捕风装置及垂直轴风力机的制作方法

1.本技术涉及风力发电技术的领域，尤其是涉及一种捕风装置及垂直轴风力机。


背景技术：

2.垂直轴风力机(vawt)，属于风力发电装置的一种，是指风轮回转轴线与水平面垂直。垂直轴风力发电机，相较水平轴风力机(hawt)而言，重心低，造成的空气动力应力疲劳更小，所需的漂浮结构更小，降低了能源成本，而且更快的尾流消散可以在风场中安装更密集，降低了空间需求。
3.同时，针对垂直轴风力机的设计时，还需要考虑不同天气现象带来的影响，其中，台风带来的影响尤为显著，尤其在海上作业时，台风带来的强风和海浪可能超过发电装置的设计负荷，导致装置受损、断裂或失效。此外，台风还可能引起海平面波动和潮汐变化，进一步加剧风力发电装置的运行风险。
4.因此，亟需提供新的一种垂直轴风力机方案，能够提高其抗台风能力和稳定性，保证发电装置的安全和正常运行。


技术实现要素：

5.为了提高抗台风能力和稳定性，保证发电装置的安全和正常运行，本技术提供一种捕风装置及垂直轴风力机。
6.第一方面，本技术提供的一种捕风装置，采用如下的技术方案：一种捕风装置，包括：主轴；若干叶片，对称的设置于主轴周壁，所述叶片的一端活动连接于主轴，另一端作为自由端能够趋向或背离主轴摆动，以使叶片能够在收拢状态和展开状态切换；若干轨道臂，分别对应各所述叶片设置于主轴，所述轨道臂一端活动连接于主轴，另一端作为自由端能够趋向或背离主轴摆动，以使所述轨道臂能够在收拢状态和展开状态之间切换；所述叶片自由端与所述轨道臂适配，所述轨道臂展开后用于限制叶片自由端的摆动轨迹。
7.通过采用上述技术方案，正常作业时，轨道臂自由端背离主轴方向摆动使轨道臂处于展开状态，然后叶片的自由端沿轨道臂摆动，至叶片的自由端摆动至叶片的自由端，此使叶片也处于展开状态，即可通过多个叶片配合对风能捕捉，以带动主轴转动用于风力发电，而当遭遇台风等强风暴天气现象时，叶片的自由端沿轨道臂运动至轨道臂的根部，能够实现叶片的收拢，使叶片处于收拢状态，然后各轨道臂的自由端也趋向主轴方向摆动至收拢状态，此时，由于叶片与轨道臂均收拢，即可减少风力对叶片和轨道臂的冲击和负荷，降低风力对发电机的损坏风险，提高风力发电装置抗台风能力。
8.可选的，还包括：
多个保持轨道，分别对应各所述轨道臂固定于主轴，所述保持轨道与所述叶片自由端适配；所述轨道轴摆动至展开状态后与所述保持轨道对接，所述叶片自由端能够往复运动于展开状态的所述轨道臂与所述保持轨道之间。
9.通过采用上述技术方案，在需要收拢叶片和轨道臂时，叶片的自由端沿轨道臂运动至保持轨道后，一方面能够是叶片的收拢的更加紧密，另一方面，轨道臂的根部将不再与叶片的自由端配合，此种状态下，轨道臂收拢时，能够避免叶片自由端的干涉，保证轨道臂能够实现完全的收拢，而当作业时，轨道臂再次摆动至展开状态后与保持轨道对接，叶片的自由端也将再次能够沿保持轨道运动至轨道臂，实现叶片的展开动作。
10.可选的，还包括：换向轮，转动设置于轨道臂自由端；第一辊筒，往复转动的设置于主轴；第一牵引绳,绕设于换向轮,且所述第一牵引绳的两端分别以正向和反向的方式缠绕固定于第一辊筒，所述第一牵引绳(132)连接于叶片自由端，用于带动叶片沿轨道臂运动。
11.通过采用上述技术方案，当需要实现叶片的展开时，第一辊筒转动，能够带动第一牵引绳与叶片连接的一侧放线，同时第一牵引绳的另一侧也同步收线，牵引绳即可带动叶片自由端摆动至展开状态；当需要实现叶片收拢时，第一辊筒反转，带动牵引绳转动，即可实现将叶片收拢。
12.可选的，所述轨道臂沿叶片的摆动轨迹设置有轨道轴；所述保持轨道设置有对接滑轴；所述轨道臂摆动至展开状态，所述轨道轴与所述对接滑轴对接；所述叶片的自由端活动连接有滑动件，用于与轨道轴和对接滑轴适配。
13.通过采用上述技术方案，作业时，轨道臂摆动至展开状态后，轨道轴与对接滑轴对接，滑动件即可沿轨道轴和对接滑轴滑移，带动叶片在收拢状态和展开状态之间切换，实现叶片动作的调节。
14.可选的，还包括：第二辊筒，往复转动的设置于主轴；第二牵引绳，一端缠绕固定于第二辊筒，且第二牵引绳的另一端连接于轨道臂中部或端部，用于带动轨道臂摆动。
