[發明專利]垂直軸風力機柔性可伸縮輔助葉片機構

有效

• 申請號: 201410259101.0
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104018985B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 李巖;和慶斌;吳志誠;白音巴特爾;白榮彬
• 申請（專利權）人: 東北農業大學
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于風力機，涉及一種裝配在垂直軸風力機上的柔性可伸縮輔助葉片機構。

背景技術

垂直軸風力機以其工作原理可以分為阻力型和升力型兩種。其中，Savnious風力機和Darrieus風力機分別為阻力型和升力型風力機的典型代表。阻力型風力機啟動性好，但在高尖速比下，風能利用效率較低，升力型風力機在高尖速比下風能利用效率較高，但啟動性較差，尤其在低風速條件下較難實現自啟動。為解決垂直軸風力機啟動性與風能利用效率之間的矛盾，大量研究者對其進行了研究。

為改善升力型風力機的啟動特性，主要有兩種典型的方法。第一種是將升力型與阻力型直接組合，利用阻力風輪在低尖速比下能夠產生較大扭矩的特點，實現升力型風力機的啟動。如實用新型專利200920261028.5“升阻力混合型垂直軸風力機”；第二種是改變葉片結構，采用活固葉片來增加升力型風力機的啟動性能。如200580010262.5“垂直軸風車機風車用葉片”、201210011801.9“一種垂直軸風力機’。但這兩種方法在實際應用中都存在一些問題。

第一種方法雖然有效改善了風力機的自啟動特性，但隨著尖速比的增大，阻力風輪逐漸轉變為風力機的負載，進而降低了整機在額定工作狀態下的風能利用效率。第二種方法與第一種方法比較，實現形式不同，但原理均為在順風側阻力做功，逆風側升力做功。該方法需要活固葉片在每一個旋轉周期內完成一次開合，這使得風力機的震動增加，且固定葉片和活動葉片間的湍流現象加劇，惡化了葉片的受力環境，提高了對葉片高度和強度的要求，實用性不強。

發明內容

本發明的目的在于改善阻力型風力機高轉速下風能利用效率低，升力型風力機啟動性差的問題。提供一種升、阻復合型垂直軸風力機柔性可伸縮輔助葉片機構。

本發明是通過以下技術方案實現的：

垂直軸風力機柔性可伸縮輔助葉片機構，在主軸上從上到下依次固裝上法蘭和下法蘭，在所述上法蘭和下法蘭上分別固裝上橫梁和下橫梁，在上、下橫梁的外端部上分別固裝主葉片，在所述上、下橫梁側部上、位于主葉片與主軸之間部位處固定配裝副葉片，在副葉片的最大厚度部位處立向開設圓柱孔，卷筒可轉動地插裝在副葉片的圓柱孔內，在卷筒筒徑內的上、下側部上分別依次固裝固定栓和軸承套，固裝軸承的固定軸分別插入固裝在上下橫梁的兩側部位上，所述固定軸插配在軸承套和卷筒腔內，所述軸承與軸承套固裝配合；扭力彈簧套裝在固定軸上，所述扭力彈簧的兩端部分別與固定栓和固定軸固接，在所述副葉片側壁上沿立向設有條形通孔，柔性輔助葉片的一端部通過副葉片上的條形通孔與卷筒連接，在所述柔性輔助葉片的另一端部上固裝剛性配重條，所述剛性配重條的上、下端部分別插配在上、下橫梁上的限位滑槽內，在上橫梁和下橫梁相對應部分上分別可轉動地安裝繞線輪，平面渦卷彈簧的兩端分別連接在上橫梁或下橫梁和繞線輪上，拉線兩端分別連接在剛性配重條和繞線輪上，所述柔性輔助葉片與副葉片中心線間夾角α為45°～75°，所述柔性輔助葉片的數量為2～6個。

本發明的優勢在于：本發明在低轉速下，柔性輔助葉片伸展，與副葉片構成的阻力風輪為風力機提供較大的驅動力矩，帶動風力機加速；在高轉速下，柔性輔助葉片縮回，副葉片恢復完整，為風力機提供一定的驅動力矩。本發明降低了風力機的啟動風速，增加了風力機啟動速度，同時提高了高尖速比下的風能利用效率，具有結構設計新穎、風能利用科學合理、適應能力強、使用可靠、自動化程度高的特點，應用前景廣闊。

附圖說明

圖1是垂直軸風力機柔性可伸縮輔助葉片機構總體結構三維示意圖；

圖2是柔性輔助葉片伸縮機構示意圖；

圖3是圖2的俯向視圖。

圖中標號說明：1、主軸，2、下橫梁，3、下法蘭，4、上法蘭，5、上橫梁，6、主葉片，7、副葉片，8、柔性輔助葉片，9、剛性配重條，10、限位滑槽，11、拉線，12、繞線輪，13、卷筒，14、固定栓，15、扭力彈簧，16、軸承套，17、軸承，18、固定軸，19、平面渦卷彈簧。

具體實施方式