專利名稱：三角軟翼垂直軸偏距式風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏距式垂直軸風(fēng)力機(jī)，尤其涉及一種三角軟翼垂直軸偏距式風(fēng)力 機(jī)。
背景技術(shù)：
如今，石油、煤、天然氣等不可再生能源均面臨著儲量枯竭、價格上漲、甚至地球環(huán) 境的嚴(yán)重污染等。核裂變發(fā)電危險性高，核廢料污染環(huán)境、處理困難；利用核聚變能發(fā)電還 不可行。而太陽能和風(fēng)能是可再生能源，對環(huán)境沒有污染。因此，各國都大力開發(fā)以風(fēng)能和 太陽能為代表的清潔可再生能源。
在當(dāng)前風(fēng)能利用領(lǐng)域，現(xiàn)有的大多數(shù)大裝機(jī)容量的風(fēng)力發(fā)電機(jī)大都處于待、停機(jī) 狀態(tài)，風(fēng)機(jī)利用效率極低。在某些特殊條件下，甚至為了使風(fēng)機(jī)隨時待機(jī)發(fā)電，還必須對風(fēng) 機(jī)輸入控制電源，這使風(fēng)機(jī)出現(xiàn)了負(fù)功率輸出狀態(tài)，極大降低了風(fēng)能利用率。受到風(fēng)力發(fā) 電機(jī)風(fēng)輪結(jié)構(gòu)的影響，現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要存在的以下問題1.啟動風(fēng)速和額定風(fēng)速均太 高，嚴(yán)重脫離實(shí)際情況。需研制適合大多數(shù)地區(qū)使用的風(fēng)力機(jī)，其啟動風(fēng)速和額定風(fēng)速都要 很低；2.現(xiàn)有風(fēng)輪的葉片細(xì)而長，實(shí)度極低，大部分從葉片之間的空隙漏走，風(fēng)能沒有被充 分利用；3.風(fēng)葉翼型設(shè)計不合理。當(dāng)前使用最為廣泛的風(fēng)輪葉片是根據(jù)直升機(jī)的旋翼結(jié)構(gòu) 設(shè)計的。直升機(jī)的旋翼的結(jié)構(gòu)設(shè)計是為了利用氣流提高其升力，但風(fēng)輪葉片需要克服這種 力的作用，是相反的過程；4.多數(shù)風(fēng)輪葉片扭轉(zhuǎn)角是固定的，不能適應(yīng)不同的風(fēng)速。但是在 實(shí)際應(yīng)用中，風(fēng)速大小是隨機(jī)的。因此風(fēng)輪一般工作在非設(shè)計工作狀態(tài)，總體效率低，啟動 困難。
現(xiàn)有的偏距式葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，葉片截面積增大，提高了捕風(fēng)能力，降低啟 動風(fēng)速。調(diào)整葉片傾斜角度可以調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度。葉片截面積的增大可以大幅減小葉片 的長度，以致風(fēng)輪葉片總重量大幅減少，能最大化地利用風(fēng)能發(fā)電。占地面積少，全方向做 功，啟動快。
現(xiàn)有的偏距式葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)有三種方案1.在垂直軸上安裝葉片支架， 葉片以偏距形式安裝在葉片支架兩端，葉片由電機(jī)控制。順風(fēng)時，控制使葉片豎直受風(fēng)，把 風(fēng)能轉(zhuǎn)化為葉輪的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能。而在逆風(fēng)時，控制使葉片呈水平位置，對風(fēng)不產(chǎn)生任何阻 力。2.在垂直軸上安裝葉片支架，葉片以偏距形式安裝在葉片支架兩端。葉片支架上安裝 有90度單方向限位裝置，以使葉片單方向偏距不超過90度。任意方向來風(fēng)時，葉片由于單 方向限位作用一邊保持原位，另一邊葉片與風(fēng)向相同進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。3.在垂直軸上安裝葉片支 架，葉片以偏距形式在葉片支架兩端以90度夾角安裝葉片。在葉片支架上安裝最大擺動角 度為45度的限位裝置。任意方向來風(fēng)使葉片支架一端的葉片擺動到水平位置；葉片支架另 一端的葉片在風(fēng)力作用下擺動到豎直位置，風(fēng)作用于豎直位置的葉片而使葉片帶動葉輪旋 轉(zhuǎn)；當(dāng)豎直位置的葉片擺動到順風(fēng)位置時，另一葉片支架的一葉片在風(fēng)力作用下擺動到豎 直位置，繼續(xù)帶動葉輪旋轉(zhuǎn)。
但是，第一種方案中的葉片位置調(diào)整需要電機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，需要耗費(fèi)電力，而且還增加了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度；第二種方案中的葉片在轉(zhuǎn)速時由于離心而不能可靠復(fù)位。以上 最后種方案，雖然實(shí)度比常規(guī)風(fēng)輪大許多，捕風(fēng)能力很強(qiáng)，但由于葉片自重，使得葉片由水 平到豎直的變化需要一定的風(fēng)壓，因此特別是在風(fēng)速很低的情況下，啟動比較困難。
