[發(fā)明專利]一種垂直軸風力機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210011801.9
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN102536643A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張立勛;梁迎彬;尉越嘯;張松;張健
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D7/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種用于發(fā)電的風力機。

背景技術(shù)

垂直軸風力發(fā)電機分為阻力型和升力型兩類：阻力型風力機啟動性能好，但是適合在低尖速比下運行；升力型風力機氣動性能好，風能利用率較高，但是其啟動性能差，甚至在不能自啟動。兩類風力機的缺陷限制了垂直軸風力機的廣泛應(yīng)用，對垂直軸風力機的自啟動性能和風能利用率的研究，以及風力機環(huán)境適應(yīng)性與工作范圍的研究成為重點。

針對上述問題，人們提出了多種方案，以申請?zhí)枮?00920261028.5的實用新型專利“升阻力混合型垂直軸風力機”最具有代表性，其采用H型Darrius風機與S型風機組合，通過升阻力型風機的組合在一定程度上改善了風力機的啟動性能，但是存在S型葉片加工復雜，成本高的缺點，而且隨著風速的提高S型葉片對風力機的運行產(chǎn)生很大影響，降低了風能利用率，即雖然提高了風力機低風速工作范圍，但限制了高風速的使用，且定槳距技術(shù)下風能利用率較低。這使得此項發(fā)明功耗大、不適用于高風速場合、成本高。

實用新型專利ZL200820017859.3通過改變?nèi)~片翼型氣動力外形，改變了風力機的氣動參數(shù)，雖然改善了垂直軸風力機的啟動性能，但是翼型氣動力外形的變化，對高尖速比下風力機的發(fā)電效率有很大影響，而且特殊的葉片翼型無疑增加了風力機成本。實用新型專利200820091137.2“垂直軸半活半固組合型葉片風車”，由于只有一個葉片活動，結(jié)構(gòu)上看似簡單，但未能充分利用風力機風場資源，且加劇了固定葉片與活動葉片間湍流現(xiàn)象，惡化了葉片受力環(huán)境，提高了對葉片強度和剛度的要求，加劇風力機的振動，影響整體性能，實用性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供降低啟動風速、拓寬工作范圍、提高發(fā)電效率的一種垂直軸風力機。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明一種垂直軸風力機，其特征是：包括風力機塔架、風力機主軸、發(fā)電機、風速風向傳感器、升力型葉片、阻力型葉片、升力型伺服電機、阻力型驅(qū)動電機、風輪，風力機主軸與風力機塔架相連，發(fā)電機安裝在風力機塔架上并與風力機主軸相連，風輪安裝在風力機主軸上，風輪上分別安裝升力型葉片和阻力型葉片，升力型葉片安裝升力型伺服電機，阻力型葉片安裝阻力型驅(qū)動電機，風力機主軸上安裝主軸位置編碼器和導電滑環(huán)，風速風向傳感器通過風向風速連接板安裝在風力機主軸頂部。

本發(fā)明還可以包括：

1、阻力型葉片與升力型葉片在風輪上的安裝半徑分別為R_D、R_L，R_D/R_L＝3/10。

2、由阻力型葉片、升力型葉片、風輪組成的機構(gòu)共有三組，每組之間夾角均為120度。

3、升力型葉片和阻力型葉片均采用兩端支撐形式，升力型葉片轉(zhuǎn)動中心布置在距葉片前緣的1/4處。

4、阻力型葉片包括兩個半葉片，兩個半葉片軸通過傳動比為1的齒輪嚙合，兩個半葉片閉合拼成完整的翼型，俯視垂直軸風力機時，阻力型葉片在方位角130度由閉合轉(zhuǎn)為張開，在方位角190度時葉片張開到最大位置，在方位角270度至315度之間實現(xiàn)閉合。

本發(fā)明的優(yōu)勢在于：本發(fā)明葉片為對稱結(jié)構(gòu)，風力相對于葉片轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的力矩為0，葉片所受的氣動力矩與葉片轉(zhuǎn)動方向一致，降低了電機消耗，降低了啟動風速，提高了啟動性能和風能利用率，應(yīng)用場合廣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的三維整體效果圖；

圖2是本發(fā)明的主視圖；

圖3是垂直軸風力機升力與阻力型葉片狀態(tài)示意圖；

圖4是本發(fā)明垂直軸風力機升力型葉片變槳距規(guī)律；

圖5是風力機信息采集裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述：

結(jié)合圖1～5，本發(fā)明的風力機主軸5與風力機塔架1通過法蘭連接并與地面固定，風輪3繞風力機主軸5旋轉(zhuǎn)，發(fā)電機2安裝在風力機主軸5下部，風輪3通過鏈條將風輪旋轉(zhuǎn)運動傳遞到發(fā)電機2；風速風向傳感器7位于風力機主軸5頂部，主軸位置編碼器11和導電滑環(huán)12套裝在風力機主軸5上，并位于風速風向傳感器7下面，防雨罩6套裝在主軸位置編碼器11和導電滑環(huán)12外圍，以保證傳感器正常使用；升力型葉片10和阻力型葉片8安裝在風輪3上，阻力型驅(qū)動電機4安裝在阻力型葉片頂部，升力型伺服電機9安裝在升力型葉片頂部。風速風向傳感器7和主軸位置編碼器11將采集信息經(jīng)導電滑環(huán)12傳遞給控制器，實現(xiàn)變槳距控制。