專利名稱：一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其為一種由升力型葉片與阻力型葉片組合并可做 調(diào)整，實(shí)現(xiàn)特性互補(bǔ)的垂直軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
垂直軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)和水平軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)今風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中的兩大分類，垂直軸 風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)在風(fēng)向改變時(shí)無(wú)需對(duì)風(fēng)，可使風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化等優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)，倍受人們關(guān) 注和研究。垂直軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展演變過(guò)程，出現(xiàn)過(guò)多種形式的風(fēng)機(jī)葉片，而 升力型葉片是諸形式葉片中應(yīng)用比較普遍采用的一種。不過(guò)，采用單一升力型葉片構(gòu)成的 垂直軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)存在兩方面的不足，其一是低風(fēng)速條件下難以啟動(dòng)，為此，人們已經(jīng)研究 出了升力型葉片與阻力型葉片互補(bǔ)的垂直軸風(fēng)機(jī)，即在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸附近設(shè)置阻力型葉片， 在風(fēng)機(jī)外邊緣處設(shè)置升力型葉片，這種風(fēng)機(jī)，在一定程度上拓寬了風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)速范圍的適應(yīng) 性。具體而言，這種風(fēng)機(jī)，一方面能降低風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速。因?yàn)樵陲L(fēng)速較低情況下，升力型 葉片幾乎不起作用，而阻力型葉片則能接受到風(fēng)動(dòng)力，進(jìn)而克服風(fēng)機(jī)慣性，使風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，而 風(fēng)機(jī)一旦啟動(dòng)，升力型葉片即能發(fā)揮其作用。但是這種阻力型葉片和升力型葉片位置固定 不變的風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)，雖然能降低風(fēng)機(jī)啟動(dòng)所需要風(fēng)速，但對(duì)于高風(fēng)速條件下，仍難以使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)軸轉(zhuǎn)速保持在額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)，因?yàn)樯π腿~片的線速度能達(dá)到風(fēng)速的三至五倍，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn) 動(dòng)軸轉(zhuǎn)速超過(guò)額定轉(zhuǎn)速，一方面會(huì)對(duì)風(fēng)機(jī)造成機(jī)械損壞，即使風(fēng)機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)還不到被強(qiáng) 風(fēng)損壞的程度，但轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速過(guò)高，如果不增加減速機(jī)構(gòu)進(jìn)行減速，就無(wú)法滿足發(fā)電機(jī)最佳 參數(shù)設(shè)計(jì)要求，因?yàn)樽匀粻顟B(tài)下，出現(xiàn)較低風(fēng)速的概率較大，所以發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì)時(shí)一定會(huì) 注重較低風(fēng)速條件下發(fā)電機(jī)的功率輸出。而當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速超出轉(zhuǎn)速上限時(shí)，發(fā)電機(jī)的輸出功 率反而會(huì)下降。為了使垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)能夠在比較寬的風(fēng)速范圍內(nèi)保持額定輸出功率，就必須 使風(fēng)機(jī)在環(huán)境風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速后仍然能保護(hù)較恒定的轉(zhuǎn)速和力矩。風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定輸出 功率與風(fēng)機(jī)額定功率之間存在著相互對(duì)應(yīng)關(guān)系。風(fēng)機(jī)面對(duì)較寬風(fēng)速范圍的自然環(huán)境，若仍 有較恒定功率輸出，這無(wú)疑將會(huì)提高整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的總體效能，同時(shí)也會(huì)降低對(duì)發(fā)電 機(jī)的性能要求，進(jìn)而降低整個(gè)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的成本。針對(duì)這種阻力型葉片與升力型葉片互補(bǔ)的垂直軸風(fēng)機(jī)，如何使風(fēng)機(jī)在較低風(fēng)速情 況下啟動(dòng)？如何使風(fēng)機(jī)在一個(gè)較寬的風(fēng)速范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)速變化范圍小并趨于恒 定？如何使風(fēng)機(jī)具有抗擊強(qiáng)風(fēng)災(zāi)的能力？這些技術(shù)難題正擺在業(yè)內(nèi)人士面前。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型的垂直軸風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，使該風(fēng)力機(jī)既能在較低風(fēng)速 條件下啟動(dòng)，又能在較寬的風(fēng)速范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)較高的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，還能有效降低超高風(fēng)速 對(duì)風(fēng)機(jī)的災(zāi)害性影響。
