專利名稱：百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種偏距式垂直軸風(fēng)力機(jī)，尤其涉及一種百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風(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(chǔ)量枯竭、價(jià)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(xiǎn)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(duì)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(shí)待機(jī)發(fā)電，還必須對(duì)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)主要存在以下問題:1.啟動(dòng)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(dòng)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(jì)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(jì)的。直升機(jī)的旋翼的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jì)工作狀態(tài)，并且逆風(fēng)阻力大，總體效率低，啟動(dòng)困難?，F(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(dòng)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(dòng)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(shí)，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(shí)，控制使葉片呈水平位置，對(duì)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(shí)，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(dòng)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(dòng)到水平位置；葉片支架另一端的葉片在風(fēng)力作用下擺動(dòng)到豎直位置，風(fēng)作用于豎直位置的葉片而使葉片帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)；當(dāng)豎直位置的葉片擺動(dòng)到順風(fēng)位置時(shí)，另一葉片支架的一葉片在風(fēng)力作用下擺動(dòng)到豎直位置，繼續(xù)帶動(dòng)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(dòng)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(shí)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(dòng)比較困難。以上各種方案下，葉片由逆風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)轫橈L(fēng)狀態(tài)時(shí)，葉片有一個(gè)由水平到豎直的突然轉(zhuǎn)變，會(huì)帶來較大的沖擊。因此，有必要開發(fā)設(shè)計(jì)出在風(fēng)速很低的情況下更容易啟動(dòng)的風(fēng)力機(jī)。

實(shí)用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)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(dòng)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(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，系統(tǒng)復(fù)雜，不能可靠復(fù)位等缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風(fēng)力機(jī)。為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風(fēng)力機(jī)，包括垂直軸、橫梁、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)；所述3-6根等長的橫梁呈水平輻射狀對(duì)稱固定于垂直軸上，在每根橫梁的外端下方豎直安裝一輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)；在每個(gè)輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)的同一側(cè)面上安裝多個(gè)相互平行的輕質(zhì)軟葉片；所述輕質(zhì)軟葉片呈梯形或者三角形，梯形的兩腰或者三角形的一相鄰兩邊相互垂直；呈梯形的輕質(zhì)軟葉片的底邊或者三角形的最長邊與輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)的對(duì)角線相平行并安裝在輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)上，呈梯形的輕質(zhì)軟葉片的一腰水平布置。作為本實(shí)用新型的一種優(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)。作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選方案，所述輕質(zhì)軟葉片采用抗老化布料。本實(shí)用新型的有益效果是:①風(fēng)輪起動(dòng)風(fēng)速小:由于采用了輕質(zhì)和柔軟設(shè)計(jì)，很微弱的風(fēng)就能使順風(fēng)葉片處于豎直位置而獲得較大的捕風(fēng)面，而逆風(fēng)時(shí)隨風(fēng)飄動(dòng)而無風(fēng)阻，所以風(fēng)機(jī)效率高；②由于采用了輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)和輕質(zhì)軟葉片組成的百葉窗結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其實(shí)度大，風(fēng)能利用率大，微風(fēng)發(fā)電能力強(qiáng)，啟動(dòng)風(fēng)速小，適合地區(qū)廣，發(fā)電運(yùn)行時(shí)間比例高；③設(shè)計(jì)簡單，成本低，實(shí)用性更廣泛。

