[實用新型]一種垂直軸風力機

有效

• 申請號: 201721846998.2
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN208486978U
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 趙海濤;趙海林;黃曉晨;張鳳梅
• 申請（專利權）人: 北京安鼎興科科技有限公司
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D3/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

本實用新型公開了一種垂直軸風力機，屬于風能資源利用領域。本實用新型包括風力機葉片，風力機中心主軸，風力機上、下輪轂，其中葉片一側有轉軸，輪轂包括外圈、鈑金結構以及中心軸孔。該垂直軸風力機將各葉片置于風力機輪轂上，輪轂固定于中心軸兩端。該風力機設計簡單，上、下輪轂結構，可以很好地控制整體風力機的穩定性，并且該實用新型風能利用率高，啟動力矩大，無“死點”，適用于當前各種風力資源開發地區，并適用于部分風力資源開發價值較低的區域。

技術領域

本實用新型屬于風能資源利用領域，具體涉及一種垂直軸風力機。

背景技術

隨著石油、煤炭等傳統能源儲備的日趨減少，人們面臨嚴峻的能源危機，這極大地刺激了風力發電技術的研究和發展，包括風能在內的可再生能源則是應對挑戰的重要策略，它將使人類成功的擺脫化石燃料的栓桔。近年來，風力發電技術得到各國政府的高度重視，具體表現為：風電裝機容量的高速增長和風電標準的不斷完善：新型的風力發電機不斷涌現，并被廣泛的應用和推廣。垂直軸風力發電機是一種新型的風力發電機，其啟動性好、適合任意風向，因此其對風能的利用率得到了大大提高，被各國廣泛關注。

當前垂直軸風力發電機各葉片通過各種方式固定在風力機中心軸上，其工作原理可分為兩個主要類型，一類是是利用空氣動力的阻力做功，典型的結構是S型風輪(如圖1)，它由兩個軸線錯開的半圓柱形組成，其優點是起動轉矩較大，缺點是由于圍繞著風輪產生不對稱氣流，從而對它產生側向推力。對于較大型的風力機，由于受偏轉與極限應力的限制，采用這種結構形式是比較困難的。另一類是利用翼型的升力做功，最典型的是達里厄(Darrieus)型風力機(如圖2-圖6)，不僅葉片弦寬較小、葉片數量2-3個，因此啟動性能差，需要借助其它手段啟動，但最大的缺陷在于由于葉片的連接結構形式，風力機無法實現氣動限速，因此強風時就無法運轉，否則風力機極易解體，如果作為并網型風力機，應用范圍較窄，但優點是無需塔架，風力機結構簡單、成本低；其次，H型垂直風力機，葉片數量少，啟動時有“死點”位置，葉片多時，由于該型風力機在各個水平方向截面的力矩都很小，因此該類風力機如果葉片弦寬又較小時需要很高的啟動風速，而且該型風力機葉片連接方式使葉片攻角無法改變，因此也就無法實現氣動超速控制，一般僅能用卸載電阻做超速控制，不利于向大、中型方向發展。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對傳統利用空氣動力阻力運行的垂直軸風力機設計復雜，而利用翼型的升力做功的垂直軸風力機啟動性能差等缺陷，根據空氣動力學原理，提出了一種將各風力機葉片轉軸置于風力機輪轂上，輪轂固定于風力機中心主軸上，不僅設計簡單，加工方便，其有效迎風面積最大能達到其風力機與風向截面的50％左右，并且沒有死點位置，適合任意風向。

本實用新型采用的技術方案為：一種垂直軸風力機，包括風力機葉片，風力機中心主軸，風力機上、下輪轂，其中葉片一側有轉軸，輪轂包括外圈、鈑金結構以及中心軸孔，風力機葉片通過位于葉片一側的轉軸與風力機上、下輪轂相連；風力機上、下輪轂的中心位置處與風力機中心軸固定，風能利用設備可接于中心軸底端，當輪轂帶動風力機中心軸旋轉時，中心軸同時也帶動風能利用設備工作。

其中，該風力機葉片數目可以根據具體需求設計大于2個，其中心軸形狀要滿足在逆風處與葉片構成固定結構。

其中，中心軸兩端當非焊接和粘結情況下，截面為非圓形，中心軸中部與葉片數相匹配的突出部分，便于葉片與中心軸和上下輪轂的穩定配合。

其中，上、下輪轂包括外圈、鈑金結構以及中心軸孔，外圈為圓形，具有一定厚度，厚度根據風力機功率要求進行調整，上、下輪轂外圈有軸孔，軸孔位置在鈑金結構凸出部分的延長線上，并且上、下輪轂外圈的軸孔能夠保證在同一軸線上；鈑金結構部分，位于鈑金結構的中部有一定的突出部分，其位置與中心軸的突出部分吻合，上、下輪轂的鈑金突出部分與中心軸中部突出部分以及葉片轉軸構成一固定結構；中心孔與中心軸兩端截面相一致。