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，如何根據(jù)風(fēng)速大小變化，以簡(jiǎn)單、可靠調(diào)整機(jī)構(gòu)自 動(dòng)或人為地對(duì)阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或?qū)ψ枇π腿~片阻力面 即受風(fēng)面大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，從而使該垂直軸風(fēng)機(jī)的葉尖速比λ值維持在風(fēng)能轉(zhuǎn)化效 率比較高的理想數(shù)值范圍。我們知道，葉尖速比λ是反映風(fēng)力機(jī)性能的重要指標(biāo)，也是研究、設(shè)計(jì)風(fēng)力機(jī)的 重要依據(jù)。有關(guān)人士已論證過(guò)，對(duì)于傳統(tǒng)垂直軸達(dá)里厄型風(fēng)力機(jī)葉尖速比值是4時(shí)，垂直軸 達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用效用最佳，此論證結(jié)果表明，風(fēng)力機(jī)葉尖速比值存在一個(gè)最佳比值， 在實(shí)際風(fēng)速會(huì)不斷地發(fā)生變化的條件下，如何使垂直軸風(fēng)力機(jī)的葉尖速比值穩(wěn)定維持在最 佳值附近，無(wú)疑對(duì)提高該垂直軸風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用效率有利。本發(fā)明正是通過(guò)實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地調(diào) 整阻力型葉片相對(duì)于升力型葉片的位置或通過(guò)調(diào)整阻力型葉片自身受風(fēng)面積的大小來(lái)使 整個(gè)風(fēng)機(jī)的葉尖速比值始終穩(wěn)定在其風(fēng)能利用效用最佳的理想比值附近。同時(shí)，本發(fā)明阻 力型葉片可調(diào)整技術(shù)方案的理論意義，即是使本發(fā)明垂直軸風(fēng)力機(jī)的葉尖速比值成為可調(diào) 整參數(shù)，這對(duì)于垂直軸風(fēng)力機(jī)低風(fēng)速啟動(dòng)(葉尖速比值接近或等于1)和超高風(fēng)速抗風(fēng)災(zāi) (葉尖速比值接近或等于1)均起到了積極而有效的作用。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案是該升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直 軸風(fēng)力機(jī)的組成包括有，升力型葉片、阻力型葉片、支架、轉(zhuǎn)動(dòng)軸，阻力型葉片設(shè)置于該風(fēng)機(jī) 轉(zhuǎn)動(dòng)軸附近的中心部位，升力型葉片設(shè)置于該風(fēng)機(jī)外邊緣處，阻力型葉片和升力型葉片均 以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸對(duì)稱設(shè)置，其特點(diǎn)是，該垂直軸風(fēng)力機(jī)組成中還包括有阻力型葉片調(diào)整機(jī) 構(gòu)，所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向的位置。當(dāng)風(fēng)力機(jī)在低風(fēng) 速環(huán)境下啟動(dòng)時(shí)，調(diào)整阻力型葉片，使其沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向向升力型葉片方向移動(dòng)，以獲得較大 的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，當(dāng)風(fēng)力機(jī)克服慣性啟動(dòng)后，再調(diào)整阻力型葉片，使其回移到緊靠轉(zhuǎn)動(dòng)軸的位 置，使其對(duì)來(lái)風(fēng)阻力為最小，以充足發(fā)揮升力型葉片風(fēng)能轉(zhuǎn)換作用，此時(shí)風(fēng)力機(jī)的葉尖速比 接近理想值。當(dāng)環(huán)境風(fēng)速超過(guò)風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，再調(diào)整阻力型葉片沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向移動(dòng)，移動(dòng) 位置的多少根據(jù)實(shí)時(shí)風(fēng)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，使風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速限制在額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)，此時(shí)風(fēng)力機(jī)仍能 維持一個(gè)穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速和力矩輸出，即阻力型葉片和升力型葉片的共同作用，使此時(shí)風(fēng)力機(jī) 的葉尖速比值仍處在理想值附近。當(dāng)環(huán)境風(fēng)速繼續(xù)加大，調(diào)整阻力型葉片移動(dòng)至緊挨升力 型葉片處，使其形成最大的對(duì)風(fēng)阻力，即使風(fēng)力機(jī)的葉尖速比值等于1或接近1，從而有效 地避免或降低超強(qiáng)風(fēng)速的災(zāi)害影響。在上述技術(shù)方案中，所述阻力型葉片為螺旋狀阻力葉片，阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào) 整阻力型葉片在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向的位置。在上述技術(shù)方案中，所述阻力型葉片為豎直狀阻力葉片，阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào) 整阻力型葉片在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向的位置。在上述技術(shù)方案中，所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或手搖傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的另一種技術(shù)方案是通過(guò)調(diào)整阻力型葉片受風(fēng)面積 的大小來(lái)調(diào)整阻力型葉片對(duì)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，該升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)組 成包括有，升力型葉片、阻力型葉片、支架、轉(zhuǎn)動(dòng)軸，其特點(diǎn)是，所述阻力型葉片位于靠近升 力型葉片處，阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向位置是不變的，所述的阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào) 整阻力型葉片的風(fēng)面角度。換言之，阻力型葉片能在阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)作用下，圍繞風(fēng)力 機(jī)橫梁做轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而改變阻力型葉片迎風(fēng)面角度，從而改變阻力型葉片對(duì)風(fēng)的阻力，起到調(diào)整該風(fēng)力機(jī)葉尖速比值的作用。當(dāng)風(fēng)力機(jī)在低風(fēng)速環(huán)境下啟動(dòng)時(shí)，調(diào)整阻力型葉片，使其有 較大的迎風(fēng)面積，當(dāng)風(fēng)力機(jī)克服慣性啟動(dòng)后，再調(diào)整阻力型葉片，使其有較小的迎風(fēng)面積， 當(dāng)環(huán)境風(fēng)速超過(guò)風(fēng)力機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，再調(diào)整阻力型葉片，使其有較大迎風(fēng)面積，從而有效降 低風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速，使其轉(zhuǎn)速限定在額定轉(zhuǎn)速之內(nèi)，若環(huán)境風(fēng)速繼續(xù)增加，調(diào)整阻力型葉片，使 其形成最大迎風(fēng)面積，最為有效地降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使風(fēng)力機(jī)避免強(qiáng)風(fēng)的災(zāi)害影響。