一種垂直軸風力發電機的製作方法

2023-04-26 18:30:16 1

專利名稱：一種垂直軸風力發電機的製作方法
技術領域：
本發明涉及風力發電機，具體說是一種垂直軸風力發電機。
背景技術：
風力發電機分為水平軸和垂直軸兩種，水平軸風力發電機的旋轉軸與地面平行， 葉面迎風旋轉。小型水平軸風力發電機旋轉時噪音大，影響人們正常休息。大型水平軸風 力發電機製造複雜，單機售價高，影響了併網電價。垂直軸風力發電機旋轉軸與地面垂直， 分為阻力型和升力型兩種，阻力型風力發電機啟動性能好，但發電效率低，升力型風力發電 機發電效率高，但啟動性能差。在垂直軸風力發電機葉片與輪轂的連接技術中，也有只是為 了減少空氣阻力和定位安裝方便而採用具有一定流線型的結構連接，其效果只是減小空氣 阻力而不增加轉動力矩。

發明內容
本發明針對現有技術的缺陷，提供一種垂直軸風力發電機為實現上述發明目的，本發明的技術方案是一種垂直軸風力發電機主要由與地 面垂直的垂直軸、發電機、輪轂和葉片組成，其特點在於具有一定翼型的直葉片與垂直軸平 行且繞垂直軸等距分布，輪轂與直葉片的連接採用與水平方向成一定夾角具有一定翼型能 產生升力提供轉動力矩的支撐葉片、斜拉葉片。在上述垂直軸風力發電機中，所述的與垂直軸平行且繞垂直軸等距分布的直葉片 與支撐葉片、斜拉葉片和輪轂成三角形連接。為了使支撐葉片、斜拉葉片獲得更大升力，支 撐葉片、斜拉葉片在安裝時與水平方向的夾角為45度左右。直葉片、支撐葉片和斜拉葉片 主要採用對稱翼型，且在安裝時葉片的翼弦線與其旋轉圓弧上每一點切線夾角為0度。在支撐葉片、斜拉葉片中設有固定支撐軸，支撐葉片、斜拉葉片繞其固定支撐軸轉 動一限定角度，在固定支撐軸的軸向上設有起定位作用的長條筋板用來限定支撐葉片、斜 拉葉片繞其固定支撐軸轉動的角度。支撐葉片、斜拉葉片與固定支撐軸配合的孔為靠近葉 片前緣的偏心孔，在偏心孔靠近葉片後緣一側開有與長條筋板配合起定位作用的上斜面、 下斜面。當所述的垂直軸風力發電機停止或低速轉動時，在重力和彈力作用下葉片的上斜 面與長條筋板的上表面靠緊定位，這時支撐葉片、斜拉葉片與其旋轉圓弧面產生45度左右 的夾角。當旋轉速度達到一定值時，在離心力作用下，支撐葉片、斜拉葉片會繞固定支撐軸 逆時針轉動一角度，這時長條筋板的下表面與葉片的下斜面靠緊定位，使支撐葉片、斜拉葉 片與其旋轉圓弧面產生的夾角為0度。如同水平軸風力發電機變漿距功能一樣，當所述的 垂直軸風力發電機在停止或低速轉動時，支撐葉片、斜拉葉片在重力和彈力作用下會與旋 轉圓弧面產生一設定的夾角，當其進入高速旋轉時，在離心力作用下夾角會自然調整到0 度，從而達到低風速啟動，自動變漿距的目的。本發明的有益效果是在上述垂直軸風力發電機中，由於所述的輪轂與直葉片的 連接採用了能產生升力具有一定翼型的葉片，把原來產生空氣阻力的支撐臂變為產生升力的葉片，增加了風力發電機的轉動力矩，同時也增加了每組葉片的掃風面積，提高了風力發 電機的發電功率。又由於支撐葉片、斜拉葉片自動變漿距功能，解決了大功率升力型垂直軸 風力發電機低風速無法自行啟動的難題，使所述的垂直軸風力發電機適應的風速範圍加寬 了，增加了垂直軸風力發電機的發電量。
以下結合附圖以實施例具體說明。

