[發明專利]活門式垂直軸阻力型風力機

有效

• 申請號: 201310143213.5
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103233858A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 魏宏君
• 申請（專利權）人: 魏宏君
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一技術領域

本發明屬于風力發電領域的垂直軸阻力型風力機。

二背景技術

1典型阻力型發電機

典型阻力型風力機產生轉矩是因為其葉片兩面有不同的阻力系數，在靜止時其比值在1/2左右，其葉片在迎風與阻力位置的面積是不變的。這使得典型阻力型風力機產生的速度和力矩都很小，效率很低。

2一種垂直軸風力發電的采風裝置(專號ZL201220026570.4)

“一種垂直軸風力發電的采風裝置”存在以下缺點：

(1)“一種垂直軸風力發電的采風裝置”上部不可伸縮的直角葉輪外殼，存在較大的阻風面積，影響其效率的提高；

(2)“一種垂直軸風力發電的采風裝置”的活動葉片的轉軸在葉片的邊緣，在水平位置時緊挨著下面的固定葉片，因而在風雪或風沙的天氣中容易在活動葉片和固定葉片之間存入雪或沙子造成風力機不能正常工作或加速風力機的損壞；

(3)“一種垂直軸風力發電的采風裝置”沒有自起動設置；

(4)“一種垂直軸風力發電的采風裝置”沒有減速或停機控制設置；

三發明內容

1本發明是一種阻力型風力機，但與典型阻力型風力機不同的是扇葉在迎風位置與阻風位置的面積產生了很大的變化，其比值可達到幾百比一。阻力型風力機的推力與其迎風面積成正比，空氣阻力與阻風面積成正比。因此，本發明的轉動力矩和最高轉速都比典型的阻力型風力機高得多。

具體實施(見圖1)是在風力機垂直軸(8)上對稱安裝了四個扇葉框架(1)，在扇葉框架(1)內有豎起的成一橫排間隔安裝的多個隔板(2)和活門(3)，最里面靠近風力機垂直軸(8)的活門(3)變成加寬活門(7)。在風和離心力的作用下，迎風面積大且活門(3)和加寬活門(7)(參見圖3、圖4)寬側迎風的扇葉的活門因為受到關閉的力，與隔板接觸形成最大阻風面積，而迎風面積大且活門(3)和加寬活門(7)窄側迎風的扇葉的活門因為受到打開的力，與隔板平行，形成最小阻力面積。因而使風力機產生較大的轉動力矩而轉動。

2采用活門轉軸偏心結構(見圖3、圖4)，活門(3)和加寬活門(7)的軸線既不在最邊緣處，也不在中心線位置(見圖3)，這達到兩個目的：(1)這使得隔板與活門在互相平行時能分開一定距離，使風能從二者之間通過，產生了抗風雪和風沙功效；(2)用相同的半徑可以轉動更大面積的活門，增加了風力機的效能。

3無附加控制機構，實現自起動。

具體實施是四個框架都有微小的上揚角度(見圖1)，使活門在靜止時因重力作用而處于半開狀態。在風的作用下，迎風面積大且活門(3)和加寬活門(7)(參見圖3)寬側迎風的扇葉的活門受到風吹動與隔板接觸形成最大迎風面積，而迎風面積大且活門窄側迎風的扇葉的活門(3)和加寬活門(7)被風吹到與隔板平行位置，形成最小阻力面積。因而使風力機實現自啟動功能。

4在轉動過程中，機構自行控制，產生持續的轉動力矩和轉動。

具體實施是當扇葉框架(1)轉到側面迎風時，活門(3)及加寬活門(7)寬側伸出扇葉框架(1)外的部分受到風吹而發生轉動并與隔板接觸，因而接受到風的推力產生轉動力矩；當扇葉將轉出做功位置時，加寬活門(7)伸出部分被風從背后吹到而產生轉到與活門限位板(6)接觸，并與隔板(2)平行位置的力，再加上離心力和空氣阻力的合力作用，活門(3)和加寬活門(7)回到與隔板平行位置，形成自行控制。

5采用了活門動幅控制器，可按要求調節活門的開啟幅度，以控制發電功率。

具體實施(見圖3)是活門動幅控制器(4)由微型電機驅動，而微型電機可由電腦或外接搖控裝置控制其動作，限制活門協動板的活動范圍。當活門協動板(5)的頂桿在最短位置時，活門(3)和加寬活門(7)的動作幅度最大，而活門協動板(5)的頂桿在最長位置時，活門(3)和加寬活門(7)被限制在與隔板平行位置，則風力機迎風面積與阻風面積相同，轉動力矩消失，可以輕松實現停機。當活門協動板(5)的頂桿在最短與最長之間的某個位置時，活門則打開相應的角度，實現減小轉動速度的目的。

6采用了活門協動板，起到三個作用：(1)限制了活門的無序抖動，使一個框架內的活門動作一致；(2)增大活門靜止時在重力作用下的關閉角度，增加自起動傾向；(3)與活門動幅控制器一起控制活門的開啟角度，起到降低轉速和停機的作用。

四附圖說明

圖1為結構示意圖；

圖2為俯視圖；

圖3為活門結構示意圖；

圖4為加寬活門結構示意圖。