在上述技術(shù)方案中，所述阻力型葉片為直板狀阻力型葉片，該阻力型葉片位于支 架的上、下橫梁中間，該阻力型葉片的縱軸與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行，該阻力型葉片且靠近升力型 葉片設(shè)置，所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)使該阻力型葉片繞其長(zhǎng)縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變?cè)撟枇π腿~ 片的受風(fēng)面積大小。具體而言，此風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)形式是，阻力型葉片設(shè)置于風(fēng)機(jī)橫梁靠近升力 型葉片處，該阻力型葉片的長(zhǎng)軸線始終與風(fēng)機(jī)支架橫梁垂直，在阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)作用 下，該阻力型葉片的受風(fēng)阻力面能在平行于風(fēng)機(jī)支架上下橫梁所形成的立面和垂直于支架 上下橫梁立面之間轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)該阻力型葉片受風(fēng)阻力面平行于風(fēng)機(jī)支架上下橫梁立面時(shí)，該 阻力型葉片對(duì)風(fēng)阻力最大，能降低風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)該阻力型葉片受風(fēng)阻力面垂直于風(fēng)機(jī) 支架上下橫梁立面時(shí)，該阻力型葉片對(duì)風(fēng)阻力最小，對(duì)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的影響也最小。阻力型葉 片旋轉(zhuǎn)角度的變化，實(shí)際上也對(duì)該風(fēng)力機(jī)葉尖速比值的調(diào)整起到作用。在上述技術(shù)方案中，所述阻力型葉片為弧面狀阻力型葉片，該阻力型葉片位于支 架的上、下橫梁中間，該阻力型葉片的長(zhǎng)縱軸與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行，該阻力型葉片且靠近升力 型葉片，所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)使該阻力型葉片繞其長(zhǎng)縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變?cè)撟枇π腿~片 的受風(fēng)面積大小。具體而言，此結(jié)構(gòu)形式是弧面狀阻力型葉片設(shè)置于風(fēng)機(jī)支架橫梁靠近升 力型葉片處，該阻力型葉片的長(zhǎng)軸線始終與風(fēng)機(jī)支架橫梁垂直，在阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)作 用下，該弧面狀阻力型葉片的凹面能朝向來(lái)風(fēng)方向、也能朝向去風(fēng)方向、還能朝向風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng) 軸或升力型葉片。當(dāng)該阻力型葉片的凹面朝向來(lái)風(fēng)方向時(shí)，該阻力型葉片對(duì)風(fēng)阻力最大，當(dāng) 該阻力型葉片的凹面朝向去風(fēng)方向時(shí)，該阻力型葉片對(duì)風(fēng)阻力較大，當(dāng)該阻力型葉片的凹 面朝向風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸或朝向升力型葉片時(shí)，該阻力型葉片對(duì)風(fēng)阻力最小或較小。在上述技術(shù)方案中，所述阻力型葉片為弧面狀阻力型葉片，該阻力型葉片分別設(shè) 置于支架的上橫梁和下橫梁，該阻力型葉片的長(zhǎng)縱軸與支架橫梁平行，該阻力型葉片靠近 升力型葉片，所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)使該阻力型葉片繞其長(zhǎng)縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變?cè)撟枇π?葉片的受風(fēng)面積大小。此結(jié)構(gòu)具體形式是，風(fēng)機(jī)支架的上下橫梁均設(shè)置有弧面狀阻力型葉 片，且阻力型葉片靠近升力型葉片處，該弧面狀阻力型葉片的凹面能朝向來(lái)風(fēng)方向或去風(fēng) 方向、也能朝向正上方或正下方。當(dāng)該阻力型葉片的凹面朝向來(lái)風(fēng)方向時(shí)，該阻力型葉片對(duì) 風(fēng)阻力最大，當(dāng)該阻力型葉片的凹面朝向去風(fēng)方向時(shí)，該阻力型葉片對(duì)風(fēng)阻力較大，當(dāng)該阻 力型葉片的凹面朝向正上方或正下方時(shí)，該阻力型葉片對(duì)風(fēng)阻力最小或較小。在上述技術(shù)方案中，所述阻力型葉片為弧面狀阻力型葉片，該阻力型葉片分別設(shè) 置于支架的上橫梁和下橫梁，該阻力型葉片的長(zhǎng)縱軸與支架橫梁垂直，該阻力型葉片靠近 升力型葉片處設(shè)置，所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)使該阻力型葉片繞支架上、下橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)，以改 變?cè)撟枇π腿~片的受風(fēng)面積大小。此結(jié)構(gòu)具體而言，該弧面狀阻力型葉片的凹面能朝向來(lái) 風(fēng)方向或去風(fēng)方向，也能朝向正上方或正下方。當(dāng)該阻力型葉片的凹面朝向來(lái)風(fēng)方向時(shí)，該 阻力型葉片對(duì)風(fēng)阻力最大，當(dāng)該阻力型葉片的凹面朝向去風(fēng)方向時(shí)，該阻力型葉片對(duì)風(fēng)阻 力較大，當(dāng)該阻力型葉片的凹面朝向正上方或正下方時(shí)，該阻力型葉片對(duì)風(fēng)阻力最小或較
在上述技術(shù)方案中，所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)存在諸多種方式，如為電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)或手搖傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式還可以加入智能化控制，即將實(shí)時(shí)風(fēng)速參數(shù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處 理后再用以控制阻力型葉片驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)作，使阻力型葉片旋轉(zhuǎn)角度停留或維持在一個(gè)最 佳位置。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)風(fēng)力機(jī)的升力型葉片和阻力型葉片進(jìn)行了系統(tǒng)性、整體性、互 補(bǔ)性考慮，設(shè)計(jì)出通過(guò)阻力型葉片在風(fēng)力機(jī)整體結(jié)構(gòu)中的位置和角度調(diào)整，實(shí)現(xiàn)了對(duì)垂直 軸風(fēng)力機(jī)葉尖速比值的最佳調(diào)整。這一簡(jiǎn)單易行調(diào)整措施，一方面可根據(jù)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)況的實(shí)際 風(fēng)速、密度，設(shè)計(jì)或調(diào)整風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)速，達(dá)到額定風(fēng)速下最佳的采集風(fēng)能效率，解決了風(fēng) 力機(jī)低風(fēng)速啟動(dòng)的問(wèn)題，保持了一定風(fēng)速條件下升力型葉片較高風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)還提 高了升力型葉片采集風(fēng)能風(fēng)速的上限值，使風(fēng)力機(jī)風(fēng)能的風(fēng)速范圍得到進(jìn)一步加寬，使得 風(fēng)能利用率也得到進(jìn)一步提高，此外，還有效降低了超高風(fēng)速(風(fēng)災(zāi))對(duì)風(fēng)力機(jī)的損害影 響。使得整個(gè)風(fēng)力機(jī)升力型葉片和阻力型葉片各自的特點(diǎn)和作用得以有效發(fā)揮和互補(bǔ)。