15.通过采用上述技术方案，采用的第二辊筒配合第二牵引绳对轨道臂牵拉，一方面能够对轨道臂的摆动实现控制，另一方面能够对轨道臂进行拉持，提高轨道臂的刚度和稳定性，以使其更有效的抵抗弯曲应力，提高其承载能力。
16.可选的，所述叶片与所述主轴的连接部位于所述叶片的下端，所述叶片的上端作为自由端；所述轨道臂与主轴的连接部位于叶片的上方，所述轨道臂能够向下摆动并收拢于叶片的外侧。
17.可选的，还包括：支撑臂，固定于主轴，对应所述轨道臂设置，位于所述轨道臂上方，
滑轮，转动设置于支撑臂上端，所述第二牵引绳绕过所述滑轮并连接于所述轨道臂。
18.可选的，还包括：风力传感器，设置于主轴上端，用于检测风力等级；后台控制系统，用于接收风力传感器检测的风力等级数据。
19.通过采用上述技术方案，作业时，通过风力传感器能够使作业人员直观的观测风力等级，以根据风力等级对叶片和轨道臂进行调节控制。
20.可选的，还包括：叶片驱动部件，用于驱动叶片摆动；轨道臂驱动部件，用于驱动轨道臂摆动；所述后台控制系统电连接于所述叶片驱动部件以及所述轨道臂驱动部件；所述后台控制系统接收到的风力传感器检测的风力等级超过阈值后，能够驱动叶片驱动部件以及轨道臂驱动部件动作，带动叶片及轨道臂收拢；所述后台控制系统接收到的风力传感器检测的风力等级低于阈值后，能够驱动叶片驱动部件以及轨道臂驱动部件动作，带动轨道臂及叶片展开。
21.通过采用上述技术方案，采用的后台控制系统与叶片驱动部件和轨道臂驱动部件的连接，能够根据风力传感器检测的风力等级自动控制叶片以及轨道臂的收拢与展开，无需单独操作，保证收拢展开能够及时适配不同的天气情况。
22.第二方面，本技术提供一种垂直轴风力机，采用如下的技术方案：一种垂直轴风力机，包括上述的捕风装置。
23.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1.正常作业时，轨道臂自由端背离主轴方向摆动使轨道臂处于展开状态，然后叶片的自由端沿轨道臂摆动，至叶片的自由端摆动至叶片的自由端，此使叶片也处于展开状态，即可通过多个叶片配合对风能捕捉，以带动主轴转动用于风力发电，而当遭遇台风等强风暴天气现象时，叶片的自由端沿轨道臂运动至轨道臂的根部，能够实现叶片的收拢，使叶片处于收拢状态，然后各轨道臂的自由端也趋向主轴方向摆动至收拢状态，此时，由于叶片与轨道臂均收拢，即可减少风力对叶片和轨道臂的冲击和负荷，降低风力对发电机的损坏风险，提高风力发电装置抗台风能力；2.在需要收拢叶片和轨道臂时，叶片的自由端沿轨道臂运动至保持轨道后，一方面能够是叶片的收拢的更加紧密，另一方面，轨道臂的根部将不再与叶片的自由端配合，此种状态下，轨道臂收拢时，能够避免叶片自由端的干涉，保证轨道臂能够实现完全的收拢，而当作业时，轨道臂再次摆动至展开状态后与保持轨道对接，叶片的自由端也将再次能够沿保持轨道运动至轨道臂，实现叶片的展开动作。
附图说明
24.图1是本技术实施例中捕风装置的整体结构示意图；图2是图1中的a部放大示意图；图3是图1中的b部放大示意图；图4是本技术实施例的捕风装置中体现第一辊筒与第二辊筒结构的示意图；
图5是本技术实施例的捕风装置中体现换向轮结构的示意图；图6是本技术实施例的捕风装置中导线机构的示意图；图7是图1中的c部放大示意图。
25.附图标记说明：1、主轴；11、连接套；12、承载板；13、第一辊筒架；131、第一辊筒；132、第一牵引绳；2、叶片；21、导线机构；211、导线架；212、第一导线辊；213、第二导线辊；3、轨道臂；31、轨道轴；32、支撑轴；33、第一加固结构；34、封闭板；35、耳板；36、承接盒；361、换向轮；362、导线轴；4、承载环；41、支臂；42、保持轨道；421、对接滑轴；422、限位柱；423、第二加固结构；43、通孔；5、滑动件；51、第一滑轮组；511、第一滑轮架；512、第一导向滑轮；513、第一限位滑轮；52、第二滑轮组；521、第二滑轮架；522、第二导向滑轮；523、第二限位滑轮；6、支撑臂；61、第一加固架；62、第二加固架；63、底板；64、第一滑轮盒；641、第一滑轮；65、第二滑轮盒；651、第二滑轮；7、第二辊筒架；71、第二辊筒；72、第二牵引绳。
