專利名稱：升力阻力混合型垂直軸風輪的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種垂直軸風輪，尤其是一種用于垂直軸風力機 上的垂直軸風輪。
背景技術：
風力機是風力發(fā)電系統(tǒng)的動力源，它將風能轉化為機械能，進而 推動發(fā)電機發(fā)電。風力機按結構形式大體上分為水平軸和垂直軸兩 種。水平軸風力機發(fā)展較完善，由于其具有較高的效率而作為當今主 流的風力機類型得到了廣泛的應用。然而由于水平軸風力機安裝難度 高、投資成本大且不便移動等缺點，它的使用目前往往主要限于并網 發(fā)電中，而對于一些小型離網型發(fā)電系統(tǒng)中，目前使用最為廣泛的仍 是垂直軸風力機。
按葉片工作原理，垂直軸風力機又主要有兩種類型，分為升力型 垂直軸風力機和阻力型垂直軸風力機。升力型垂直軸風力機的葉片常
為機翼型，當來流橫掠機翼時由于Magnus效應會產生由機翼壓力面 指向吸力面的一個升力，這個升力即構成為推動升力型垂直軸風輪旋 轉的主要推動力。典型的阻力型垂直軸風力機的風葉往往采用圓弧型 葉片，當氣流沖擊風葉受到圓弧型葉片的阻擋力，這個力的反作用力 即構成為阻力型垂直軸風力機旋轉的主要推動力。
由于升力型垂直軸風力機具有良好的氣動力學繞流特性，其尖速比及風能利用率均高于對應的阻力型垂直軸風力機。但是升力型垂直 軸風力機也具有其致命缺陷自啟動性能差；較高的尖速比導致了其 較大的氣動噪聲等。然而這些致命缺陷正是阻力型垂直軸風力機上所 沒有的，但制約阻力型垂直軸風力機推廣應用的一個主要原因是其較 低的風能利用效率。
因此，若能將兩種風力機的風輪有機地結合，則可構造出既有升 力效應又有阻力作用的混合型風力機，它可以揚升力型垂直軸風力機 之長，避阻力型垂直軸風力機之短。但目前尚未見任何與此相關的報 道。
發(fā)明內容
本實用新型是要提供一種升力阻力混合型垂直軸風輪，其目的 在于克服現有技術中，升力型垂直軸風力機自啟動性能差與阻力型垂 直軸風力機的風能利用率低的缺點，該軸風輪將升力型風力機中的升 力型葉片與阻力型風力機中阻力型葉片相結合，從而提高了垂直軸風 輪的整體效能。
為實現上述目的，本實用新型的技術方案是 一種升力阻力混合 型垂直軸風輪，包括升力型葉片，阻力型葉片，上下蓋板，旋轉軸， 其特點是i上下蓋板間沿周向等距安裝有升力型葉片和阻力型葉片； 升力型葉片為機翼葉型，阻力型葉片為圓弧葉型；阻力型葉片的中弧 線長度是升力型葉片中弧線長度的一半，且其中弧線形狀與對應升力 型葉片中弧線的前半段形狀相同；升力型葉片與阻力型葉片交替排 列。本實用新型與現有技術相比具有如下有益效果
1. 本實用新型中，升力型葉片所具有的升力效應，使其比純阻力 型垂直軸風輪具有更高的尖速比，從而有效提高了其風能利用效率。
2. 本實用新型中，阻力型葉片所具有的阻力效應，使其自啟動性 能較純升力型垂直軸風輪有顯著提高。


圖1是本實用新型的主視圖； 圖2是圖1的俯視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型加以詳細說明。但本實施例 并不用于限制本實用新型，凡是采用本實用新型的相似結構及其相似 變化，均應列入本實用新型的保護范圍。
如圖l， 2所示，本實用新型的升力阻力混合型風輪，包括升力 型葉片l，阻力型葉片3。
上下蓋板7上等間距的安裝有升力型葉片1和阻力型葉片3;阻 力型葉片3中弧線4長度是升力型葉片1中弧線2長度的一半，并且 阻力型葉片3中弧線4的形狀與升力型葉片1中弧線2的前半段形狀 完全相同；升力型葉片l與阻力型葉片3交替排列。上下蓋板7和旋 轉軸5構成傳動裝置的基本結構。
來流流過升力型葉片1時，由于Magnus效應，在具有機翼形狀 的升力型葉片1上產生氣動升力，該升力由升力型葉片1的凹面指向 凸面，從而推動風輪沿旋轉方向6旋轉。這種升力的推動能使風輪的尖速比得到顯著提高。
與此同時，來流沖擊在阻力型葉片3時，葉片對氣流產生阻力， 該阻力的反作用力的方向正好是自阻力型葉片3圓弧的凹面指向圓 弧的凸面，也能為風輪起到沿旋轉方向6的有效推動作用。
當風輪啟動時，由于轉速較低，升力型葉片1上的升力尚不足以 推動風輪旋轉，但阻力型葉片3上的氣流阻力對葉片的反作用力卻以 足夠大，從而能推動風葉開始旋轉，這樣使本風輪的自啟動性得到顯 著提高。
權利要求1.一種升力阻力混合型垂直軸風輪，包括升力型葉片(1)，阻力型葉片(3)，上下蓋板(7)，其特征在于所述上下蓋板(7)之間沿周向等間距地安裝有升力型葉片(1)和阻力型葉片(3)；升力型葉片(1)為機翼葉型，阻力型葉片(3)為圓弧葉型。
2. 根據權利要求1所述的升力阻力混合型垂直軸風輪，其特征在于所述阻力型葉片(3)的中弧線(4)長度是升力型葉片(1)中弧線 (2)長度的一半，且其中弧線(4)形狀與對應升力型葉片(1)中 弧線(2)的前半段形狀相同。
3. 根據權利要求1所述的升力阻力混合型垂直軸風輪，其特征在于所述升力型葉片(1)與阻力型葉片(3)交替排列。
專利摘要本實用新型涉及一種升力阻力混合型垂直軸風輪，包括升力型葉片，阻力型葉片，上下蓋板，旋轉軸，上下蓋板間沿周向等距安裝有升力型葉片和阻力型葉片；升力型葉片為機翼葉型，阻力型葉片為圓弧葉型；阻力型葉片的中弧線長度是升力型葉片中弧線長度的一半，且其中弧線形狀與對應升力型葉片中弧線的前半段形狀相同；升力型葉片與阻力型葉片交替排列。本實用新型的優(yōu)點是升力阻力混合型垂直軸風輪的尖速比高于相應的純阻力型垂直軸風輪，從而使其具有較高的風能利用效率；升力阻力混合型垂直軸風輪的自啟動性能明顯優(yōu)于相應的純升力型垂直軸風輪。
文檔編號F03D3/06GK201358887SQ20092006876
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月12日 優(yōu)先權日2009年3月12日
發(fā)明者王企鯤, 童正明 申請人:上海理工大學