圖1是螺旋狀阻力型葉片和升力型葉片互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中 的螺旋狀阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸徑向位置可以調(diào)節(jié)變化。圖2是圖1的俯視圖。圖3是直板狀阻力型葉片和升力型葉片互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中 的直板狀阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸徑向位置可以調(diào)節(jié)變化。圖4是圖3的俯視圖。圖5是直板狀阻力型葉片和升力型葉片互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中 直板狀阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸徑向位置不變，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度處在阻力型葉片受風(fēng)面積較大的 狀態(tài)。圖6是圖5的俯視圖。圖7是直板狀阻力型葉片和升力型葉片互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中 直板狀阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸徑向位置不變，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度處在阻力型葉片受風(fēng)面積較小的 狀態(tài)。圖8是圖7的俯視圖。圖9是弧面狀阻力型葉片和升力型葉片互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中 弧面狀阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸徑向位置不變，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度處在阻力型葉片受風(fēng)面積較大的 狀態(tài)。圖10是圖9的俯視圖。圖11是弧面狀阻力型葉片和升力型葉片互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖 中弧面狀阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸徑向位置不變，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度處在阻力型葉片受風(fēng)面積較小 的狀態(tài)。圖12是圖11的俯視圖。圖13是弧面狀阻力型葉片和升力型葉片互補(bǔ)且阻力型葉片受風(fēng)面積可調(diào)整的垂 直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中弧面狀阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸徑向位置不變，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度處在阻力型葉片受風(fēng)面積較大的狀態(tài))圖14是圖13的俯視圖。圖15是弧面狀阻力型葉片和升力型葉片互補(bǔ)且阻力型葉片受風(fēng)面積可調(diào)整的垂 直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中弧面狀阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸徑向位置不變，其轉(zhuǎn)動(dòng)角度處 在阻力型葉片受風(fēng)面積較小的狀態(tài)。圖16是圖15的俯視圖。圖17是弧面狀阻力型葉片和升力型葉片互補(bǔ)且阻力型葉片受風(fēng)面積可調(diào)整的垂 直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中阻力型葉片分為上下兩個(gè)，分別設(shè)置于風(fēng)機(jī)上橫梁和下橫梁， 其轉(zhuǎn)動(dòng)角度處在阻力型葉片受風(fēng)面積較大的狀態(tài)。圖18是圖17的俯視圖。圖19是弧面狀阻力型葉片和升力型葉片互補(bǔ)且阻力型葉片受風(fēng)面積可調(diào)整的垂 直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中阻力型葉片分為上下兩個(gè)，分別設(shè)置于風(fēng)機(jī)上橫梁和下橫梁， 其轉(zhuǎn)動(dòng)角度處在阻力型葉片受風(fēng)面積較小的狀態(tài)。圖20是圖19的俯視圖。以上附圖中，101是升力型葉片，102是阻力型葉片，103是橫梁，104是轉(zhuǎn)軸，105 是彈性裝置，106是升力型葉片，107是橫梁，108是彈簧，109是墊塊，110是彈簧調(diào)整螺釘， 111是升力型葉片質(zhì)量中心，112是限位處，113是線型彈簧，114是片型彈簧，115螺帽，116 是連接軸釘，201是升力型葉片，202是阻力型葉片(處在阻力較小位置上)203是阻力型葉 片位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，204是橫梁，205是轉(zhuǎn)軸，206是電機(jī)，207是阻力型葉片(移動(dòng)到阻力較大 的位置)，301是升力型葉片，302是阻力型葉片(處在阻力較大的角度狀態(tài))，303是阻力 型葉片旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，304是橫梁，305是轉(zhuǎn)軸，306是阻力型葉片(處在阻力較小的角度狀 態(tài))，401是升力型葉片，402是弧板阻力型葉片(處在阻力較大的角度狀態(tài))，403是橫梁， 404是轉(zhuǎn)軸，405是阻力型葉片驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，406是弧板阻力型葉片(處在阻力較小的角度狀 態(tài))，501是升力型葉片，502是阻力型葉片(處在阻力較大的角度狀態(tài))，503是橫梁，504 是轉(zhuǎn)軸，505是阻力型葉片旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，506是阻力型葉片(處在阻力較小的角度狀態(tài))， 601是升力型葉片，602是阻力型葉片(處在阻力較大的角度狀態(tài))，603是橫梁，604是轉(zhuǎn) 軸，605是阻力型葉片旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，606是阻力型葉片(處在阻力較小的角度狀態(tài))。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖具體介紹本發(fā)明具體實(shí)施例。實(shí)施例一本實(shí)施例一為螺旋狀阻力型葉片與升力型葉片互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)實(shí)例，其 結(jié)構(gòu)如附圖1、2所示。本實(shí)施例中，螺旋狀阻力型葉片103和升力型葉片101成對(duì)對(duì)稱分布。升力型葉 片101設(shè)置于橫梁104最外端，阻力型葉片103為可沿橫梁104在轉(zhuǎn)軸105和升力型葉片 101之間位移，其位移動(dòng)力來(lái)自阻力型葉片位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)102。附圖1、2中的雙向箭頭表示 出阻力型葉片103可以沿支架橫梁104位移變化。