[發明專利]一種升力、阻力結合型垂直軸風力發電系統

無效

• 申請號: 201210266956.7
• 申請日: 2012-07-31
• 公開（公告）號: CN102758740A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 伍康旺;黃照祺;張青;黃自杰
• 申請（專利權）人: 伍康旺;黃照祺;張青
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/06;F03D11/02;F03D3/04;F03D11/00
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技術領域

本發明涉及風力發電系統，尤其涉及一種使升力和阻力在螺旋模式中相結合的、有軌道對風輪轉動構成支撐的、有收集風輪正面受風的集風結構的、有多臺發電機根據風能情況組合發電的升力、阻力結合型垂直軸風力發電系統。

背景技術

作為風力發電主流的三葉式風機在風速3-5米/s時難以發電；而風速高于12米/s米時，為保護發電機安全又要開始卸掉部分風能；風速25米/s則必須剎車，這些都會造成對風資源的巨大浪費。另外三葉式風機難以克服風的不穩定性，于是又有了風電的品質問題。

已有的升力和阻力型垂直軸風力發電機雖較好的解決了三葉式風機低風速和高風速難以發電的問題，但是升力型風機有自啟動性能差，系統容易振動，而阻力型風機轉速較低，這些缺陷嚴重阻礙了垂直軸風力發電機的發展。

發明內容

為了解決上述的技術問題，本發明提供了一種使升阻力相結合的風葉在螺旋模式中安裝、因此可全面利用3-30米以上的風資源、并可實現風機大型化的垂直軸風力發電系統。

一種升力、阻力結合型垂直軸風力發電系統，其特征在于，包括風輪、傳動系統、發電機和電動機；

風輪上安裝螺旋狀的使升力阻力相結合的鷹形風葉，所述風輪布置于風輪軌道行走裝置上；

所述鷹形風葉在風輪桁架上沿風輪圓周設置多道，每道鷹形風葉包括多層，沿風輪圓心向外分多層交叉安裝或平行安裝；每道鷹形風葉的每層風葉均為一根；

傳動系統包括一個中心齒輪和若干個行星齒輪，中心齒輪和行星齒輪嚙合，傳動系統與風輪的主軸連接；

行星齒輪拖動發電機，電動機拖動傳動系統。

所述的升力、阻力結合型垂直軸風力發電系統，其特征在于，還包括對風裝置以及由對風裝置拖動的集風裝置；

所述對風裝置為通過軸承安裝于風輪主軸頂部的風向舵、伺服電機和測風儀；對風裝置的風向舵直接拖動集風裝置對風或/和通過對風裝置的測風儀經自控系統指令伺服電機拖動集風裝置對風；

所述集風裝置為一個弧度為0.5-2度的半圓形結構，通過軸承安裝于風輪頂部的主軸上，同時再通過滾輪支撐并行走于布置在自身下部的環形導軌上，繞風輪做圓周運動，以在風輪圓周逆時針方向80-180度處向風葉收集風能。

鷹形風葉為扭轉狀長方形，是將升力型長橢圓形風葉靠頭部一側做成下凹曲線，使該部分阻力受風；其剖面為長橢圓形，在靠近長橢圓形的一端的一側向內做一個鷹頸狀曲面，該曲面的弦長為長橢圓形弦長的1/3。

所述用于收集風輪正受力側受風的集風裝置為集風板，集風板正投影為矩形，整體高度略高于風輪，集風板整體架沿風輪輪廓彎成0.5-2度的弧形與弧度對應的圓直徑略大于風輪直徑；集風板表面為弧面。

所述鷹形風葉以3-18道分內層風葉和外層風葉交叉安裝或平行安裝，交叉安裝時內外層風葉的夾角為30-60度。

所述風葉在風輪支架上以3-30度向風輪旋轉方向傾斜安裝；安裝時風葉背面統一朝向風輪外側，在風輪表面呈螺旋狀。安裝時風葉統一以風葉背面向外，并自下而上呈3-30度螺旋狀傾斜，以保證風輪受風的連續性，徹底消除振動。

所述風輪軌道行走裝置包括滾輪和導軌，風輪以安裝于風輪下部的滾輪和軌道裝置行走于機座或支撐塔基上。

發電機和/或電動機與行星齒輪直接連接或通過離合器連接。

中心齒輪的直徑大于行星齒輪的直徑；行星齒輪的數量為3-8個。

中心齒輪的直徑為1-25米。

集風板以金屬管為矩形框架，略高于風輪，框架內沿上述弧度水平布置若干根固定金屬薄板的龍骨，為增加剛性而進行過折彎處理的金屬薄板固定其上。

本發明可提高垂直軸風輪捕風性能20-35％以上，而且還可以實現系統的全天候捕風功能，有效改進系統傳動部分增速功能和大幅度降低系統的運行成本。

附圖說明

圖1為本發明提供的風輪的總裝示意圖；

圖2為本發明提供的為風葉的螺旋結構和發電機組合示意圖；

圖3為本發明提供的垂直軸風輪俯視圖；

圖4為本發明提供的風機集風裝置示意圖；

圖5為本發明提供的風輪行走部分示意圖；

圖5-1為本發明提供的風輪行走部分側視圖；

圖6為本發明提供的鷹型風葉示意圖；

圖7為圖6中的A-A鷹型風葉剖面示意圖；

圖8為本發明鷹型風葉安裝示意圖；

圖9為圖8中的的鷹型風葉安裝俯視示意圖；

圖10為本發明發電機組合示意圖。