專利名稱：三角軟翼的垂直軸雙重偏距風(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)，尤其涉及一種三角軟翼的垂直軸雙重偏距風(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(yáng)能和風(fēng)能是可再生能源，對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染。因此，各國(guó)都大力開(kāi)發(fā)以風(fēng)能和太陽(yáng)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(wèn)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(zhǎng)，實(shí)度極低，大部分從葉片之間的空隙漏走，風(fēng)能沒(méi)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(guò)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)，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(zhǎng)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?，F(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(guò)90度。任意方向來(lái)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(lái)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)。以上各種方案，雖然實(shí)度比常規(guī)風(fēng)輪大許多，捕風(fēng)能力很強(qiáng)，但由于葉片理想最大實(shí)度為0.5，風(fēng)能還沒(méi)有完全得到利用。因此，有必要開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)出實(shí)度和出力更大的風(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，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)雜等缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供了一種三角軟翼的垂直軸雙重偏距風(fēng)力機(jī)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案:三角軟翼的垂直軸雙重偏距風(fēng)力機(jī)，包括垂直軸、橫梁、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，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)；所述橫梁至少為兩根，且呈水平輻射狀對(duì)稱固定于垂直軸上；每根橫梁的外端下方安裝有兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)和一個(gè)輕質(zhì)軟葉片；所述透風(fēng)網(wǎng)和輕質(zhì)軟葉片均為直角三角形，輕質(zhì)軟葉片和兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)共斜邊，且斜邊向外下側(cè)伸出；兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)相互垂直，一透風(fēng)網(wǎng)的一直角邊豎直，另一直角邊水平布置；所述輕質(zhì)軟葉片安裝在兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)之間。作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案，所述透風(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實(shí)度大:在葉片由順風(fēng)轉(zhuǎn)變?yōu)槟骘L(fēng)后的一段時(shí)間內(nèi)，軟葉片擋在傾斜透風(fēng)網(wǎng)上，可以繼續(xù)帶動(dòng)垂直軸作功；②風(fēng)輪起動(dòng)風(fēng)速小:由于采用了輕質(zhì)設(shè)計(jì)，很微弱的風(fēng)就能使順風(fēng)輕質(zhì)軟葉片改變狀態(tài)，所以風(fēng)力機(jī)微風(fēng)發(fā)電能力強(qiáng)，啟動(dòng)風(fēng)速小，力矩大，適合地區(qū)廣，發(fā)電運(yùn)行時(shí)間比例高；③成本低，狀態(tài)變化過(guò)渡迅速，實(shí)用性廣。

圖1為三角軟翼的垂直軸雙重偏距風(fēng)力機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中:I一橫梁；2—垂直軸；3—透風(fēng)網(wǎng)；4一輕質(zhì)軟葉片；5—透風(fēng)網(wǎng)；6一透風(fēng)網(wǎng)；7—透風(fēng)網(wǎng)。
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(shuō)明。如圖1所示，三角軟翼的垂直軸雙重偏距風(fēng)力機(jī)包括垂直軸2、橫梁1、透風(fēng)網(wǎng)3、5、6、7 (其中，透風(fēng)網(wǎng)3豎直設(shè)置，透風(fēng)網(wǎng)5傾斜設(shè)置，透風(fēng)網(wǎng)6傾斜設(shè)置，透風(fēng)網(wǎng)7豎直設(shè)置)和輕質(zhì)軟葉片4。垂直軸2豎直安裝在塔架上，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。橫梁I至少為兩根，且呈水平輻射狀對(duì)稱固定于垂直軸2上。每根橫梁I的外端下方安裝有兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)和一個(gè)輕質(zhì)軟葉片4。透風(fēng)網(wǎng)和輕質(zhì)軟葉片4均為直角三角形，輕質(zhì)軟葉片和兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)共斜邊，且斜邊向外下側(cè)伸出。每根橫梁I的外端下方的兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)相互垂直，一透風(fēng)網(wǎng)的一直角邊豎直，另一直角邊水平布置，如圖中的透風(fēng)網(wǎng)3和7，輕質(zhì)軟葉片4安裝在兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)之間。