本實(shí)施例風(fēng)力機(jī)在低風(fēng)速條件下，為了獲取較大的啟動(dòng)動(dòng)力，螺旋狀阻力型葉片 103沿風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸105的徑向向外位移，當(dāng)風(fēng)機(jī)克服慣性啟運(yùn)旋轉(zhuǎn)后，阻力型葉片103再沿風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸105的徑向向內(nèi)位移，這樣，在一個(gè)比較寬的風(fēng)速范圍內(nèi)，在低于風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的額定風(fēng) 速條件下，升力型葉片以三至五倍于風(fēng)速的線速度旋轉(zhuǎn)，發(fā)揮其最大的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)風(fēng)速再提高，超出該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，阻力型葉片103再次沿風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸105的徑 向向外位移，其位移位置與當(dāng)時(shí)風(fēng)速大小相關(guān)聯(lián)。因?yàn)樽枇π腿~片的移動(dòng)是通過(guò)位移驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)102來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)受控的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，風(fēng)速儀將當(dāng)時(shí)實(shí)際風(fēng)速數(shù)據(jù) 傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)，使阻力型葉片移動(dòng)到 一個(gè)最適合當(dāng)時(shí)風(fēng)速條件的位置處停止。當(dāng)風(fēng)速變化，阻力型葉片的位置也相應(yīng)變化。由于 阻力型葉片位移作用，降低了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)仍能在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)正常工作，這樣， 使該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速的上限得以提高，對(duì)風(fēng)能的利用更為充分。當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)再提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，阻力型葉片103移動(dòng)到極限位 置即靠近升力型葉片的位置，此時(shí)，風(fēng)力機(jī)升力型葉片101在超高風(fēng)速條件下對(duì)風(fēng)機(jī)的危 害因?yàn)樽枇π腿~片的抵近而大為減小，提高了風(fēng)機(jī)抗強(qiáng)風(fēng)災(zāi)的能力。本實(shí)施例也可以為了簡(jiǎn)化設(shè)備造價(jià)，采用人工手搖方式，通過(guò)機(jī)械驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào) 節(jié)阻力型葉片的位置和位移量，如，低風(fēng)速啟動(dòng)時(shí)，調(diào)節(jié)阻力型葉片到弱風(fēng)啟動(dòng)位置，風(fēng)力 機(jī)在額定風(fēng)速條件下正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，調(diào)節(jié)阻力型葉片到正常運(yùn)轉(zhuǎn)位置，當(dāng)超強(qiáng)風(fēng)來(lái)到，提前調(diào) 節(jié)阻力型葉片到抗風(fēng)災(zāi)位置。實(shí)施例二 本實(shí)施例二為直板平面狀阻力型葉片與升力型葉片互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)實(shí) 例，其結(jié)構(gòu)如附圖3、4所示。本實(shí)施例也是一種升力型葉片與阻力型葉片互補(bǔ)并調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)是，升力型葉片201設(shè)置于橫梁204最外端，阻力型葉片202為可沿橫梁204在轉(zhuǎn)軸205 和升力型葉片201之間位移，其位移動(dòng)力來(lái)自阻力型葉片位移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)203。附圖9、10中 用虛線表示出阻力型葉片207處在不同的位置。本實(shí)施例風(fēng)機(jī)在低風(fēng)速條件下，為了獲取較大的啟動(dòng)動(dòng)力，阻力型葉片202沿風(fēng) 機(jī)轉(zhuǎn)軸的徑向向外位移，當(dāng)風(fēng)機(jī)克服慣性啟運(yùn)旋轉(zhuǎn)后，阻力型葉片202再沿風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的徑 向向內(nèi)位移，這樣，在一個(gè)比較寬的風(fēng)速范圍內(nèi)，在低于風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)的額定風(fēng)速條件下，升力 型葉片以三至五倍于風(fēng)速的線速度旋轉(zhuǎn)，發(fā)揮其最大的風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率。當(dāng)風(fēng)速再提高，超出該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，阻力型葉片202再次沿風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的徑向 向外位移，其位移位置與當(dāng)時(shí)風(fēng)速大小相關(guān)聯(lián)。因?yàn)樽枇π腿~片的移動(dòng)是通過(guò)位移驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)203來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)受控的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，風(fēng)速儀將當(dāng)時(shí)實(shí)際風(fēng)速數(shù)據(jù)傳 到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)，使阻力型葉片移動(dòng)到一 個(gè)最適合當(dāng)時(shí)風(fēng)速條件的位置處停止。當(dāng)風(fēng)速變化，阻力型葉片的位置也相應(yīng)變化。由于 阻力型葉片位移作用，降低了風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，使風(fēng)機(jī)仍能在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)正常工作，這樣， 使該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速的上限得以提高，對(duì)風(fēng)能的利用更為充分。當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)再提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，阻力型葉片207移動(dòng)到極限位 置即靠近升力型葉片的位置，此時(shí)，風(fēng)機(jī)升力型葉片在超高風(fēng)速條件下對(duì)風(fēng)機(jī)的危害因?yàn)?阻力型葉片的抵近而大為減小，提高了風(fēng)機(jī)抗強(qiáng)風(fēng)災(zāi)的能力。實(shí)施例三本實(shí)施例三結(jié)構(gòu)如附圖5、6、7、8所示。
