[發明專利]一種垂直軸風力機

有效

• 申請號: 201010292326.8
• 申請日: 2010-09-21
• 公開（公告）號: CN101949362A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 周慶余;何利
• 申請（專利權）人: 青海風發科技發展有限公司
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/06
• 代理公司: 深圳市深佳知識產權代理事務所(普通合伙) 44285
• 代理人: 彭愿潔;李文紅

技術領域

本發明涉及垂直軸風力機領域，尤其涉及一種垂直軸風力機。

背景技術

目前，兩種主要的垂直軸風力機是Φ型垂直軸風力機和H型垂直軸風力機。如圖1所示，在H型垂直軸風力機中，包括轉軸(1)、葉片(2)以及支架(3)；其中，每一個葉片(2)和轉軸(1)之間固定連接兩個相互平行的支架(3)，轉軸(1)下端與發電機或風力提水機的傳動軸連接，實現扭矩傳遞和風能轉換。

以上述的H型垂直軸風力機為例，俯視時，每一個葉片(2)的弦線與風輪運動軌跡(軌跡為圓圈)的切線方向之間的夾角稱為安裝角β，而葉片(2)與風向之間的夾角稱為攻角α，如圖2所示。在風向不變的情況下，改變安裝角β會引起攻角的變化，而作用在葉片(2)上的氣動特性和攻角α密切相關，當安裝角β的不同時，攻角α即不同，葉片(2)上的氣動特性也大不相同。一般地，垂直軸風力機的葉片的安裝角β為0°，即葉片的弦線與運動軌跡的切線重合，而與半徑線(俯視時半徑線與支架(3)重合)垂直。

論是Φ型還是H型垂直軸風力機，其在運行過程中，由于攻角α是不斷變化的，因此其輸出扭矩在一個周期內是不斷波動的。圖3表示的是某三葉片H型垂直軸風力機在一個周期內的扭矩變化曲線示意圖；其中，橫坐標表示攻角θ(0°＜＝θ＜＝360°)，縱坐標表示扭矩系數C_T；如圖3所示，該垂直軸風力機在一個周期內，最大扭矩系數達0.93，而最小扭矩系數只有0.43，兩者相差近3倍關系。因此，造成輸出功率不穩定，發電機或風力提水機選配造成困難；而且扭矩的波動會造成傳動系統(傳動軸、軸承等)結構的疲勞，降低使用壽命。

如何消除扭矩的波動性，確保功率穩定輸出，改善傳動系統疲勞程度，是垂直軸風力機結構技術研究的重點之一。

發明內容

本發明實施例中提供了一種垂直軸風力機，可以使垂直軸風力機的扭矩波動更加平緩，有利于功率穩定輸出，降低傳動系統的疲勞程度。

一種垂直軸風力機，包括：

轉軸(1)，至少兩個結構相同的葉片(2)以及多個支架(3)；

其中，每一個所述葉片(2)由至少兩段結構相同的子葉片(4)首尾連接構成；

其中，所述至少兩段結構相同的子葉片(4)首尾之間通過連接桿(5)固定連接；

其中，每一段所述子葉片(4)與所述轉軸(1)之間固定連接兩個相互平行的所述支架(3)；

俯視時，每一個所述葉片(2)中的每一段所述子葉片(4)的安裝角不同；

所述轉軸(1)的下端與發電機或風力提水機的傳動軸固定連接。

其中，俯視時，每一個所述葉片(2)中的任意兩段所述子葉片(4)的弦線之間的夾角為δ，且δ滿足0°＜δ＜90°。

可選地，每一個所述葉片(2)中，首尾之間通過所述連接桿連接的兩段所述子葉片(4)共用同一個所述支架(3)；

其中，共用的所述支架(3)的一端固定連接所述轉軸(1)，另一端固定連接所述連接桿(5)的中間點。

其中，俯視時，相鄰兩個所述支架(3)之間的夾角為b，且b滿足b＝360°/n；其中，所述n表示所述葉片(2)的數量。

可選地，所述n取值為2或3或4，單位為個。

可選地，每一個所述支架(3)的橫截面呈前凹后尖形狀。

可選地，每一個所述支架(3)的表面鋪設線條型的整流蒙皮。

可選地，每一個所述葉片(2)為直葉片或彎葉片。

可選地，每一個所述葉片(2)包含的所述子葉片(4)的數量相同。

可選地，所述連接桿(5)的形狀為長方體或圓柱體。

本發明實施例中，垂直軸風力機的每一個葉片劃分成幾段子葉片，而且每段子葉片的安裝角不同，即每段子葉片的攻角也不同，從而使得每段子葉片在同一時刻可以產生不同的輸出扭矩，并疊加作用到轉軸上；由于疊加扭矩的扭矩波動更加平緩，使得轉軸可以帶動傳動系統穩定輸出功率，降低傳動系統的疲勞程度，提高使用壽命。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現有一種H型垂直軸風力機的結構示意圖；

圖2為圖1所示的H型垂直軸風力機俯視時的葉片(2)的安裝角β和攻角α的示意圖；

圖3為某三葉片H型垂直軸風力機在一個周期內的扭矩變化曲線示意圖；