[實用新型]一種各向多葉片垂直軸風力機

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721847006.8
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN208486979U
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)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
• 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各向多葉片垂直軸風力機，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(wěn)定性，在各葉片方向上可以由多個葉片組合而成，大大降低了葉片工作時的軸向力，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(fā)地區(qū)，并適用于部分風力資源開發(fā)價值較低的區(qū)域。

技術領域

本實用新型屬于風能資源利用領域，具體涉及一種各向多葉片垂直軸風力機。

背景技術

隨著石油、煤炭等傳統(tǒng)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(fā)電技術的研究和發(fā)展，包括風能在內的可再生能源則是應對挑戰(zhàn)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(fā)電技術得到各國政府的高度重視，具體表現(xiàn)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(fā)電機不斷涌現(xiàn)，并被廣泛的應用和推廣。垂直軸風力發(fā)電機是一種新型的風力發(fā)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(fā)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(yōu)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(shù)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(xiàn)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(yōu)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(shù)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(xiàn)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(fā)展。

實用新型內容

本實用新型的目的是針對傳統(tǒng)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(jù)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，各方向由多個葉片組成，大大減小了單個葉片旋轉產生的巨大軸向力，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：一種各向多葉片垂直軸風力機，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，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，該垂直軸風力機在各葉片方向上可以由多個葉片組合而成，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，該風力機主葉片由多個子葉片組成，葉片數(shù)目可以根據(jù)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(shù)相匹配的突出部分，便于葉片與中心軸和上下輪轂的穩(wěn)定配合。