本實(shí)施例也是一種升力型葉片與阻力型葉片互補(bǔ)并調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，本實(shí)施例 阻力型葉片302為直板形，升力型葉片301設(shè)置于橫梁304最外端，阻力型葉片302設(shè)置于 上下橫梁304之間，并位于升力型葉片301附近，該阻力型葉片302的長(zhǎng)軸與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸305 和升力型葉片301長(zhǎng)軸平行，在阻力型葉片角度驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)303的驅(qū)動(dòng)下，該阻力型葉片302 能圍繞其長(zhǎng)軸做零度至九十度之間任一角度的旋轉(zhuǎn)，從而改變其迎風(fēng)面積的大小。本實(shí)施例風(fēng)機(jī)在低風(fēng)速條件下，為使風(fēng)機(jī)獲取較大的啟動(dòng)動(dòng)力，阻力型葉片處于 最大的迎風(fēng)面積，即阻力型葉片與上下橫梁形成的平面平行，如附圖5、6所示，當(dāng)風(fēng)機(jī)克服 慣性啟動(dòng)并旋轉(zhuǎn)后，阻力型葉片繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，縮小其對(duì)風(fēng)的阻力，直到阻力型葉片平面與上下 橫梁形成平面相垂直時(shí)，阻力型葉片對(duì)風(fēng)的阻力為最小，如附圖7、8所示，此時(shí)，風(fēng)機(jī)的升 力型葉片即可發(fā)揮其最大的效能。當(dāng)風(fēng)速再提高，超出該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速也會(huì)超出額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)， 阻力型葉片再次旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使阻力型葉片對(duì)風(fēng)形成一定的阻力，從而降低超額定風(fēng)速 對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的不利影響，這樣，在一個(gè)比較寬的風(fēng)速范圍內(nèi)，使風(fēng)機(jī)仍能在額定轉(zhuǎn)速內(nèi) 正常工作，這樣，使該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速的上限得以提高，對(duì)風(fēng)能的利用更為充分。當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)再提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，阻力型葉片旋轉(zhuǎn)至最大迎風(fēng)面 積的角度位置，即移動(dòng)到極限位置即阻力型葉片平面與上下橫梁形成平面相平行此時(shí)，風(fēng) 機(jī)升力型葉片在超高風(fēng)速條件下對(duì)風(fēng)機(jī)的危害因?yàn)樽枇π腿~片的抵近而大為減小，提高了 風(fēng)機(jī)抗強(qiáng)風(fēng)災(zāi)的能力。此時(shí)，風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形狀如附圖13、14所示。在本實(shí)施例中，阻力型葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)和旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整是通過(guò)阻力型葉片角度驅(qū)動(dòng) 機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)受控的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，風(fēng)速儀將當(dāng)時(shí)實(shí)際風(fēng)速數(shù)據(jù)傳到 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)，使阻力型葉片旋轉(zhuǎn)到一個(gè) 最適合當(dāng)時(shí)風(fēng)速條件的角度位置處停止。當(dāng)風(fēng)速變化，阻力型葉片的角度位置也相應(yīng)變化。 由于阻力型葉片角度變化所形成迎風(fēng)面積大小變化的作用，可改變并調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速， 可使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速處在相對(duì)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，以提高風(fēng)機(jī)的發(fā)電效能。實(shí)施例四本實(shí)施例四與實(shí)施例三結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于阻力型葉片為弧面狀板，該 風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)如附圖9、10、11、12所示，其調(diào)節(jié)過(guò)程和作用同實(shí)施例三所述。實(shí)施例五本實(shí)施例也是一種升力型葉片與阻力型葉片互補(bǔ)并調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)如附圖13、14、15、16所示，升力型葉片501設(shè)置于橫梁503最外端，阻力型葉片502呈弧 狀，其設(shè)置于上和下橫梁503，并位于升力型葉片501附近，阻力型葉片502的長(zhǎng)軸與上和下 橫梁503的軸線平行，在阻力型葉片角度驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)505的驅(qū)動(dòng)下，該阻力型葉片能圍繞其長(zhǎng) 軸做零度至九十度之間任一角度的旋轉(zhuǎn)，從而改變其迎風(fēng)面積的大小。本實(shí)施例風(fēng)機(jī)在低風(fēng)速條件下，為使風(fēng)機(jī)獲取較大的啟動(dòng)動(dòng)力，弧狀阻力型葉片 的凹面正對(duì)來(lái)風(fēng)方向，使其處于最大的迎風(fēng)面積，如附圖13、14所示，當(dāng)風(fēng)機(jī)克服慣性啟動(dòng) 旋轉(zhuǎn)后，弧狀阻力型葉片繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，縮小其對(duì)風(fēng)的阻力，直到弧狀阻力型葉片的凹面朝向下 方或上方，即使弧狀阻力型葉片對(duì)風(fēng)的阻力為最小，如附圖15、16所示，此時(shí)，風(fēng)機(jī)的升力 型葉片即可發(fā)揮其最大的效能。當(dāng)風(fēng)速再提高，超出該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速也會(huì)超出額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)，弧狀阻力型葉片再次旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使弧狀阻力型葉片的的凹面對(duì)風(fēng)形成一定的阻力，從 而降低超額定風(fēng)速對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的不利影響，這樣，在一個(gè)比較寬的風(fēng)速范圍內(nèi)，使風(fēng)機(jī) 仍能在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)正常工作，這樣，使該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速的上限得以提高，對(duì)風(fēng)能的利用更為 充分。