[發明專利]三角軟翼垂直軸偏距式風力機

無效

• 申請號: 201310021069.8
• 申請日: 2013-01-21
• 公開（公告）號: CN103047080A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 古亮;陳新崗
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 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: 穆祥維

技術領域

本發明涉及一種偏距式垂直軸風力機，尤其涉及一種三角軟翼垂直軸偏距式風力機。

背景技術

如今，石油、煤、天然氣等不可再生能源均面臨著儲量枯竭、價格上漲、甚至地球環境的嚴重污染等。核裂變發電危險性高，核廢料污染環境、處理困難；利用核聚變能發電還不可行。而太陽能和風能是可再生能源，對環境沒有污染。因此，各國都大力開發以風能和太陽能為代表的清潔可再生能源。

在當前風能利用領域，現有的大多數大裝機容量的風力發電機大都處于待、停機狀態，風機利用效率極低。在某些特殊條件下，甚至為了使風機隨時待機發電，還必須對風機輸入控制電源，這使風機出現了負功率輸出狀態，極大降低了風能利用率。受到風力發電機風輪結構的影響，現有風力發電機主要存在的以下問題：1.啟動風速和額定風速均太高，嚴重脫離實際情況。需研制適合大多數地區使用的風力機，其啟動風速和額定風速都要很低；2.現有風輪的葉片細而長，實度極低，大部分從葉片之間的空隙漏走，風能沒有被充分利用；3.風葉翼型設計不合理。當前使用最為廣泛的風輪葉片是根據直升機的旋翼結構設計的。直升機的旋翼的結構設計是為了利用氣流提高其升力，但風輪葉片需要克服這種力的作用，是相反的過程；4.多數風輪葉片扭轉角是固定的，不能適應不同的風速。但是在實際應用中，風速大小是隨機的。因此風輪一般工作在非設計工作狀態，總體效率低，啟動困難。

現有的偏距式葉片垂直軸風力發電機，葉片截面積增大，提高了捕風能力，降低啟動風速。調整葉片傾斜角度可以調節風機旋轉速度。葉片截面積的增大可以大幅減小葉片的長度，以致風輪葉片總重量大幅減少，能最大化地利用風能發電。占地面積少，全方向做功，啟動快。

現有的偏距式葉片垂直軸風力發電機有三種方案：1.在垂直軸上安裝葉片支架，葉片以偏距形式安裝在葉片支架兩端，葉片由電機控制。順風時，控制使葉片豎直受風，把風能轉化為葉輪的旋轉機械能。而在逆風時，控制使葉片呈水平位置，對風不產生任何阻力。2.在垂直軸上安裝葉片支架，葉片以偏距形式安裝在葉片支架兩端。葉片支架上安裝有90度單方向限位裝置，以使葉片單方向偏距不超過90度。任意方向來風時，葉片由于單方向限位作用一邊保持原位，另一邊葉片與風向相同進行旋轉。3.在垂直軸上安裝葉片支架，葉片以偏距形式在葉片支架兩端以90度夾角安裝葉片。在葉片支架上安裝最大擺動角度為45度的限位裝置。任意方向來風使葉片支架一端的葉片擺動到水平位置；葉片支架另一端的葉片在風力作用下擺動到豎直位置，風作用于豎直位置的葉片而使葉片帶動葉輪旋轉；當豎直位置的葉片擺動到順風位置時，另一葉片支架的一葉片在風力作用下擺動到豎直位置，繼續帶動葉輪旋轉。

但是，第一種方案中的葉片位置調整需要電機驅動旋轉，需要耗費電力，而且還增加了控制系統的復雜程度；第二種方案中的葉片在轉速時由于離心而不能可靠復位。以上最后種方案，雖然實度比常規風輪大許多，捕風能力很強，但由于葉片自重，使得葉片由水平到豎直的變化需要一定的風壓，因此特別是在風速很低的情況下，啟動比較困難。

因此，有必要開發設計出在風速很低的情況下更容易啟動的風力機。

發明內容

為了克服現有風機的啟動風速高、風輪實度低，風能利用系數小、風輪風葉翼型和扭轉角是固定而不能適應不同的風速、驅動旋轉需要耗費電力、葉片位置調整需要耗費電力驅動電機旋轉，系統復雜，不能可靠復位等缺點，本發明提供了一種三角軟翼垂直軸偏距式風力機。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

三角軟翼垂直軸偏距式風力機，包括垂直軸、橫擔、輕質矩形透風網和輕質軟葉片；

所述垂直軸豎直安裝在塔架上，可自由旋轉；

3-6根等長的橫擔呈水平輻射狀對稱安裝于垂直軸上；在每根橫擔的外端下方豎直安裝一輕質矩形透風網；

在每個輕質矩形透風網的同一側面上安裝一片或者多片輕質軟葉片，輕質軟葉片呈直角三角形，直角三角形的輕質軟葉片的斜邊沿輕質矩形透風網的對角連線固定于輕質矩形透風網上，輕質軟葉片的兩直角邊不固定。

作為本發明的一種優選方案，所述輕質矩形透風網的骨架采用不銹鋼管或玻璃鋼，骨架內采用不銹鋼絲或玻璃絲制作網。

作為本發明的另一種優選方案，所述輕質軟葉片采用抗老化布料。