[發明專利]逆風出力的三角軟翼式垂直軸偏距風力機

有效

• 申請號: 201310043115.4
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103061969A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 古亮;陳新崗;李山
• 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，尤其涉及一種逆風出力的三角軟翼式垂直軸偏距風力機。

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。

以上各種方案，雖然實度比常規風輪大許多，捕風能力很強，但由于葉片理想最大實度為0.5，風能還沒有完全得到利用。

因此，有必要開發設計出實度和出力更大的風力機。

發明內容

為了克服現有風機的啟動風速高、風輪實度，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，系統復雜等缺點，本發明提供了一種逆風出力的三角軟翼式垂直軸偏距風力機。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

逆風出力的三角軟翼式垂直軸偏距風力機，包括垂直軸、橫梁、透風網和輕質軟葉片；

所述垂直軸豎直安裝在塔架上，可自由轉動；

所述橫梁至少為兩根，且呈水平輻射狀對稱固定于垂直軸上；

每根橫梁的外端下方安裝有兩個透風網和一個輕質軟葉片；所述透風網和輕質軟葉片均為直角三角形，輕質軟葉片和兩個透風網共斜邊，且斜邊向外下側伸出；兩個透風網相互垂直，一透風網的一直角邊豎直，另一直角邊水平布置；所述輕質軟葉片安裝在兩個透風網之間。

作為本發明的一種優選方案，所述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。

本發明的有益效果是：①實度大：在葉片由順風轉變為逆風后的一段時間內，軟葉片擋在傾斜透風網上，可以繼續帶動垂直軸作功；②風輪起動風速小：由于采用了輕質設計，很微弱的風就能使順風輕質軟葉片改變狀態，所以風力機微風發電能力強，啟動風速小，力矩大，適合地區廣，發電運行時間比例高；③成本低，狀態變化過渡迅速，實用性廣。

附圖說明

圖1為逆風出力的三角軟翼式垂直軸偏距風力機的立體結構示意圖。