當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)再提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，弧狀阻力型葉片的506的凹面 旋轉(zhuǎn)至最大迎風(fēng)面積的角度位置，即改變到風(fēng)機(jī)低風(fēng)速啟動(dòng)時(shí)所需要的最大迎風(fēng)面積時(shí)， 風(fēng)機(jī)升力型葉片在超高風(fēng)速條件下對(duì)風(fēng)機(jī)的危害因?yàn)榛钭枇π腿~片的迎風(fēng)面積增加而 大為減小，提高了風(fēng)機(jī)抗強(qiáng)風(fēng)災(zāi)的能力。此時(shí)，風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式如附圖21、22所示。在本實(shí)施例中，弧狀阻力型葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)和旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整是通過(guò)阻力型葉片角度 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)受控的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，風(fēng)速儀將當(dāng)時(shí)實(shí)際風(fēng)速數(shù)據(jù) 傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)，使阻力型葉片旋轉(zhuǎn)到 一個(gè)最適合當(dāng)時(shí)風(fēng)速條件的角度位置處停止。當(dāng)風(fēng)速變化，弧狀阻力型葉片的角度位置也 相應(yīng)變化。由于弧狀阻力型葉片角度變化所形成迎風(fēng)面積大小變化的作用，可改變并調(diào)節(jié) 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速，可使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速處在相對(duì)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，以提高風(fēng)機(jī)的發(fā)電效能。實(shí)施例六本實(shí)施例也是一種升力型葉片與阻力型葉片互補(bǔ)并調(diào)節(jié)的風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)特 點(diǎn)如附圖17、18、19、20所示，升力型葉片601設(shè)置于橫梁603最外端，阻力型葉片602呈弧 狀，其設(shè)置于上和下橫梁603，并位于升力型葉片601附近，阻力型葉片602的長(zhǎng)軸與上和下 橫梁603的軸線垂直，在阻力型葉片角度驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)605的驅(qū)動(dòng)下，該阻力型葉片能在其長(zhǎng)軸 線平行風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線和垂直風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線之間做零度至九十度之間任一角度的旋轉(zhuǎn)，從而 改變其迎風(fēng)面積的大小。當(dāng)該阻力型葉片長(zhǎng)軸線平行于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線時(shí)，該阻力型葉片迎 風(fēng)面積為最大，其對(duì)風(fēng)阻力也最大，能降低風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)該阻力型葉片606長(zhǎng)軸線垂直于 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸線時(shí)，該阻力型葉片迎風(fēng)面積為最小，其對(duì)風(fēng)阻力也最小，對(duì)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速的影響 也最小。本實(shí)施例風(fēng)機(jī)在低風(fēng)速條件下，為使風(fēng)機(jī)獲取較大的啟動(dòng)動(dòng)力，弧狀阻力型葉片 長(zhǎng)軸平行于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸軸線且其凹面正對(duì)來(lái)風(fēng)方向，使其處于最大的迎風(fēng)面積，如附圖17、18 所示，當(dāng)風(fēng)機(jī)克服慣性啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，弧狀阻力型葉片旋轉(zhuǎn)改變角度，減小其對(duì)風(fēng)的阻力，直 到弧狀阻力型葉片長(zhǎng)軸垂直于風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸軸線即弧狀阻力型葉片的凹面朝向正下方，即使弧 狀阻力型葉片對(duì)風(fēng)的阻力為最小，如附圖19、20所示。此時(shí)，風(fēng)機(jī)的升力型葉片即可發(fā)揮其 最大的效能。當(dāng)風(fēng)速再提高，超出該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速也會(huì)超出額定轉(zhuǎn)速，此時(shí)， 弧狀阻力型葉片再次旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，使弧狀阻力型葉片的的凹面對(duì)風(fēng)形成一定的阻力，從 而降低超額定風(fēng)速對(duì)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的不利影響，這樣，在一個(gè)比較寬的風(fēng)速范圍內(nèi)，使風(fēng)機(jī) 仍能在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)正常工作，這樣，使該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速的上限得以提高，對(duì)風(fēng)能的利用更為 充分。當(dāng)風(fēng)速繼續(xù)再提高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出該風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速時(shí)，弧狀阻力型葉片長(zhǎng)軸與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn) 軸軸線再次平行，即阻力型葉片的凹面旋轉(zhuǎn)至最大迎風(fēng)面積的角度位置，即改變到風(fēng)機(jī)低 風(fēng)速啟動(dòng)時(shí)所需要的最大迎風(fēng)面積時(shí)，風(fēng)機(jī)升力型葉片在超高風(fēng)速條件下對(duì)風(fēng)機(jī)的危害因 為弧狀阻力型葉片的迎風(fēng)面積增加而大為減小，提高了風(fēng)機(jī)抗強(qiáng)風(fēng)災(zāi)的能力。
在本實(shí)施例中，弧狀阻力型葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)和旋轉(zhuǎn)角度調(diào)整是通過(guò)阻力型葉片角度 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是一個(gè)受控的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，風(fēng)速儀將當(dāng)時(shí)實(shí)際風(fēng)速數(shù)據(jù) 傳到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，產(chǎn)生一個(gè)實(shí)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制信號(hào)，使阻力型葉片旋轉(zhuǎn)到 一個(gè)最適合當(dāng)時(shí)風(fēng)速條件的角度位置處停止。當(dāng)風(fēng)速變化，弧狀阻力型葉片的角度位置也 相應(yīng)變化。由于弧狀阻力型葉片角度變化所形成迎風(fēng)面積大小變化的作用，可改變并調(diào)節(jié) 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速，可使風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速處在相對(duì)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，以提高風(fēng)機(jī)的發(fā)電效能。