具体实施方式
26.以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
27.本技术实施例公开了一种捕风装置，其应用于垂直轴风机，主要适用于台风频发的海上或沿海风力发电地区，当然的，也可以适用于其他风力发电所属场景或相关的场景中。
28.以下结合捕风装置具体作业状态为例对本技术的方案描述。
29.参照图1，捕风装置主要包括主轴1，多个叶片2，以及多个轨道臂3，主轴1竖直设置，多个叶片2均匀布设于主轴1周面，且各叶片2一端均活动连接于主轴1，其另一端作为自由端能够相对于主轴1摆动，以使叶片2能够在合拢与展开两种状态之间切换。各轨道臂3分别对应设置于各叶片2的上方，各轨道臂3同样一端活动连接于主轴1，另一端作为自由端能够相对于主轴1摆动，以使各轨道臂3同样能够在合拢与展开两种状态之间切换。轨道臂3还沿叶片2自由端的摆动轨迹成型有适配部，以使叶片2自由端能够沿轨道臂3摆动。
30.由于叶片2与轨道臂3的结构设置，当各轨道臂3趋向背离主轴1方向摆动至展开状态时，叶片2的自由端可以沿轨道臂3延伸方向运动，以用于导向和限制各叶片2活动端的运动轨迹，而当叶片2摆动至合拢状态后，各轨道臂3摆动也能于各叶片2外侧实现合拢状态。
31.采用以上的主要方案，在作业时，首先摆动各轨道臂3至展开状态，然后驱动各叶片2自由端沿轨道臂3运动至各轨道臂3的自由端位置处，便同样实现了叶片2的展开，可以用于正常作业时的风力捕捉，以带动主轴1转动；而当遭遇台风等强风暴天气时，驱动各叶片2的自由端沿轨道臂3趋向主轴1方向摆动至合拢状态，然后，再驱动各轨道臂3同样摆动至合拢状态，即可减少风力对叶片2的冲击和负荷，降低风力对发电机的损坏风险，提高风力发电装置抗台风能力。
32.具体的，本技术方案中主轴1采用上端直径小于下端直径的锥形圆筒状结构，其材料可以采用高强度耐腐蚀金属材料，如不锈钢，也可以采用高强度金属涂覆耐腐蚀涂层，主轴1的下端用于连接风能转换装置，以将捕获的风能转换为电能。采用此种结构可以在保证主轴1刚度与强度的情况下，实现主轴1的轻量化设计，以减少材料成本，降低运输安装成本，同时可以在作业时减少振动，提高设备稳定性和可靠性，并能够减少能耗，以提高风力发电效率。
33.此外，在本技术的其他方案中，主轴1的整体结构也可以其他筒状结构，如棱形筒状结构，为进一步的增加主轴1的强度，也可以在主轴1内增加支撑骨架，又或直接采用高强度轻质材质制成实心柱状结构。即，在尽可能降低主轴1质量的基础上，保证主轴1的强度以及支撑能力即可。
34.多个叶片2以主轴1为中心对称设置，叶片2数量可以根据风力机的结构特点、风场特性以及气动性能等因素而确定。为便于表述，本实施例中以三个叶片2为例说明各叶片2均竖直设置，且各叶片2的下端均铰接于主轴1，上端作为自由端，可趋向或远离主轴1的方向摆动，当各叶片2趋向主轴1方向摆动至贴合于主轴1时，叶片2处于合拢状态，当个叶片2远离主轴1方向摆动至预定角度时，叶片2处于展开状态。
35.进一步的，由于本技术方案中主轴1为锥形圆筒状结构，其外周面为曲面，因此，为便于主轴1与叶片2的连接，主轴1对应其与叶片2连接的位置处设置有连接套11，连接套11同轴套接固定于主轴1，且连接套11周壁与叶片2连接处均成型为竖直面，用于与叶片2铰接，此外，为尽可能的降低连接套11的体积，并同时实现连接套11与三根叶片2的连接，本方案中，连接套11的整体设计为六边形状结构，三根叶片2彼此间隔的连接于连接套11的竖直面上。
36.轨道臂3对应各叶片2设置，即本技术方案中，轨道臂3同样采用三根，三根轨道臂3分别对应三根叶片2设置，且各轨道臂3均位于各叶片2的上方，轨道臂3的一端活动连接于主轴1，轨道臂3的另一端作为自由端背离主轴1的方向延伸。由于轨道臂3用于限制叶片2自动端的摆动轨迹，因而，轨道臂3整体呈弧形，且轨道臂3的弧度与叶片2自由端摆动轨迹的弧度相同。
37.叶片2的自动端活动连接于轨道臂3，即，当轨道臂3摆动至其延伸轨迹与叶片2自由端的摆动轨迹重合时，轨道臂3处于展开状态，叶片2自由端便能够沿轨道臂3摆动，且当叶片2的自由端摆动至轨道臂3的自由端时，叶片2处于展开状态，而当叶片2摆动至轨道臂3的根部时，叶片2处于合拢状态，在叶片2处于合拢状态后，轨道臂3向下摆动至合拢状态的叶片2外侧时，轨道臂3也将收拢，处于合拢状态。
