力对所述翼型叶片的升力转换为对所述发电机输入轴的驱动力矩。

技术特征：

1.一种扑翼式风力发电机，其特征在于，包括塔架(1)、固定于所述塔架(1)上的发电机(2)、翼型叶片(3)以及连接于所述发电机(2)和所述翼型叶片(3)之间的运动转换机构(4)，所述运动转换机构(4)包括：

2.根据权利要求1所述的一种扑翼式风力发电机，其特征在于，所述运动转换机构(4)还包括拉杆(42)，所述拉杆(42)的两端分别与所述塔架(1)和所述翼型叶片(3)的第二位置铰接。

3.根据权利要求2所述的一种扑翼式风力发电机，其特征在于，所述运动转换机构(4)还包括连杆架(43)，所述翼型叶片(3)固定设置在所述连杆架(43)上，所述曲柄(41)远离所述发电机(2)的一端与所述连杆架(43)铰接，所述拉杆(42)远离所述塔架(1)的一端与所述连杆架(43)铰接。

4.根据权利要求3所述的一种扑翼式风力发电机，其特征在于，所述曲柄(41)在所述连杆架(43)上的铰接点和所述翼型叶片(3)在所述连杆架(43)上的固定点之间的连线与所述曲柄(41)长度的比值不小于6。

5.根据权利要求3所述的一种扑翼式风力发电机，其特征在于，所述曲柄(41)为一偏心轮，所述发电机(2)的输入轴与该偏心轮固定连接，所述连杆架(43)的一端与该偏心轮转动连接。

6.根据权利要求3所述的一种扑翼式风力发电机，其特征在于，所述连杆架(43)为以所述曲柄(41)在所述连杆架(43)上的铰接点、所述拉杆(42)在所述连杆架(43)上的铰接点、以及所述翼型叶片(3)在所述连杆架(43)上的固定点为顶点的三角形连杆架。

7.根据权利要求1所述的一种扑翼式风力发电机，其特征在于，所述塔架(1)沿竖向固定于地面或建筑物上，以使所述发电机(2)的输入轴的周向沿水平方向。

8.根据权利要求1所述的一种扑翼式风力发电机，其特征在于，所述翼型叶片(3)为型号为naca0012的翼型叶片。

技术总结本发明提供了一种扑翼式风力发电机，其包括塔架、固定于所述塔架上的发电机、翼型叶片及连接于所述发电机和所述翼型叶片之间的运动转换机构，所述运动转换机构包括曲柄，所述曲柄的一端与所述发电机的输入端固定连接，另一端与所述翼型叶片端面上的第一位置铰接。通过将所述翼型叶片端面上的第一位置与所述曲柄铰接后，将所述翼型叶片端面上的第二位置与所述塔架活动连接，能够限制所述翼型叶片在风力作用下绕所述第一位置转动的角度，以使所述翼型叶片在风力作用下以小迎角作“扑翼”式动作的同时，将风力对所述翼型叶片的升力转换为对所述发电机输入轴的驱动力矩。技术研发人员：华江,李傲雅,徐赐军,刘显铭,张一祎,詹凌,刘思萌,高浩林,王浩,高善菲受保护的技术使用者：湖北理工学院技术研发日：技术公布日：2024/6/26