因此，有必要開發(fā)設(shè)計出在風(fēng)速很低的情況下更容易啟動的風(fēng)力機(jī)。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有風(fēng)機(jī)的啟動風(fēng)速高、風(fēng)輪實(shí)度低，風(fēng)能利用系數(shù)小、風(fēng)輪風(fēng)葉翼型和 扭轉(zhuǎn)角是固定而不能適應(yīng)不同的風(fēng)速、驅(qū)動旋轉(zhuǎn)需要耗費(fèi)電力、葉片位置調(diào)整需要耗費(fèi)電 力驅(qū)動電機(jī)旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)復(fù)雜，不能可靠復(fù)位等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種三角軟翼垂直軸偏距 式風(fēng)力機(jī)。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案三角軟翼垂直軸偏距式風(fēng)力機(jī)，包括垂直軸、橫擔(dān)、輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)和輕質(zhì)軟葉片；所述垂直軸豎直安裝在塔架上，可自由旋轉(zhuǎn)；3-6根等長的橫擔(dān)呈水平輻射狀對稱安裝于垂直軸上；在每根橫擔(dān)的外端下方豎直安 裝一輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)；在每個輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)的同一側(cè)面上安裝一片或者多片輕質(zhì)軟葉片，輕質(zhì)軟葉片呈直 角三角形，直角三角形的輕質(zhì)軟葉片的斜邊沿輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)的對角連線固定于輕質(zhì)矩形 透風(fēng)網(wǎng)上，輕質(zhì)軟葉片的兩直角邊不固定。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)的骨架采用不銹鋼管或玻璃 鋼，骨架內(nèi)采用不銹鋼絲或玻璃絲制作網(wǎng)。
作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述輕質(zhì)軟葉片采用抗老化布料。
本發(fā)明的有益效果是①風(fēng)輪起動風(fēng)速小由于采用了輕質(zhì)設(shè)計，很微弱的風(fēng)就 能使順風(fēng)輕質(zhì)軟葉片隨風(fēng)飄動而無阻力，而逆風(fēng)輕質(zhì)軟葉片遮擋在輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)上而獲 得較大的捕風(fēng)面，輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)受到風(fēng)壓，從而帶動垂直軸旋轉(zhuǎn)，所以風(fēng)力機(jī)微風(fēng)發(fā)電能 力強(qiáng)，啟動風(fēng)速小，力矩大，適合地區(qū)廣，發(fā)電運(yùn)行時間比例高；②設(shè)計簡單，成本低，狀態(tài)變 化過渡迅速，實(shí)用性更廣泛。


圖1為三角軟翼垂直軸偏距式風(fēng)力機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中1 一垂直軸；2—輕質(zhì)軟葉片；3—輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)；4一橫擔(dān)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，三角軟翼垂直軸偏距式風(fēng)力機(jī)包括垂直軸1、橫擔(dān)4、輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng) 3和輕質(zhì)軟葉片2。垂直軸I豎直安裝在塔架上，可自由旋轉(zhuǎn)。橫擔(dān)4為等長的3-6根，且 呈水平輻射狀對稱安裝于垂直軸I上，本實(shí)施例中，采用了 4根橫擔(dān)。在每根橫擔(dān)4的外端 下方豎直固定安裝一輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)3。
在每個輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)3的同一側(cè)面上安裝一片或者多片輕質(zhì)軟葉片2(附圖中， 在每個輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)3上安裝一片輕質(zhì)軟葉片2)，每個輕質(zhì)軟葉片2呈直角三角形，直角三角形的輕質(zhì)軟葉片2的斜邊沿輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)3的對角連線固定于輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)3 上，輕質(zhì)軟葉片2的斜邊底端位于輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)3的外側(cè)邊底部，而輕質(zhì)軟葉片2的兩直 角邊不固定。無風(fēng)時，輕質(zhì)軟葉片2自然下垂，輕質(zhì)軟葉片2的一直角邊處于水平位置，另一 直角邊處于豎直位置。