[實用新型]兩用風力發電機

無效

• 申請號: 200820078579.3
• 申請日: 2008-01-17
• 公開（公告）號: CN201159141Y
• 公開（公告）日: 2008-12-03
• 發明（設計）人: 劉清連;宋漢軍
• 申請（專利權）人: 北京亞盟托普凈水工程技術有限公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D1/06;H02K7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種風力發電的裝置，尤其是一種能夠實現垂直方向使用和水平方向使用的兩用風力發電機。

背景技術

在地球能源愈來愈緊缺的今天，風力作為一種清潔能源得到廣泛重視，它不僅可以用于如草原、沙漠，高山，海洋等空曠地方。也可用于城鎮，對于城鎮應用來說，減少風車的空間占有率是關鍵。專利號93219988.7的實用新型專利提供了一種設置于城鎮建筑物上的的屋頂引風風力電站，是一種由風帆式風力轉子、發電機、支架所構成的臥式風力發電機，其實質是一臺臥置的垂直軸的風帆式(板式)風力發電機。

目前，風力發電機按風輪軸線安裝位置與水平面的相對位置分為兩種，一種為水平軸風力發電機，即其風輪軸線安裝位置與水平面的夾角不大于15度；另一種為垂直軸風力發電機，即其風輪軸線的安裝位置與水平面垂直。

水平軸風力發電機如圖1所示，采用扭曲型槳葉1結構的風輪2，風輪軸3連接發電機，并設有對風裝置4，利用正對葉輪的風作用于槳葉斜面上的力而產生的推動槳葉沿風輪平面旋轉做功，這種風力發電機的風能利用率高，目前最高可達到50％；但其風輪轉速控制困難，由于葉片類似懸臂梁，根部易折斷，因此存在不安全和不穩定因素，造成的事故頻繁發生，而且水平軸風力發電機的噪音很高，對環境造成了噪音污染。

垂直軸風力發電機可以接受來自任何方向的風，普遍不使用對風裝置，結構簡單，而且發電機可以安裝在地面上，便于維護；按葉片形狀可分為平板型、S型、翼型等結構，利用風輪軸兩側的葉片風阻不等而產生的力矩使風輪旋轉做功，且由于風葉正對風向時兩側的葉片風阻差最大，而側對風向時兩側的葉片風阻差為零，所受的力呈周期性脈動，因此轉速較低，風能利用率相對很低，一般不超過20％。而Φ型風輪結構雖然風能利用率可以達到35％，但是啟動困難，需要其他動力啟動。典型結構的S型如圖2所示，是在風輪軸5的兩側對稱反向設置相同圓弧的軸向葉片6，利用圓弧葉片的弧凸面與弧凹面的風阻不等，圍繞風輪產生不對稱氣流，形成繞風軸旋轉的力矩。同時也形成側向推力，且側向推力也呈周期性脈動，風機軸的根部承受較大的周期性的彎矩，因此對于大型風力機，由于受偏轉與極限應力的限制應用比較困難。

發明內容

本實用新型為了克服現有垂直軸風力發電機風輪的風能利用率低及水平軸風力發電機的風輪轉速控制困難和由此造成的不安全、不穩定因素以及噪音高的不足，以及現有風機無論是垂直軸還是水平軸均只能直立設置，水平軸風機設于直立的支架上，因而占有很大的空間，不適用于城鎮使用的問題，而提供一種能夠實現風輪軸垂直方向安裝使用和水平方向安裝使用的兩用風力發電機。

為達到上述目的，本實用新型所提供的兩用風力發電機是由如下技術方案來實現的。

一種兩用風力發電機，包括：由風輪軸和沿風輪軸周均布的多個葉片所構成的風輪，及連接風輪軸的發電機，其特征在于，所述沿風輪軸周均布的葉片為螺旋渦輪式葉片。

除上述必要技術特征外，在具體實施過程中，還可補充如下技術內容：

所述的兩用風力發電機，其特征在于：所述的螺旋渦輪式葉片沿風機軸的軸向呈螺旋形纏繞設置，其螺旋升角取決于葉片長度，角度的大小為使葉片沿長度方向繞軸旋轉180°，即同一葉片位于風機軸兩端的截面互為繞軸旋轉180。

所述的兩用風力發電機，其特征在于：所述沿風輪軸周均布的螺旋渦輪式葉片的截面形狀為弧形，且弧曲方向沿圓周一致。

所述的兩用風力發電機，其特征在于：所述沿風輪軸周均布的螺旋渦輪式葉片的截面形狀為弓形、或凹弦弓形，且弓背方向沿圓周一致。

所述的兩用風力發電機，其特征在于：所述弧形截面的螺旋渦輪式葉片、或弓形、或凹弦弓形的內凹面或弓弦面上設有垂直于風機軸的防止風沿螺旋面滑動的擋風板。

所述的兩用風力發電機，其特征在于：所述沿風輪軸周均布的螺旋渦輪式葉片的數量為大于等于2、

所述的兩用風力發電機，其特征在于：設有一安裝風輪的框架，所述框架由上、下端梁和多個固接所述上、下端梁的支桿所構成，所述上端梁的中心設有軸承，下端梁的中心安裝所述發電機，且發電機的轉軸與下端梁的中心同軸，所述風輪的風輪軸一端設置于所述框架的上端梁中心的軸承中，另一端與發電機的轉軸同軸連接。

本實用新型的優點在于：

1、采用螺旋渦輪式葉片克服了現有垂直軸風力發電機所存在的因不對稱氣流而產生的周期性側向脈動推力，提高了垂直軸風力發電機的風能利用率、啟動容易。

2、螺旋渦輪式葉片及框架設置有效改善了風機軸的受力狀況，運行安全、噪音低。