圖1為百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風(fēng)力機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中:I一垂直軸；2—輕質(zhì)軟葉片；3—輕質(zhì)軟葉片；4一輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)；5—橫梁；6—輕質(zhì)軟葉片。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。如圖1所示，百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風(fēng)力機(jī)，包括垂直軸1、橫梁5、輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)4、輕質(zhì)軟葉片2、3和6。垂直軸I豎直安裝在塔架上，可自由旋轉(zhuǎn)。3-6根等長的橫梁5呈水平輻射狀對(duì)稱安裝于垂直軸I上，本實(shí)施例中，采用了 4根橫梁5。在每根橫梁5的外端下方豎直安裝一輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)4。在每個(gè)輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)4的同一側(cè)面上安裝多個(gè)相互平行的輕質(zhì)軟葉片，本實(shí)施例中，在每個(gè)輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)4的同一側(cè)面上安裝輕質(zhì)軟葉片2、3和6， 輕質(zhì)軟葉片呈梯形或者三角形，梯形的兩腰或者三角形的一相鄰兩邊相互垂直；呈梯形的輕質(zhì)軟葉片的底邊或者三角形的最長邊與輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)4的對(duì)角線相平行并安裝在輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)4上，并且呈梯形的輕質(zhì)軟葉片的一腰水平布置，而其他邊不固定。無風(fēng)時(shí)，輕質(zhì)軟葉片2、3和6自然下垂而展開。輕質(zhì)軟葉片2、3和6采用輕質(zhì)材料，很微弱的風(fēng)就能使逆風(fēng)輕質(zhì)軟葉片6隨風(fēng)飄動(dòng)而無阻力，而順風(fēng)輕質(zhì)軟葉片2、3遮擋在輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)4上而獲得較大的捕風(fēng)面，輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)4受到風(fēng)壓，從而帶動(dòng)垂直軸I旋轉(zhuǎn)，當(dāng)逆風(fēng)輕質(zhì)軟葉片6在變?yōu)轫橈L(fēng)軟葉片2、3時(shí)，在風(fēng)的吹動(dòng)下順著風(fēng)向展開，保證在順風(fēng)狀態(tài)時(shí)獲得最大的捕風(fēng)面。輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)4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)，輕質(zhì)軟葉片2、3和6可采用抗老化布料，質(zhì)量輕、捕風(fēng)面大，實(shí)度大，其啟動(dòng)風(fēng)速小，力矩大，成本低，狀態(tài)變化過渡迅速，效率高，實(shí)用性廣。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(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(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:包括垂直軸(I)、橫梁(5)、輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(4)和輕質(zhì)軟葉片； 所述垂直軸(I)豎直安裝在塔架上，可自由旋轉(zhuǎn)； 所述3-6根等長的橫梁(5)呈水平輻射狀對(duì)稱固定于垂直軸(I)上，在每根橫梁(5)的外端下方豎直安裝一輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(4)； 在每個(gè)輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(4)的同一側(cè)面上安裝多個(gè)相互平行的輕質(zhì)軟葉片；所述輕質(zhì)軟葉片呈梯形或者三角形，梯形的兩腰或者三角形的一相鄰兩邊相互垂直；呈梯形的輕質(zhì)軟葉片的底邊或者三角形的最長邊與輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(4)的對(duì)角線相平行并安裝在輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(4)上，呈梯形的輕質(zhì)軟葉片的一腰水平布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:所述輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)(4)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所述的百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:所述輕質(zhì)軟葉片采用抗老化布料。
專利摘要本實(shí)用新型公開了百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風(fēng)力機(jī)，包括垂直軸、橫梁、輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)和輕質(zhì)軟葉片；垂直軸安裝在塔架上，3-6根橫梁對(duì)稱安裝于垂直軸上；每根橫梁的外端下方豎直安裝輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)，輕質(zhì)軟葉片呈梯形或者三角形，梯形的兩腰或者三角形的一相鄰兩邊相互垂直，其最長邊與輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)的對(duì)角線相平行并安裝在輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)上，梯形的一腰水平布置。輕質(zhì)軟葉片采用輕質(zhì)材料，很微弱的風(fēng)就能使逆風(fēng)輕質(zhì)軟葉片隨風(fēng)飄動(dòng)而無阻力，而順風(fēng)輕質(zhì)軟葉片遮擋在輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)上具有最大的捕風(fēng)面，輕質(zhì)矩形透風(fēng)網(wǎng)受到風(fēng)壓，從而帶動(dòng)垂直軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)葉片由逆風(fēng)變?yōu)轫橈L(fēng)時(shí)，葉片順著風(fēng)向展開，使得葉片在順風(fēng)時(shí)獲得最大的捕風(fēng)面。
文檔編號(hào)F03D3/00GK203050988SQ20132006275
公開日2013年7月10日 申請(qǐng)日期2013年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月4日
發(fā)明者古亮, 李山 申請(qǐng)人:重慶理工大學(xué)