很微弱的風(fēng)就能使順風(fēng)輕質(zhì)軟葉片2隨風(fēng)飄動而無阻力，而逆風(fēng)輕 質(zhì)軟葉片2遮擋在輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)3上而獲得較大的捕風(fēng)面，輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)3受到風(fēng)壓， 從而帶動垂直軸I旋轉(zhuǎn)。之所以把輕質(zhì)軟葉片2設(shè)計成在無風(fēng)時自然下垂，兩直角邊中的 一直角邊處于水平位置，另一直角邊處于豎直位置，是保證輕質(zhì)軟葉片2在斜邊的束縛下， 輕質(zhì)軟葉片2在剛啟動時自然下垂展開，并且在正常運(yùn)行中由逆風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)轫橈L(fēng)狀態(tài)時輕質(zhì) 軟葉片2還可以沿風(fēng)向展開，從而進(jìn)一步保證輕質(zhì)軟葉片2在順風(fēng)時的受風(fēng)面最大。
輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)3的骨架可采用不銹鋼管或玻璃鋼，骨架內(nèi)采用不銹鋼絲或玻璃 絲制作網(wǎng)；輕質(zhì)軟葉片2可采用抗老化布料。由于采用輕質(zhì)材料，很微弱的風(fēng)就能使順風(fēng)輕 質(zhì)軟葉片隨風(fēng)飄動而對風(fēng)無阻力，而逆風(fēng)輕質(zhì)軟葉片處于豎直位置而獲得較大的捕風(fēng)面， 其啟動風(fēng)速小、力矩大；而且成本極低，狀態(tài)變化過渡迅速，實(shí)用性更廣泛。
最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較 佳實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技 術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.三角軟翼垂直軸偏距式風(fēng)力機(jī)，其特征在于包括垂直軸(I)、橫擔(dān)(4)、輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(3)和輕質(zhì)軟葉片(2)；所述垂直軸(I)豎直安裝在塔架上，可自由旋轉(zhuǎn)；3-6根等長的橫擔(dān)(4)呈水平輻射狀對稱安裝于垂直軸(I)上；在每根橫擔(dān)(4)的外端下方豎直安裝一輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(3);在每個輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(3)的同一側(cè)面上安裝一片或者多片輕質(zhì)軟葉片(2)，每個輕質(zhì)軟葉片(2)呈直角三角形，直角三角形的輕質(zhì)軟葉片(2)的斜邊沿輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(3)的對角連線固定于輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(3)上，輕質(zhì)軟葉片(2)的兩直角邊不固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角軟翼垂直軸偏距式風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(3)的骨架采用不銹鋼管或玻璃鋼，骨架內(nèi)采用不銹鋼絲或玻璃絲制作網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角軟翼垂直軸偏距式風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述輕質(zhì)軟葉片(2)采用抗老化布料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三角軟翼垂直軸偏距式風(fēng)力機(jī)，包括垂直軸、橫擔(dān)、輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)和輕質(zhì)軟葉片；垂直軸豎直安裝在塔架上，可自由轉(zhuǎn)動，3-6根等長的橫擔(dān)呈水平輻射狀對稱安裝于垂直軸上，在每根橫擔(dān)的外端下方豎直安裝一輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)，在每個輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)的同一側(cè)面上安裝一輕質(zhì)軟葉片。無風(fēng)時，輕質(zhì)軟葉片自然下垂；輕質(zhì)軟葉片采用輕質(zhì)材料，很微弱的風(fēng)就能使順風(fēng)輕質(zhì)軟葉片隨風(fēng)飄動而無阻力，而逆風(fēng)輕質(zhì)軟葉片遮擋在輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)上而獲得較大的捕風(fēng)面，輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)受到風(fēng)壓，從而帶動垂直軸旋轉(zhuǎn)；其啟動風(fēng)速小，力矩大；且成本低，狀態(tài)變化過渡迅速，實(shí)用性更廣泛。
文檔編號F03D3/06GK103047080SQ201310021069
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者古亮, 陳新崗 申請人:重慶理工大學(xué)