圖1示本發明大功率垂直軸風力發電機主視2示圖1俯視3示本發明小功率垂直軸風力發電機主視4示圖3俯視5示本發明增加懸臂葉片大功率垂直軸風力發電機主視6示圖5俯視7示本發明葉片橫截面結構示意中，1-直葉片；2-支撐葉片；3-斜拉葉片；4-懸臂葉片；5-上輪轂；6_下輪轂； 7-電機；8-垂直軸；9-固定支撐軸；10-上斜面；11-下斜面；12-偏心孔；13-長條筋板。
具體實施例方式參照附圖，一種垂直軸風力發電機主要由與地面垂直的垂直軸(8)、發電機(7)、 輪轂(5)、(6)和葉片組成，其特點在於具有一定翼型的直葉片(1)與垂直軸平行且繞垂直 軸等距分布，輪轂(5)、(6)與直葉片(1)的連接採用與水平方向成一定夾角具有一定翼型 能產生升力提供轉動力矩的支撐葉片(2)、斜拉葉片(3)。直葉片⑴與支撐葉片⑵、斜拉葉片(3)和輪轂(5)、(6)成三角形連接。支撐葉 片(2)、斜拉葉片(3)在安裝時與水平方向的夾角為45度左右。直葉片(1)、支撐葉片(2) 和斜拉葉片(3)主要採用對稱翼型，且在安裝時葉片的翼弦線與其旋轉圓弧上每一點切線 夾角為0度。在支撐葉片(2)、斜拉葉片(3)中設有固定支撐軸(9)，支撐葉片(2)、斜拉葉片 (3)繞其固定支撐軸(9)轉動一限定角度，在固定支撐軸(9)的軸向上設有起定位作用的 長條筋板(13)用來限定支撐葉片(2)、斜拉葉片(3)繞其固定支撐軸(9)轉動的角度。支 撐葉片(2)、斜拉葉片(3)與固定支撐軸(9)配合的孔為靠近葉片前緣的偏心孔(12)，在偏 心孔(12)靠近葉片後緣一側開有與長條筋板(13)配合起定位作用的上斜面(10)、下斜面 (11)。當所述的垂直軸風力發電機停止或低速轉動時，在重力和彈力作用下葉片的上斜面 (10)與長條筋板(13)的上表面靠緊定位，這時支撐葉片(2)、斜拉葉片(3)與其旋轉圓弧 面產生45度左右的夾角。當旋轉速度達到一定值時，在離心力作用下，支撐葉片(2)、斜拉 葉片(3)會繞固定支撐軸(9)逆時針轉動一角度，這時長條筋板(13)的下表面與葉片的下 斜面(11)靠緊定位，使支撐葉片(2)、斜拉葉片(3)與其旋轉圓弧面產生的夾角為0度，從 而達到低風速啟動自動變漿距的目的。為了增大所述垂直軸風力發電機掃風面積，在上輪 轂(5)處設有與水平方向成45度左右夾角的懸臂葉片(4)並在其翼端設有小翼。在實施中，發電機組設在風力發電機的垂直軸上，採用至少兩組繞垂直軸等距分布的葉片。葉片(1)、(2)、(3)、(4)主要採用NACA0012.NACA0018對稱翼型，並用輕質材料 製成。安裝時葉片的翼弦線與其旋轉圓弧上每一點切線的夾角為O度，為使支撐葉片(2)、 斜拉葉片(3)和懸臂葉片(4)產生最大升力和轉動力矩，在安裝時使其與水平方向的夾角 為45度左右。為了達到最佳空氣動力學效果，小功率垂直軸風力發電機採用圖3所示結構， 選三組葉片為最佳方案。對大功率垂直軸風力發電機組採用圖5所示結構，選兩組葉片為 最佳方案。由於在圖5上輪轂(5)處設有懸臂葉片(4)，增大了高空位置的掃風面積，能明顯提高整機的發電功率。選用兩組葉片還便於大型垂直軸風力發電機的吊裝和遇到超強風 速時將兩組葉片調整到與風向一致的位置，達到順槳的目的。