38.以下对轨道臂3、主轴1以及叶片2的连接关系作详细说明：参照图1和图2，轨道臂3包括轨道轴31、支撑轴32以及第一加固结构33。
39.轨道轴31呈弧形，轨道轴31的弧度与叶片2自由端摆动轨迹弧度相同，以便于与叶片2的活动端适配。本技术方案中轨道轴31设置为四根，但不仅限于四根，轨道轴31数量可以根据不同的设计而定。四根轨道轴31水平排列，且位于中部的两根轨道轴31之间的距离小于此两根轨道轴31与外侧两根轨道轴31之间的距离。
40.支撑轴32位于轨道轴31的上方，支撑轴32同样沿轨道轴31的延伸轨迹呈弧形设置，本技术方案中支撑轴32设置为三根，但同样的不仅限于三根，本方案中，三根支撑轴32插空设置于四根轨道轴31之间，且位于中部的支撑轴32高于其于两根支撑轴32，以使三根支撑轴32与四根轨道轴31整体呈等腰三角形排布。为进一步的降低轨道臂3的重量，支撑轴32与轨道轴31还均可以采用空心管状结构。
41.第一加固结构33沿轨道臂3的延伸方向设置有若干，相邻第一加固结构33之间均形成间隙，具体的，第一加固结构33由多根固定于支撑轴32和轨道轴31之间的加固杆组合形成，第一加固结构33能够连接多根支撑轴32与轨道轴31，限制彼此之间距离，保证轨道臂
3的强度。
42.进一步的，轨道臂3的自由端，即支撑轴32与轨道轴31的外端部还共同连接有封闭板34，封闭板34用于限制叶片2自由端活动的极限位置，避免叶片2脱离轨道臂3的自由端。
43.参照图1和图3，为实现轨道臂3与主轴1的连接，主轴1的上端同轴固定有承载环4，承载环4外周面轨迹同样成型为六边形状，以使承载环4的周面均为竖直面，三根轨道臂3彼此间隔的连接于承载环4的一竖直面上。
44.承载环4连接轨道臂3的竖直面上均水平固定有两对称设置的支臂41，轨道臂3根部对应两支臂41的位置均固定有耳板35，耳板35与支臂41枢轴连接，以实现轨道臂3能够相对于主轴1摆动。
45.进一步的，承载环4还设有保持轨道42，用于引导叶片2自由端收拢到最终阶段时由轨道臂3脱离，以保证轨道臂3完成收拢。
46.保持轨道42包括用于与轨道轴31适配的对接滑轴421，具体的，承载环4与轨道臂3连接的竖直面固定有多根对接滑轴421，对接滑轴421与轨道轴31一一对应，且对接滑轴421与轨道轴31的直径相同，当轨道臂3摆动至处于展开状态时，轨道臂3的各根轨道轴31能够分别与对接滑轴421对接，以使叶片2能够沿轨道轴31滑移至对接滑轴421，保证叶片2完成收拢作业，并避免妨碍轨道臂3摆动至合拢状态。
47.进一步的，承载环4竖直面对应各对接滑轴421的上方固定有多根限位柱422，限位柱422用于抵触于支撑轴32，本技术方案中，限位柱422的数量以两根为例但不仅限于两根，当轨道臂3摆动至处于展开状态时，两根限位柱422能够抵触于位于轨道臂3两侧的支撑轴32，以进一步的加强对处于展开状态的轨道臂3的限制。
48.进一步的，位于承载环4同一竖直面的支臂41、对接滑轴421以及限位柱422之间设置有第二加固结构423，第二加固结构423同样采用多根加固杆组成，用于提高支臂41、对接滑轴421以及限位柱422的稳固性。
49.为实现叶片2的自由端能够沿轨道轴31滑移，叶片2的自由端均设置有用于与轨道轴31适配的滑动件5。
50.参照图2，具体的，本技术方案中，滑动件5包括位于叶片2自由端两侧的第一滑轮组51以及位于叶片2自由端中部的第二滑轮组52，其中，两第一滑轮组51用于与轨道臂3外侧的两轨道轴31适配，第一滑轮组51包括第一滑轮架511，第一滑轮架511通过枢轴铰接于叶片2自由端侧部，第一滑轮架511上转动连接有两排对称设置的第一导向滑轮512，两排第一导向滑轮512分列于轨道轴31的上下两侧并均能够抵触于轨道轴31的周面，第一滑轮架511对应两排第一导向滑轮512之间的位置转动设置有一排第一限位滑轮513，第一限位滑轮513位于轨道臂3外侧并能够抵触于轨道轴31的周面。
