專利名稱：自張合折疊葉垂直軸風車的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于風力發(fā)電機的主要裝置，具體涉及一種自張合折疊葉垂直軸風車。
二背景技術：
目前，已有的風力發(fā)電方式主要有水平軸風車發(fā)電與垂直軸風車發(fā)電兩種。水平軸風車的風葉軸在水平方向，目前的絕大多數(shù)風車都屬此類。垂直軸風車的風葉軸在豎直方向。在二十世紀二十年代即出現(xiàn)了幾種垂直軸風車發(fā)電方式，但至今應用仍不很廣泛。水平軸風車發(fā)電雖然具有技術成熟，轉速較高，扭矩可調的優(yōu)點，但是存在需要復雜的風向跟蹤機構，需要很高的塔架等缺點?，F(xiàn)有的垂直軸風車發(fā)電可直接利用任何方向的風力，結構簡單、可靠適應性強、建造成本較低，但技術還不夠成熟，大多數(shù)類型能量轉化率較低?，F(xiàn)有的垂直軸風車有幾種類型φ型、△型、S型等。最具代表性的φ型垂直軸風車發(fā)電是1925年法國人達里厄(G.J.M.Darrieus)實用新型的。我國80年代初曾與德國合作試制過20千瓦的Φ型風力發(fā)電機組，后因運行情況不佳而停止。S輪型風車發(fā)電是1924年芬蘭人薩沃紐斯(Savonius)實用新型的，它是一種阻力型風車，盡管氣動性能不如Φ型風車發(fā)電，但制造容易，起動快，低速風也能運行。最簡單的是利用舊汽油桶對剖，安裝在一根垂直軸上，外形呈S狀，但逆風面阻力很大，效率不高。
三、實用新型內(nèi)容本實用新型旨在解決風車結構過于復雜，需要較高的塔架，啟動風速較高，效率較低等技術問題。
本實用新型采用的技術方案是一種自張合折疊葉垂直軸風車，它由風葉1，風葉連桿2，動葉構件3，動葉折疊裝置4，中座5，風葉連桿連接器6，彈性膜7，限位器8，動葉連接機構9和中軸10組成，中軸10上端設置中座5，中座5上設置有2個動葉折疊裝置4和限位器8，動葉折疊裝置4由2個動葉構件3組成，動葉構件3由風葉1和風葉連桿2組成，風葉連桿2的兩端設置有風葉1，2個動葉構件3通過軸承上下平行設置在中座5上且與中軸10垂直，風葉連桿2上設置有動葉連接機構9，風葉連桿2之間設置有風葉連桿連接器6，風葉1下緣設置有彈性膜7，風葉連桿2之間的間隙為導風槽，其面積等于風葉面積的1-10％。風葉的形狀與蝴蝶的翅膀形狀相似，遠軸一端面積大，近軸一端面積小。動葉折疊裝置4以風葉連桿2所在直線為軸，兩片風葉1各自所在半平面所成的二面角為90-150度。動葉連接機構9是嚙合的兩對齒輪或齒形帶。中軸10上設置有交錯相疊兩組以上的動葉折疊裝置4。自張合折疊葉垂直軸風車，由兩根以上的中軸10組成。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有以下有益效果1、投入低結構簡單，制造方便，無復雜、昂貴的曲面風葉和風向跟蹤機構。同時，動葉連桿的支持作用，以及風車的低轉速大扭矩設計，使風葉對材料的要求下降。安裝方便，本實用新型可使用較低的塔架來支撐。不論功率大小，從幾瓦至幾千瓦均可應用幾米高的塔架。大功率的巨型風車，也可由通用設備完成施工作業(yè)，很大程度降低了工程難度和整體造價。維護容易，風車產(chǎn)生的力可直接傳遞至地面位置，發(fā)電機及其它相關機件可在塔架底部安置，可方便地進行維護作業(yè)。應用了自張合折疊葉垂直軸風車的風力發(fā)電機的總成本估計可以減少40％以上，因為塔架的高度減低可節(jié)省20％以上的成本；省去風向跟蹤機構可減少10％的成本；地面安置發(fā)電機，易于安裝、維修和保養(yǎng)，可進一步節(jié)約費用15％。
2、產(chǎn)出高風能利用率高，單風車受風面積大，采用復風車與風車列陣結構后，可進一步提高其對風能的利用率。低轉速、大扭矩的設計也進一步提高了轉化效率。
3、可靠性高其結構簡單，可有效捕捉任何方向的風能，無需復雜、昂貴的風向跟蹤機構，即可有效工作。
4、適應性強由于塔架可以很低，因此應用自張合折疊葉垂直軸風車結構的發(fā)電機可建造在平原、丘陵、海岸、島嶼或豎直安裝在峽谷等不同地形的多風地帶。由于整體結構受風作用的傾覆力矩小，發(fā)電系統(tǒng)甚至可以安裝在建筑物頂部。
四

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是圖1中沿AA剖面線的剖視圖；圖3是動葉折疊裝置的結構示意圖。
五具體實施方式
