[發明專利]一種升阻力非固定組合型垂直軸風力機

無效

• 申請號: 201110277947.3
• 申請日: 2011-09-19
• 公開（公告）號: CN102392782A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 何玉林;黃偉;劉宏偉;杜靜
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

技術領域

本發明涉及一種發電裝置，尤其涉及一種能有效結合阻力型葉片優良啟動性能和升力型葉片優良發電性能的發電裝置。

背景技術

?隨著水平軸風力機的不斷發展，其缺點也愈加凸顯。而垂直軸風力機以其簡單的結構，低廉的制造維護成本以及靈活的適應性和可塑性等優點，獲得了越來越多的關注和應用。對于垂直軸風力發電機，為了保證較高的功率系數（即Cp），目前國內外普遍使用升力型葉片進行發電，其中以H型Darrieus葉片（即H-D型葉片）和Φ型Darrieus葉片（即Φ-D型葉片）應用最為普遍。但由于升力型葉片固有的氣動結構缺點，其啟動轉矩很小，較難實現自啟動，例如目前商用升力型水平軸風力機要借用啟動電機實現風力機啟動。這樣以來，不僅增加了制造使用成本，還增加了結構重量和復雜性，這些都不利于中小型垂直軸風力機的應用。因此，通過特定的結構和設計來實現優良啟動性能和發電性能的有效結合以成為當前垂直軸風力發電機的技術研究熱點之一。

哈爾濱工業大學曲建俊等提出基于活固葉片的新型升阻復合型垂直軸風力機，及澳大利亞臥龍崗大學Paul?Cooper等提出的基于錐齒輪傳動旋轉葉片的Wollongong?Turbine。張富昌提出的升阻互補型立軸風力機，及趙振宙等提出的一種升阻互補型垂直軸風輪。以上可以概括兩種設計方法，升阻力型葉片變換和升阻力型葉片固定結合。缺點：1)方法一通過升阻力型變換葉片形式優化啟動和發電性能，在風力機運轉過程中，葉片通常處于運動狀態，這將在葉片周圍產生很強的氣流擾動，特別是在風力機高速運轉的情況下，大大降低了葉片的氣動性能，嚴重時可能導致葉片失速。同時活動的葉片也會降低使用壽命和產生噪音。2）方法二通過升阻力固定結合形式優化啟動和發電性能，只是機械的組合了兩種葉片的優點，當阻力型葉片幫助升力型葉片啟動后，即開始正常發電時，阻力型葉片由于固定連接將對升力型葉片產生阻礙力矩，降低風力機發電性能。

發明專利內容

針對現有結構中存在的上述不足，本發明的目的是提供一種有效結合阻力型葉片優良的啟動性能和升力型葉片優良的發電性能，既提高運行平穩性，結構簡單，成本低廉的升阻力非固定組合型垂直軸風力機。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：一種升阻力非固定組合型垂直軸風力機，包括Φ-D型葉片、S型葉片、Φ-D型葉片軸、S型葉片軸、發電機和單向軸承；所述Φ-D型葉片軸與發電機的轉子固定連接，所述S型葉片軸為中空結構并通過單向軸承套在Φ-D型葉片軸上；所述Φ-D型葉片至少為兩組、且均布在Φ-D型葉片軸上；所述S型葉片為兩組、且沿S型葉片軸的軸線上下設置在S型葉片軸上并呈90°交錯分布，兩組S型葉片位于Φ-D型葉片的內側；所述單向軸承的外圈相對于內圈的鎖死方向與Φ-D型葉片的旋轉方向相同，單向軸承的自由轉動方向與Φ-D型葉片的旋轉方向相反。

作為本發明的一種優選方案，所述Φ-D型葉片為三組。

相比現技術，本發明的升阻力非固定組合型垂直軸風力機具有如下優點：

1、利用S型葉片大啟動力矩的特點，彌補Cp值較高的Φ-D型葉片啟動性能差的缺陷；同時采用單向軸承實現兩種葉片的非固定連接，消除了固定組合形式S型葉片對Φ-D型葉片正常運行后的阻礙影響；有效結合S型葉片（即阻力型葉片）優良的啟動性能和Φ-D型葉片（即升力型葉片）優良的發電性能，既提高了該風力發動機的啟動性能，又保證了其發電性能。

2、無其他輔助啟動裝置，既提高了Φ-D型葉片運行地平穩性，且結構簡單，成本低廉，可以實現大規模民用和商用。

附圖說明

圖1為升阻力非固定組合型垂直軸風力機的結構示意圖；

圖2為升阻力非固定組合型垂直軸風力機在運行時的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細地描述。