[發明專利]葉片自動開閉的立軸風力發電機

在審

• 申請號: 201610132279.8
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105673320A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 付紹豪;劉建華;付晶晶
• 申請（專利權）人: 哈密市共創科技發展有限責任公司
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D9/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于風力發電設備技術領域，特別涉及一種葉片自動開閉的立軸風力發電 機。

背景技術

在日趨嚴峻的環保壓力下，可再生能源的大量使用已是大勢所趨，綠色發展是國家發展戰略的核心，不斷增強風力發電是國家產業調整的重點方向，限制煤電或逐步淘汰煤電不僅有政策的需求，還必須有經濟上的優勢，風力發電在成本上也要有與煤電相競爭的能力才行，不僅在風資源的一、二類區域，而且要在三、四類等外區域都有發展潛力才行，國內風力發電規模與風資源的利用水平還有很大的拓展空間。然而我國有一項對風力發電發展不利的指標就是平均棄風率達10.5%，原因在于所在風區網架負荷低；制約風力發電的另一個瓶頸是成本，風電場投資造價高是主要原因。目前我國所采用的風力發電機多為水平軸風力發電機和立軸風力發電機，水平軸風力發電機的功率已經大型化和成熟化，在此基礎上已不能再大幅度降低造價；立軸發電機的研究起步較晚，目前還沒有大型的立軸風機，立軸風力發電機多為阻力型立軸風力發電機，立軸風力發電機的葉片有型、型、型、型，主要考慮是葉片乘風時兜風增大出力，逆風時順風降低阻力，對于固定的阻力型葉片，要增大葉片的面積來增加功率的同時，逆風阻力也隨著增加，為解決這對矛盾，有人提出對葉片進行機械控制的具有葉片開閉功能的阻力型立軸風力發電機。其原理是葉片在乘風區段葉片支架上的數個單葉片閉合形成整體風力板，達到最大乘風出力，而在逆風區段，單個葉片打開形成順風通道，逆風阻力最小化，依次來獲得氣流的最大功率，而機械裝置的投入也增大了立軸風力發電機的成本。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術中存在的不足而提供的一種葉片自動開閉的立軸 風力發電機，實現了葉片的自動開閉，提高了風力發電機的發電效率，減少了成本的投入。

本發明的目的是這樣實現的：一種葉片自動開閉的立軸風力發電機，包括拉線盤 設置在地面、拉線盤上設置拉線、拉線的另一端連接抱箍、抱箍設置在立桿上，其特征在于： 立桿上端設置葉輪軸，葉輪軸上設置上下圓盤，上下圓盤的底面固定葉片支架，葉片支架上 設置風力板，風力板包括兩個葉片和一個轉軸，兩個葉片一個為固定葉片，一個為動葉片， 動葉片繞轉軸轉動，葉片支架的最外端邊線的中心位置設置懸線，懸線的另一端設置在葉 輪軸最上方。

所述的上下圓盤的形狀和質量相同。

所述的葉片支架的形狀和質量相同，葉片等間距分布在上下圓盤上，葉片支架成 對出現。

所述的風力板固定在葉片支架的距離相等，風力板在葉片支架上的位置相同，風 力板數量由葉片支架的長度確定。

所述的固定葉片與動葉片的形狀和質量相同。

所述的固定葉片之間的距離小于動葉片的寬度。

在一定轉角范圍內同氣流的作用與自身離心力的作用相配合的動葉片自動轉動， 形成乘風區內動葉片關閉，逆風區內動葉片打開，從而實現風力板在乘風區的最大出力，在 逆風區的最小阻力，使得風力發電機獲得有效的風功率提取。葉片自動開閉的立軸風力發 電機的功率簡化推算如下：

葉片在乘風區段內的受風動能阻力及附加阻力求算如下：

1、氣流單位質量對葉片上的動能傳遞的壓力可用下式表達：

其中：為風速

R=8.31

2、單位氣流質量在兜風單位體積內動能的附加壓力為：

3、乘風區內葉片板受到正面與背面的氣壓差計算式為：

4、葉片在乘風區內任意位置上受到單位質量氣流的壓力：

式中：為乘風區內風力板與氣流方向的夾角。

乘風區內葉片面積上的質量流及葉片受到質量流的壓力；

乘風區氣流的質量流：

式中：

H為板高，R為葉輪半徑。

5、乘風區內葉片受到的質量流的壓力：

6、乘風區內風力板（一組葉片）對軸的力矩：

式中：r為矢徑，，為風力板到軸的平均半徑。

7、乘風區內單個風力板的功率

式中：

單個風力板在乘風區內的平均功率求算：

令：則：，