51.参照图2，第二滑轮组52用于与轨道臂3中部的两轨道轴31适配，第二滑轮组52包括第二滑轮架521，第二滑轮架521的通过枢轴铰接于叶片2自由端中部，第二滑轮架521上对应两轨道轴31的上下两侧均转动连接有一排第二导向滑轮522，且轨道轴31上下两侧的第二导向滑轮522均能够抵触于对应的轨道轴31，第二滑轮架521对应两轨道轴31之间转动连接有一排第二限位滑轮523，第二限位滑轮523的相对侧能够同时抵触于两轨道轴31。
52.当轨道臂3摆动至展开状态后，通过第一滑轮组51、第二滑轮组52与各根轨道轴31的配合，叶片2的自由端即可沿轨道臂3摆动。
53.进一步的，第一导向滑轮512、第一限位滑轮513、第二导向滑轮522以及第二限位滑轮523的周面均成型有弧形槽，弧形槽与轨道轴31的周面适配，以提高滑轮与轨道轴31的接触面积，提高叶片2摆动时的稳定性。
54.此外的，在本技术的其他方案中，也将直接采用滑套替代上述方案中的第一滑轮组51和第二滑轮组52作为滑动件5，即采用滑套滑移套设于各滑轴上，并使滑套铰接于叶片2的自由端，也同样可以实现叶片2沿轨道臂3运动。即实际上，本技术中并不限制叶片2与轨道臂3的具体连接结构，只要能够实现叶片2的自由端沿轨道臂3的延伸轨迹实现往复的移动，均可以作为具体连接方案应用于本技术中以实现叶片2与轨道臂3的配合。
55.为实现叶片2的摆动，本技术中还设置有叶片驱动部件，用于驱动叶片2动作，以下具体说明：参照图4，主轴1内部上端水平固定有承载板12，承载板12上固定有第一辊筒架13，第一辊筒架13上转动连接有三个第一辊筒131，分别对应三根叶片2，三个第一辊筒131的轴线均竖直设置，且各第一辊筒131上均设置有第一牵引绳132，第一牵引绳132可以直接采用钢筋绳，当然也可以采用其他高强度柔性材质制成。第一牵引绳132的一端以正向的方式缠绕固定于第一辊筒131，且其另一端以反向的方式缠绕固定于第一辊筒131，即无论第一辊筒131正转或反转，第一牵引绳132始终保持一端收紧，另一端同步放线。
56.三个第一辊筒131的下端设置有驱动组件，驱动组件可以针对每个第一辊筒131单独设置，用于驱动第一辊筒131转动，如采用伺服电机直驱；驱动组件也可以针对三个第一辊筒131一起设置，如采用伺服电机配合链传动或齿轮传动，即能够实现三个第一辊筒131的同步往复转动。
57.参照图4和图5，承载环4对应各叶片2一侧的竖直面上均开设有两通孔43，各轨道臂3自由端均固定有承接盒36，承接盒36内均转动连接有换向轮361，承接盒36趋向主轴1方向的两侧均成型有线槽，牵引绳由承载环4一通孔43延伸出的部分，将继续沿承接盒36一侧的线槽进入承接盒36，在绕设于换向轮361后，再由承接盒36另一侧的线槽延伸出承接盒36，最后通过承载环4另一通孔43延伸至主轴1内。
58.承接盒36的设置，一方面能够实现换向轮361的承接，另一方面能够保护换向轮361，并避免叶片2移动时与换向轮361碰触。
59.参照图5，进一步的，为避免承接盒36与第一牵引绳132的摩擦，承接盒36的线槽位置处均转动连接有导线轴362，导线轴362与换向轮361的轴线方向相同，进出承接盒36的第一牵引绳132抵触于导线轴362，以避免第一牵引绳132能够与承接盒36产生摩擦。
60.叶片2的自由端与第一牵引绳132连接，以使叶片2随第一牵引绳132动作，本技术具体方案中，第一牵引绳132穿接固定于第二滑轮组52的第二滑轮架521，用于实现在第一牵引绳132转动时，能够拖动滑轮组沿轨道轴31运动，从而带动叶片2摆动。
61.参照图2和图6，进一步的，为避免牵引绳未与滑轮组固定一侧绕过换向轮361后回传至主轴1时，第一牵引绳132与叶片2的自由端产生摩擦，叶片2的自由端还设有导线机构21，导线机构21包括固定于叶片2自由端的导线架211，导线架211内转动连接有两相互平行的第一导线辊212以及两相互平行的第二导线辊213，两第一导线辊212与两第二导线辊213交错排列，且两第一导线辊212的轴线方向垂直于两第二导线辊213的轴线方向。第一牵引绳132穿过两第一导线辊212之间以及两第二导线辊213之间，且两第一导线辊212以及两第
二导线辊213均能够抵触于第一牵引绳132。