一種自張合折疊葉垂直軸風車，它由風葉1，風葉連桿2，動葉構件3，動葉折疊裝置4，中座5，風葉連桿連接器6，彈性膜7，限位器8，動葉連接機構9和中軸10組成，中軸10上端設置中座5，中座5上設置有2個動葉折疊裝置4和限位器8，動葉折疊裝置4由2個動葉構件3組成，動葉構件3由風葉1和風葉連桿2組成，風葉連桿2的兩端設置有風葉1，2個動葉構件3通過軸承上下平行設置在中座5上且與中軸10垂直，風葉連桿2上設置有動葉連接機構9，即嚙合的兩對齒輪，風葉連桿2之間設置有風葉連桿連接器6，使連桿保持固定距離。風葉1下緣設置彈性膜7，在微風條件下，成對的上下兩風葉彈性膜靠彈力相閉合，以充分利用風力；在強風條件下，上下彈性膜在風壓的作用下分離，以增強風機的穩(wěn)定性。風葉連桿2之間的導風槽面積等于風葉面積的10％，其作用與降落傘上的導風孔相同，可使風機運行更加平穩(wěn)。動葉折疊裝置4以風葉連桿2所在直線為軸，兩片風葉1各自所在半平面所成的二面角為120度。風葉的形狀與蝴蝶的翅膀形狀相似，遠軸一端面積大，近軸一端面積小，以減小風機的啟動風速，翼尖外緣為由圓弧、直線、折線組成的曲線，以減小由空氣漩渦引起的翼尖阻力。風葉的近、遠軸翼緣設置有用來減小切風音的尖角。
當自張合折疊葉垂直軸風車受到單向風力作用時，逆風一側的上下2個風葉1折疊至最小受風面積，順風一側張開至最大受風面積，產(chǎn)生一個較大的合力矩，使風機運行。在受風進行動葉動作時，動葉構件3兩側的風葉產(chǎn)生的力矩方向相同，協(xié)同作用使風車動葉動作更加順暢。兩個動葉構件3之間的動葉連接機構9類似于圓規(guī)，使上下兩葉都能同時相對于水平面張開相同的角度。這種結構的意義在于a、使葉片折疊時處于與風向平行的水平方向；b、在葉片開合時，使兩個動葉構件3的重力勢能變化量相等，系統(tǒng)的重力勢能改變量始終為零，即可在很小的風力下完成動葉動作(無論葉片自重大小)。
將一對動葉折疊裝置4彼此垂直地裝在同一個中座5上，便構成了一個單風車結構；將幾個單風車結構交錯相疊，以中座連接起來，便構成了復風車結構，可使單個風車產(chǎn)生的力矩增大，以增高單風車的功率，提高效率和投入產(chǎn)出比。同時，由于單風車交錯相疊，可使整體處在不同旋轉位置時受到的風力趨于平均，讓風機工作更平穩(wěn)，并可節(jié)省空間；將幾個單風車或復風車平行排列于同一平面上，以鏈條或其他聯(lián)動機構聯(lián)動并共同作用于同一發(fā)電機，便構成了風車列陣結構，可使單機功率進一步增高，風機發(fā)電效率更高。
權利要求1.一種自張合折疊葉垂直軸風車，它由風葉(1)，風葉連桿(2)，動葉構件(3)，動葉折疊裝置(4)，中座(5)，風葉連桿連接器(6)，彈性膜(7)，限位器(8)，動葉連接機構(9)和中軸(10)組成，其特征是中軸(10)上端設置有中座(5)，中座(5)上設置有2個動葉折疊裝置(4)和限位器(8)，動葉折疊裝置(4)由2個動葉構件(3)組成，動葉構件(3)由風葉(1)和風葉連桿(2)組成，風葉連桿(2)的兩端設置有風葉(1)，2個動葉構件(3)通過軸承平行設置在中座(5)上且與中軸(10)垂直，風葉連桿(2)上設置有動葉連接機構(9)，風葉連桿(2)之間設置有風葉連桿連接器(6)，風葉(1)下緣設置有彈性膜(7)，風葉連桿(2)之間的導風槽面積等于風葉面積的1-10％。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種自張合折疊葉垂直軸風車，其特征是風葉的形狀與蝴蝶的翅膀形狀相似，一端面積大，另一端面積小。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種自張合折疊葉垂直軸風車，其特征是動葉折疊裝置(4)以風葉連桿(2)所在直線為軸，兩片風葉(1)各自所在半平面所成的二面角為90-150度。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種自張合折疊葉垂直軸風車，其特征是動葉連接機構(9)是嚙合的兩對齒輪或齒形帶。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種自張合折疊葉垂直軸風車，其特征是中軸(10)上設置有交錯相疊兩組以上的動葉折疊裝置(4)。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種自張合折疊葉垂直軸風車，其特征是由兩根以上的中軸(10)組成。
專利摘要本實用新型涉及一種自張合折疊葉垂直軸風車，它由風葉(1)，風葉連桿(2)，動葉構件(3)，動葉折疊裝置(4)，中座(5)，風葉連桿連接器(6)，彈性膜(7)，限位器(8)，動葉連接機構(9)和中軸(10)組成，其特征是中軸(10)上端設置有中座(5)，中座(5)上設置有2個動葉折疊裝置(4)和限位器(8)，動葉折疊裝置(4)由2個動葉構件(3)組成，動葉構件(3)由風葉(1)和風葉連桿(2)組成，動葉構件(3)通過軸承平行設置在中座(5)上且與中軸(10)垂直，風葉連桿(2)上設置有動葉連接機構(9)，風葉連桿(2)之間設置有風葉連桿連接器(6)，風葉(1)下端設置彈性膜(7)，風葉連桿(2)之間的導風槽面積等于風葉面積的1－ 10％。本實用新型制造簡單，安裝方便，維護容易，可以大幅度的降低成本，風能利用率高，可靠性高，適應性強。
文檔編號F03D9/00GK2881139SQ200520125358
公開日2007年3月21日 申請日期2005年12月1日 優(yōu)先權日2005年12月1日
發(fā)明者晁然 申請人:晁然