權(quán)利要求
1.一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其組成包括有，升力型葉片、阻力型葉 片、支架、轉(zhuǎn)動(dòng)軸，阻力型葉片設(shè)置于該風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸附近的中心部位，升力型葉片設(shè)置于該 風(fēng)機(jī)外邊緣處，阻力型葉片和升力型葉片均以風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸對(duì)稱設(shè)置，其特征在于該垂直 軸風(fēng)機(jī)組成中還包括有阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整阻力型葉片在 風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所 述阻力型葉片為螺旋狀阻力葉片，阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向 的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所 述阻力型葉片為豎直狀阻力葉片，阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整阻力型葉片在風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向 的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征 在于所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或手搖傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
5.一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其組成包括有，升力型葉片、阻力型葉 片、支架、轉(zhuǎn)動(dòng)軸，其特征在于該垂直軸風(fēng)機(jī)組成中還包括有阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)，所述阻 力型葉片位于靠近升力型葉片處，所述的阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整阻力型葉片的受風(fēng)面積 大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所 述阻力型葉片為直板狀阻力型葉片，該阻力型葉片位于支架的上、下橫梁中間，該阻力型葉 片的縱軸與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行，該阻力型葉片且靠近升力型葉片，所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu) 使該阻力型葉片繞其長(zhǎng)縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變?cè)撟枇π腿~片的受風(fēng)面積大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所 述阻力型葉片為弧面狀阻力型葉片，該阻力型葉片位于支架的上、下橫梁中間，該阻力型葉 片的長(zhǎng)縱軸與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸平行，該阻力型葉片且靠近升力型葉片，所述阻力型葉片調(diào)整機(jī) 構(gòu)使該阻力型葉片繞其長(zhǎng)縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變?cè)撟枇π腿~片的受風(fēng)面積大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所 述阻力型葉片為弧面狀阻力型葉片，該阻力型葉片分別設(shè)置于支架的上橫梁和下橫梁，該 阻力型葉片的長(zhǎng)縱軸與支架橫梁平行，該阻力型葉片靠近升力型葉片，所述阻力型葉片調(diào) 整機(jī)構(gòu)使該阻力型葉片繞其長(zhǎng)縱軸轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變?cè)撟枇π腿~片的受風(fēng)面積大小。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所 述阻力型葉片為弧面狀阻力型葉片，該阻力型葉片分別設(shè)置于支架的上橫梁和下橫梁，該 阻力型葉片的長(zhǎng)縱軸與支架橫梁長(zhǎng)軸垂直，該阻力型葉片靠近升力型葉片處設(shè)置，所述阻 力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)使該阻力型葉片繞支架上、下橫梁轉(zhuǎn)動(dòng)，以改變?cè)撟枇π腿~片的受風(fēng)面 積大小。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6或7或8或9所述的一種升力與阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力 機(jī)，其特征在于所述阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)為電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或手搖傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種升力和阻力互補(bǔ)調(diào)整的垂直軸風(fēng)力機(jī)，該風(fēng)力機(jī)由升力型葉片、阻力型葉片、支架、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、阻力型葉片調(diào)整機(jī)構(gòu)組成，該調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)阻力型葉片在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸徑向的位置或調(diào)整阻力型葉片的迎風(fēng)面角度。本發(fā)明通過(guò)對(duì)阻力型葉片在風(fēng)力機(jī)整體結(jié)構(gòu)中的位置和角度進(jìn)行調(diào)節(jié)，簡(jiǎn)單易行地實(shí)現(xiàn)了對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)葉尖速比λ值的最佳調(diào)整，可根據(jù)風(fēng)場(chǎng)風(fēng)況的實(shí)際風(fēng)速、密度，設(shè)計(jì)或調(diào)整風(fēng)機(jī)的額定風(fēng)速，達(dá)到額定風(fēng)速下最佳的采集風(fēng)能效率，解決了風(fēng)力機(jī)低風(fēng)速啟動(dòng)的問(wèn)題，同時(shí)還提高了升力型葉片采集風(fēng)能風(fēng)速的上限值，使風(fēng)機(jī)風(fēng)能的風(fēng)速范圍得到進(jìn)一步加寬，使得風(fēng)能利用率得到進(jìn)一步提高，此外，還有效降低了超高風(fēng)速(風(fēng)災(zāi))對(duì)風(fēng)機(jī)的損害影響。
文檔編號(hào)F03D3/06GK102141002SQ20101010388
公開(kāi)日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者李開(kāi)平, 王濤, 胡國(guó)祥, 金厚銘, 馬振祿 申請(qǐng)人:南京宇能儀表有限公司