62.综上，当需要展开叶片2时，第一辊筒131转动，对第一牵引绳132中与滑轮组固定的一端放线，第一牵引绳132将拖动滑轮组沿轨道轴31向背离主轴1方向运动，从而实现叶片2的自由端沿轨道臂3摆动至轨道臂3的自由端，此时叶片2完成展开，与此同时，第一牵引绳132绕过换向轮361，并位于滑轮架另一侧的部分将通过导线机构21导向，再进入主轴1内继续缠绕于第一辊筒131；当需要收拢叶片2时，第一辊筒131反向转动，第一牵引绳132则拖动滑轮组沿轨道轴31主轴1方向运动，从而实现叶片2的自由端由轨道臂3的自由端摆动至轨道臂3的根部并进入保持轨道42，此时叶片2处于合拢状态。
63.此外，在本技术的另一方案中，也可以直接采用单一的辊筒替换上述方案中的三个第一辊筒131，即将三个第一辊筒131上的第一牵引绳132均缠绕固定于同一辊筒，此时，辊筒转动，即可同时带动三根第一牵引绳132动作，实现叶片2的摆动，并能够保证叶片2动作的同步性。
64.再其次的，在本技术的其他方案中也可以直接更换叶片2驱动机构，如，沿轨道臂3的延伸方向固定齿条，并在叶片2活动端设置由马达驱动的齿轮，通过马达带动齿轮转动沿齿条滚动，实现叶片2的收拢。即，叶片2动作的驱动方式也并不仅限于本技术中具体表述的方案，能够实现驱动叶片2沿轨道臂3往复移动的机构均可以作为本技术的叶片2驱动机构应用。
65.为实现轨道臂3的展开与收拢，本技术方案中进一步的给出轨道臂驱动部件，用于驱动轨道臂3动作，以下详细描述：参照图4，承载环4对应各轨道臂3的上侧均固定有支撑臂6，即本技术中，支撑臂6的数量设置为三根，各支撑臂6均由承载环4为起点倾斜于水平面向上延伸，且各支撑臂6的投影均与展开状态的各轨道臂3的投影重合。
66.进一步的，本技术方案中，支撑臂6采用管架式结构，以在保证支撑臂6的强度基础上降低支撑臂6整体重量。
67.参照图7，进一步的，三根支撑臂6的下端之间水平设置有第一加固架61，第一加固架61位于承载台上方，且呈三角形状管架结构，第一加固架61的每个拐角分别栓接固定于一根支撑臂6，三根支撑臂6的上端之间水平设置有第二加固架62，第二加固架62同样呈三角形状管架结构，且第二加固架62的每个拐角也分别栓接固定于一个支撑臂6。如此，采用第一加固架61与第二加固架62可以进一步的对三根支撑臂6拉持固定，以使三根支撑臂6稳定的固定于承载环4上。
68.参照图4，第一辊筒架13的上方固定有第二辊筒架7，第二辊筒架7上转动设置有三个第二辊筒71，对应三根轨道臂3设置，三个第二辊筒71的轴线同样竖直设置，每个第二辊筒71上均设置有第二牵引绳72，第二牵引绳72的一端缠绕固定于第二辊筒71，其另一端作为牵引端。第二牵引绳72可以与第一牵引绳132采用相同材质，也可以采用不同高强度柔性材质。
69.三个第二辊筒71的下端也设置有驱动组件，驱动组件同样可以针对每个第二辊筒71单独设置，如采用伺服电机直驱；也可以针对三个第二辊筒71一起设置，如采用伺服电机配合链传动或齿轮传动，即能够实现三个第二辊筒71的往复转动即可。
70.参照图4和图7，各支撑臂6的底部固定有底板63，底板63上固定有第一滑轮盒64，
第一滑轮盒64内转动设置有第一滑轮641，第一滑轮641的轴线水平设置，底板63对应第一滑轮盒64的固定位置处成型有通槽，且第一滑轮盒64背离底板63的一侧成型有出线口。各支撑臂6的上端固定有第二滑轮盒65，第二滑轮盒65朝向第一滑轮盒64的一侧以及第二滑轮盒65朝向轨道臂3的一侧均敞口设置，第二滑轮盒65转动连接有第二滑轮651，第二滑轮651与第一滑轮641的轴线方向相同。
71.参照图1、图4以及图7，第二牵引绳72的牵引端穿过底板63的通槽，进入第一滑轮盒64绕过第一滑轮641，再由第一滑轮盒64出线口延伸出并进入第二滑轮盒65，然后第二牵引绳72的牵引端绕过第二滑轮651延伸出第二滑轮盒65，最后通过销轴转动连接于轨道臂3延伸方向中部的上侧，当然的，第二牵引绳72的牵引端也可以连接于轨道臂3的自由端上侧。
