[發明專利]垂直軸風輪和風力發電機

在審

• 申請號: 201810235311.4
• 申請日: 2018-03-21
• 公開（公告）號: CN108506161A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 杜龍環;謝凌志
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06;F03D9/25
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

本發明提供一種垂直軸風輪和風力發電機，所述垂直軸風輪，包括葉片、輪轂、連接桿、中心桿，所述連接桿的一端與葉片連接，所述連接桿的另一端連接到輪轂上，所述輪轂的中心與中心桿連接，所述中心軸與葉片平行設置，所述連接桿能夠調節所述垂直軸風輪的半徑；所述垂直軸風力發電機，包括發電機以及所述的垂直軸風輪，所述發電機的轉軸與所述垂直軸風輪的輪轂通過中心軸連接；本發明具有能夠同時實現快速啟動和高效率的優點。

技術領域

本發明涉及風力發電技術領域，具體涉及一種垂直軸風輪和使用該風輪的風力發電機。

背景技術

風力發電機是把風能轉換為電能的裝置，其中垂直軸風力發電機具有無需裝備調向設備、易于安裝保養維修、機械噪音及空氣噪音較小和葉片結構簡單等優勢。

垂直軸風力發電機的一個重要設計指標是風機實度(solidity)，風機實度的定義式為：σ＝(nc)/R，式中n、c分別為葉片的數量和葉片弦長，R代表風機半徑，通過改變n、c或R最終導致風機實度的改變，對于風機效率會產生明顯的影響。當風機的實度較大，且風機處在低轉速啟動階段時，風機的效率C_p較高，風機的效率是由葉片產生的推動力矩得出，所以也可以間接說明風機推動力矩較大時，啟動速度也相對較快。

當風機實度較大的時候，雖然風機在低轉速時效率較高，啟動速度較快，但是風機的最高效率C_pmax相對于低實度風機顯著偏低。因此，現有技術中的風機無法同時滿足快速啟動和高效率，只能舍棄一個，或是找到一個合理的中間較理想點同時實現相對較快的啟動速度和相對較高的風機的最高效率C_pmax。

發明內容

本發明的目的在于解決上述現有技術中存在的問題，提供一種具有快速啟動和高的最高效率的垂直軸風輪和風力發電機。

為實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案是：

一種垂直軸風輪，包括葉片、輪轂、連接桿、中心桿，所述連接桿的一端與葉片連接，所述連接桿的另一端連接到輪轂上，所述輪轂的中心與中心桿連接，所述中心桿與葉片平行設置，所述連接桿能夠調節所述垂直軸風輪的風機半徑。

優選的，所述連接桿包括外筒、內筒，所述內筒和外筒通過彈簧連接，所述外筒上設置有限位卡槽，所述內筒上設置有與所述限位卡槽相配合的限位卡件。

優選的，所述連接桿為可伸縮液壓棒；所述垂直軸風輪還包括連接桿控制裝置，用于控制所述可伸縮液壓棒的伸縮。

優選的，所述連接桿為可伸縮氣壓棒；所述垂直軸風輪還包括連接桿控制裝置，用于控制所述可伸縮氣壓棒的伸縮。

優選的，所述垂直軸風輪還包括彈簧，所述彈簧的一端連接在輪轂上，另一端連接到連接桿上；所述彈簧和輪轂的連接點位于連接桿和輪轂連接點的上方，所述彈簧和連接桿的連接點不在連接桿的兩端。

優選的，所述連接桿為電動伸縮桿；所述垂直軸風輪還包括連接桿控制裝置，用于控制所述電動伸縮桿的伸縮。

優選的，所述葉片為3-6個，沿輪轂圓周方向均勻分布。

一種垂直軸風力發電機，包括發電機和所述的垂直軸風輪，所述發電機的轉軸與所述垂直軸風輪的輪轂通過中心桿連接。

優選的，所述發電機設置于中心桿底部或中心桿頂端。

本發明的有益效果是：本發明提供的技術方案在風機啟動時，所述連接桿處于收縮狀態，此時風機半徑較小，風機實度較大，能夠使風機快速啟動；當風機轉速增大時，所述連接桿拉伸變長，當風機完全啟動進入穩定發電狀態時，風機半徑相較于啟動時變大，風機實度相比啟動時減小，能夠提高風機效率的最大值C_pmax；本發明提供的垂直軸風輪和風力發電機同時具有快速啟動和高效率的優點。

附圖說明