權利要求
一種垂直軸風力發電機主要由與地面垂直的垂直軸(8)、發電機(7)、輪轂(5)、(6)和葉片組成，其特徵在於具有一定翼型的直葉片(1)與垂直軸平行且繞垂直軸等距分布，輪轂(5)、(6)與直葉片(1)的連接採用與水平方向成一定夾角具有一定翼型能產生升力提供轉動力矩的支撐葉片(2)、斜拉葉片(3)。
2.根據權利要求1所述的一種垂直軸風力發電機，其特徵在於支撐葉片(2)、斜拉葉片 (3)繞其固定支撐軸(9)轉動一限定角度並隨風速變化自動變漿距。
3.根據權利要求2所述的一種垂直軸風力發電機，其特徵在於固定支撐軸(9)的軸向 上設有起定位作用的長條筋板(13)，支撐葉片(2)、斜拉葉片(3)與固定支撐軸(9)配合的 孔為靠近葉片前緣的偏心孔(12)，在偏心孔(12)靠近葉片後緣一側開有與長條筋板(13) 配合起定位作用的上斜面(10)、下斜面(11)。
4.根據權利要求1所述的一種垂直軸風力發電機，其特徵在於繞垂直軸等距分布的每 條直葉片(1)與兩條具有一定翼型能產生升力提供轉動力矩的支撐葉片(2)和輪轂(6)成 三角形連接。
5.根據權利要求4所述的一種垂直軸風力發電機，其特徵在於支撐葉片(2)繞其固定 支撐軸(9)轉動一限定角度並隨風速變化自動變漿距。
6.根據權利要求1所述的一種垂直軸風力發電機，其特徵在於上輪轂(5)處設有與水 平方向成45度左右夾角的懸臂葉片(4)。
7.根據權利要求6所述的一種垂直軸風力發電機，其特徵在於懸臂葉片(4)繞其固定 支撐軸(9)轉動一限定角度並隨風速變化自動變漿距，懸臂葉片(4)的翼端設有小翼。
8.根據權利要求1所述的一種垂直軸風力發電機，其特徵在於繞垂直軸等距分布的直 葉片(1)可繞其固定軸(9)轉動一限定角度並隨風速變化自動變漿距。
9.根據權利要求1所述的一種垂直軸風力發電機，其特徵在於葉片(1)、(2)、(3)、(4) 均採用對稱翼型，且葉片(1)、(2)、(3)、(4)的翼弦線與其旋轉圓弧上每一點的切線夾角為 0度。
10.根據權利要求1所述的一種垂直軸風力發電機，其特徵在於將其設置在船、機動車 上做為驅動能源。
全文摘要
本發明涉及風力發電機，具體說是一種垂直軸風力發電機，主要由與地面垂直的垂直軸(8)、發電機(7)、輪轂(5)、(6)和葉片組成，具有一定翼型的直葉片(1)與垂直軸平行且繞垂直軸等距分布，輪轂(5)、(6)與直葉片(1)的連接採用與水平方向成一定夾角具有一定翼型能產生升力提供轉動力矩的支撐葉片(2)、斜拉葉片(3)。支撐葉片(2)、斜拉葉片(3)繞其固定支撐軸(9)轉動一限定角度並隨風速變化自動變槳距。把原來產生空氣阻力的支撐臂變為產生升力提供轉動力矩的葉片，增加了風力發電機的轉動力矩和掃風面積，提高了風力發電機的發電功率。由於支撐葉片(2)、斜拉葉片(3)和懸臂葉片(4)自動變槳距功能，解決了大功率升力型垂直軸風力發電機低風速無法自行啟動的難題，使所述的垂直軸風力發電機適應的風速範圍加寬了，增加了垂直軸風力發電機的發電量。
文檔編號F03D9/00GK101846040SQ20091013249
公開日2010年9月29日 申請日期2009年3月27日 優先權日2009年3月27日
發明者王澤思 申請人:王澤思