72.综上，当需要展开轨道臂3时，第二辊筒71正向转动，带动第二牵引绳72收卷，第二牵引绳72的牵引端将带动轨道臂3摆动，以使轨道臂3达到展开状态；当需要收拢轨道臂3时，第二辊筒71反向转动，牵引绳放线，轨道臂3的自重将使轨道臂3带动牵引绳的牵引端下降，直至轨道臂3的自由端抵触于叶片2的外侧，即可完成轨道臂3的收拢作业，此外，由于轨道臂3的延伸距离较长，采用第二牵引绳72对轨道臂3进行吊拉，还能够进一步的提高轨道臂3刚度和稳定性，使其更能够更有效的承受弯曲应力，提高其承载能够力。
73.同样的，在本技术的其他方案中，也可以直接采用单一的辊筒替换上述方案中的三个第二辊筒71，即将三个第二辊筒71上的第二牵引绳72均缠绕固定于同一辊筒，此时，辊筒转动，即可同时带动三根第二牵引绳72动作，实现轨道臂3的摆动，并能够保证轨道臂3动作的同步性。
74.综上，本技术方案的一种捕风装置实施原理为：在作业时，首先通过各第二牵引绳72收线，带动各轨道臂3向上摆动至展开状态，当轨道臂3展开后，轨道臂3的各根轨道轴31能够分别与对接滑轴421对接，然后通过各第一牵引绳132与叶片2滑轮组固定的一侧放线，且另一侧收线，叶片2自由端的滑轮组将沿对接滑轴421移动至轨道臂3的轨道轴31上，然后，随第一牵引绳132的继续放线，滑轮架将继续沿轨道轴31运动至轨道轴31的自由端，此时，叶片2便实现了完全展开，可以用于正作业时常的风力捕捉，以带动主轴1转动；而当遭遇台风等强风暴天气时，首先通过第一牵引绳132与叶片2滑轮组的一侧收线而另一侧放线，使叶片2自由端的滑轮组沿轨道臂3的轨道轴31运动至对接滑轴421上，此时叶片2也将完成收拢，然后，第二牵引绳72放线，各轨道臂3通过其自身重力向下摆动，直至轨道臂3摆动至抵触于各叶片2的外侧，轨道臂3不再摆动，便实现了各轨道臂3的收拢，即可减少风力对叶片2的冲击和负荷，降低风力对发电机的损坏风险，提高风力发电装置抗台风能力。
75.在本技术的另一方案中，还可以进一步的设置风力检测装置，如在主轴1上端固定检测平台，在检测平台上安装风力传感器，用于实时检测风力等级并将检测的后数据传输至后台控制系统，以便作业人员直观实时获取风力等级。
76.进一步的，还可以将后台控制系统电连接于叶片驱动部件以及轨道臂驱动部件的驱动元件，以实现，当后台控制系统接收到的风力传感器检测的风力等级超过阈值或超过阈值并保持预设时间后，自动驱动叶片驱动部件以及轨道臂驱动部件的驱动元件动作，实
现叶片2的收拢以及轨道臂3的收拢，以提高垂直轴风力机的抗风能力；而在后台控制系统接收到的风力传感器检测的风力等级低于阈值或低于阈值并保持预设时间后，自动驱动叶片驱动部件以及轨道臂驱动部件的驱动元件动作，实现轨道臂3的展开以及叶片2的展开，完成垂直轴风力机的正常作业。
77.此外的，在本技术方案中，轨道臂3位于叶片2上方，叶片2的上端作为自由端能够沿轨道臂3摆动，以使多个叶片2处于展开状态后，风力捕捉装置的投影呈类呈v形，但在本技术的其他方案中，也可以将多个叶片2置于轨道臂3的上方，使叶片2的上端铰接于主轴1，并使叶片2的下端作为自由端。
78.同时，将轨道臂3进行水平翻转，使轨道臂3的弧口朝上设置，即轨道臂3的弯曲弧度，保持与叶片2下部自由端摆动轨迹的弧度相同，以使在轨道臂3展开时，叶片2下部的自由端依然能够沿展开的轨道臂3摆动。
79.在此状态下，可以将叶片驱动部件置于主轴1中部对应叶片2下端的位置。
80.轨道臂驱动部件保持不变，依然保持第二牵引绳72放线为轨道臂3收拢，第二牵引绳72收线为轨道臂3展开。此外的，也可以将轨道臂3的转动方向也同时改变，即使轨道臂3能够向上转动时处于收拢状态，而向下摆动处于展开状态，此时第二牵引绳72收线驱动轨道臂3收拢，第二牵引绳72放线驱动轨道臂3展开。
81.再其次的，也可以直接将叶片驱动部件以及轨道臂驱动部件整体或部分替换为其他结构，只需根据能够满足叶片2和轨道臂3展开和收拢状态的切换即可。
82.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。

技术特征：