[0021]無(wú)風(fēng)時(shí)，輕質(zhì)軟葉片4自然下垂。任意方向來(lái)風(fēng)時(shí)，順風(fēng)輕質(zhì)軟葉片4遮擋在豎直設(shè)置的透風(fēng)網(wǎng)上且具有較大的捕風(fēng)面，從而帶動(dòng)垂直軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)輕質(zhì)軟葉片4旋轉(zhuǎn)至逆風(fēng)時(shí)，輕質(zhì)軟葉片4將擋在傾斜設(shè)置的透風(fēng)網(wǎng)上，繼續(xù)帶動(dòng)垂直軸旋轉(zhuǎn)，之后，輕質(zhì)軟葉片4將逐漸脫離傾斜設(shè)置的透風(fēng)網(wǎng)而隨風(fēng)飄動(dòng)，對(duì)風(fēng)無(wú)阻力。當(dāng)輕質(zhì)軟葉片4旋轉(zhuǎn)至順風(fēng)時(shí)，輕質(zhì)軟葉片4將擋在豎直設(shè)置的透風(fēng)網(wǎng)上，為下一步順風(fēng)做功做準(zhǔn)備，所有材料采用輕質(zhì)設(shè)計(jì)。之所以把輕質(zhì)軟葉片4設(shè)計(jì)成在無(wú)風(fēng)時(shí)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4在斜邊的束縛下，葉片在剛啟動(dòng)時(shí)自然下垂展開(kāi)，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(shí)輕質(zhì)軟葉片4還可以沿風(fēng)向展開(kāi)，從而進(jìn)一步保證輕質(zhì)軟葉片4在順風(fēng)時(shí)的受風(fēng)面最大。之所以要在豎直設(shè)置的透風(fēng)網(wǎng)3和7的斜邊上垂直設(shè)置另一傾斜設(shè)置的透風(fēng)網(wǎng)5和6，是因?yàn)楫?dāng)輕質(zhì)軟葉片4旋轉(zhuǎn)至逆風(fēng)時(shí)，輕質(zhì)軟葉片4將擋在傾斜設(shè)置的透風(fēng)網(wǎng)上，可以繼續(xù)帶動(dòng)垂直軸旋轉(zhuǎn)，增大了實(shí)度，增加了風(fēng)的利用率。透風(fēng)網(wǎng)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4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(dòng)而對(duì)風(fēng)無(wú)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(dòng)風(fēng)速小、力矩大；而且成本極低，狀態(tài)變化過(guò)渡迅速，實(shí)用性廣。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)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(shuō)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1.三角軟翼的垂直軸雙重偏距風(fēng)力機(jī)，包括垂直軸(2)、橫梁(I)、透風(fēng)網(wǎng)和輕質(zhì)軟葉片(4); 所述垂直軸(2)豎直安裝在塔架上，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述橫梁(I)至少為兩根，且呈水平輻射狀對(duì)稱固定于垂直軸(2)上； 每根橫梁(I)的外端下方安裝有兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)和一個(gè)輕質(zhì)軟葉片(4);所述透風(fēng)網(wǎng)和輕質(zhì)軟葉片(4)均為直角三角形，輕質(zhì)軟葉片和兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)共斜邊，且斜邊向外下側(cè)伸出；兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)相互垂直，一透風(fēng)網(wǎng)的一直角邊豎直，另一直角邊水平布置；所述輕質(zhì)軟葉片(4)安裝在兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角軟翼的垂直軸雙重偏距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:所述透風(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)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三角軟翼的垂直軸雙重偏距風(fēng)力機(jī)，其特征在于:所述輕質(zhì)軟葉片(4)采用抗老化布料。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種三角軟翼的垂直軸雙重偏距風(fēng)力機(jī)，包括垂直軸、橫梁、透風(fēng)網(wǎng)和輕質(zhì)軟葉片；橫梁對(duì)稱固定于垂直軸上，每根橫梁的外端下方設(shè)有呈直角三角形的兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)和一個(gè)輕質(zhì)軟葉片，輕質(zhì)軟葉片和兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)共斜邊，且向外下側(cè)伸出；兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)相互垂直，一透風(fēng)網(wǎng)豎直設(shè)置；輕質(zhì)軟葉片安裝在兩個(gè)透風(fēng)網(wǎng)之間。任意方向來(lái)風(fēng)時(shí)，順風(fēng)輕質(zhì)軟葉片遮擋在豎直設(shè)置的透風(fēng)網(wǎng)上且具有較大的捕風(fēng)面，從而帶動(dòng)垂直軸旋轉(zhuǎn)；當(dāng)葉片旋轉(zhuǎn)至逆風(fēng)時(shí)，葉片將擋在傾斜設(shè)置的透風(fēng)網(wǎng)上，繼續(xù)帶動(dòng)垂直軸旋轉(zhuǎn)，隨后葉片將逐漸脫離傾斜設(shè)置的透風(fēng)網(wǎng)隨風(fēng)飄動(dòng)，對(duì)風(fēng)無(wú)阻力；所有材料采用輕質(zhì)設(shè)計(jì)，其啟動(dòng)風(fēng)速小，實(shí)度大，力矩大，成本低，狀態(tài)變化迅速，實(shí)用性廣。
文檔編號(hào)F03D3/00GK203050989SQ20132006279
公開(kāi)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, 陳新崗, 李山 申請(qǐng)人:重慶理工大學(xué)