1.一种捕风装置，其特征在于，包括：主轴(1)；若干叶片(2)，对称的设置于主轴(1)周壁，所述叶片(2)的一端活动连接于主轴(1)，另一端作为自由端能够趋向或背离主轴(1)摆动，以使叶片(2)能够在收拢状态和展开状态切换；若干轨道臂(3)，分别对应各所述叶片(2)设置于主轴(1)，所述轨道臂(3)一端活动连接于主轴(1)，另一端作为自由端能够趋向或背离主轴(1)摆动，以使所述轨道臂(3)能够在收拢状态和展开状态之间切换；所述叶片(2)自由端与所述轨道臂(3)适配，所述轨道臂(3)展开后用于限制叶片(2)自由端的摆动轨迹。2.根据权利要求1所述的捕风装置，其特征在于，还包括：多个保持轨道(42)，分别对应各所述轨道臂(3)固定于主轴(1)，所述保持轨道(42)与所述叶片(2)自由端适配；所述轨道轴(31)摆动至展开状态后与所述保持轨道(42)对接，所述叶片(2)自由端能够往复运动于展开状态的所述轨道臂(3)与所述保持轨道(42)之间。3.根据权利要求1所述的捕风装置，其特征在于，还包括：换向轮(361)，转动设置于轨道臂(3)自由端；第一辊筒(131)，往复转动的设置于主轴(1)；第一牵引绳(132),绕设于换向轮(361),且所述第一牵引绳(132)的两端分别以正向和反向的方式缠绕固定于第一辊筒(131)，所述第一牵引绳(132)连接于叶片(2)自由端，用于带动叶片(2)沿轨道臂(3)运动。4.根据权利要求2所述的捕风装置，其特征在于：所述轨道臂(3)沿叶片(2)的摆动轨迹设置有轨道轴(31)；所述保持轨道(42)设置有对接滑轴(421)；所述轨道臂(3)摆动至展开状态，所述轨道轴(31)与所述对接滑轴对接；所述叶片(2)的自由端活动连接有滑动件(5)，用于与轨道轴(31)和对接滑轴(421）适配。5.根据权利要求1所述的捕风装置，其特征在于，还包括：第二辊筒(71)，往复转动的设置于主轴(1)；第二牵引绳(72)，一端缠绕固定于第二辊筒(71)，且第二牵引绳(72)的另一端连接于轨道臂(3)中部或端部，用于带动轨道臂(3)摆动。6.根据权利要求1所述的捕风装置，其特征在于：所述叶片(2)与所述主轴(1)的连接部位于所述叶片(2)的下端，所述叶片(2)的上端作为自由端；所述轨道臂(3)与主轴(1)的连接部位于叶片(2)的上方，所述轨道臂(3)能够向下摆动并收拢于叶片(2)的外侧。7.根据权利要求5所述的捕风装置，其特征在于，还包括：支撑臂(6)，固定于主轴(1)，对应所述轨道臂(3)设置，位于所述轨道臂(3)上方，滑轮，转动设置于支撑臂(6)上端，所述第二牵引绳(72)绕过所述滑轮并连接于所述轨道臂(3)。
8.根据权利要求1所述的捕风装置，其特征在于，还包括：风力传感器，设置于主轴(1)上端，用于检测风力等级；后台控制系统，用于接收风力传感器检测的风力等级数据。9.根据权利要求8所述的捕风装置，其特征在于，还包括：叶片驱动部件，用于驱动叶片(2)摆动；轨道臂驱动部件，用于驱动轨道臂(3)摆动；所述后台控制系统电连接于所述叶片驱动部件以及所述轨道臂驱动部件；所述后台控制系统接收到的风力传感器检测的风力等级超过阈值后，能够驱动叶片驱动部件以及轨道臂驱动部件动作，带动叶片(2)及轨道臂(3)收拢；所述后台控制系统接收到的风力传感器检测的风力等级低于阈值后，能够驱动叶片驱动部件以及轨道臂驱动部件动作，带动轨道臂(3)及叶片(2)展开。10.一种垂直轴风力机，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的垂直轴风力机。

技术总结
本申请涉及风力发电技术的领域，尤其是涉及一种捕风装置及垂直轴风力机，包括：主轴；若干叶片以及若干轨道臂，其中若干叶片对称的设置于主轴周壁，所述叶片的一端活动连接于主轴，另一端作为自由端能够趋向或背离主轴摆动，以使叶片能够在收拢状态和展开状态切换；若干轨道臂分别对应各所述叶片设置于主轴，所述轨道臂一端活动连接于主轴，另一端作为自由端能够趋向或背离主轴摆动，以使所述轨道臂能够在收拢状态和展开状态之间切换；所述叶片自由端与所述轨道臂适配，所述轨道臂展开后用于限制叶片自由端的摆动轨迹。本申请具有提高抗台风能力和稳定性，保证发电装置的安全和正常运行的效果。运行的效果。运行的效果。


技术研发人员：陈春梅 亚历山大
受保护的技术使用者：江苏青大海洋风电研究有限公司
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/10/15