本發(fā)明涉及一種垂直軸風(fēng)力機(jī)，尤其是一種組配型低重心高效垂直軸風(fēng)力機(jī)，屬于風(fēng)力發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
據(jù)申請(qǐng)人了解，目前市場(chǎng)上運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中，所用風(fēng)力機(jī)絕大多數(shù)為風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸水平放置的水平軸渦輪式風(fēng)力機(jī)，屬于高風(fēng)速風(fēng)力機(jī)范疇，其中低風(fēng)速性能差，在年均風(fēng)速米/秒的地區(qū)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益不佳。此外，這類風(fēng)力機(jī)運(yùn)行噪音大、會(huì)產(chǎn)生次聲波，不適合在都市和社區(qū)中使用，而且還會(huì)危害鳥類的生存環(huán)境。此外，還有垂直軸風(fēng)力機(jī)，此類風(fēng)力機(jī)的特點(diǎn)是無(wú)風(fēng)向性要求、噪音小、不產(chǎn)生次聲波。與水平軸風(fēng)力機(jī)相比，垂直軸風(fēng)力機(jī)可利用二維翼型葉片，既能利用葉片的升力、又能利用葉片的推力(也稱阻力)；其風(fēng)輪各葉片在風(fēng)力機(jī)運(yùn)行時(shí)不同時(shí)出力，而是依次接替輪換出力，葉片荷載周期性變化(垂直軸葉片轉(zhuǎn)動(dòng)一周，攻角經(jīng)歷360°變化，只有攻角在約±20°范圍內(nèi)葉片才能出力、在其他角度范圍處于失速狀態(tài)而不能出力)。垂直軸風(fēng)力機(jī)的這些特點(diǎn)有利有弊，利用優(yōu)點(diǎn)、抑制缺點(diǎn)是研發(fā)適用于年均風(fēng)速米/秒地區(qū)和都市人居環(huán)境的垂直軸風(fēng)力機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵。垂直軸風(fēng)力機(jī)所用葉片有三類翼型：第一類是推力型葉片，采用該類葉片的風(fēng)輪易自起轉(zhuǎn)，但是該類葉片的風(fēng)能利用系數(shù)Cpmax≤0.15且轉(zhuǎn)速低，無(wú)法適用于高效的風(fēng)力發(fā)電機(jī)；第二類是升力型的對(duì)稱翼型葉片，該類葉片的翼型為NACA00xy(x=1或2；y=0,1,…,8或9)，其Cpmax高，某些葉片的Cpmax能達(dá)到0.45，但采用該類葉片的風(fēng)輪無(wú)法自起轉(zhuǎn)；第三類是升力型的吸力面為凸形、壓力面有凹形的翼型葉片，該類葉片數(shù)量眾多，其Cpmax在0.20—0.30之間，采用該類葉片的風(fēng)輪能自起轉(zhuǎn)，但起轉(zhuǎn)力矩低于第一類葉片、且Cpmax對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速低于第二類葉片。目前，利用升力型翼型葉片的垂直軸風(fēng)力機(jī)，基本上采用Darrieus技術(shù)的“Φ”風(fēng)輪或“H”風(fēng)輪，這兩種風(fēng)輪的共有特征為主軸長(zhǎng)度≥風(fēng)輪高度，因而這兩種風(fēng)輪重心偏高，為了保證整個(gè)風(fēng)輪的穩(wěn)定性，要求風(fēng)輪主軸具有很高的強(qiáng)度和剛度，導(dǎo)致主軸重量很重。其中，“Φ”風(fēng)輪由“跳繩曲線”形的前述第二類葉片構(gòu)成（通常采用薄翼型葉片），葉片兩端直接連接于主軸(若要解決“Φ”風(fēng)輪自起轉(zhuǎn)，可將“S”形的前述第一類葉片也連接于主軸)。“Φ”風(fēng)輪采用的葉片要有足夠的柔性，其Cpmax對(duì)應(yīng)的尖速比λ較高，導(dǎo)致“Φ”風(fēng)輪的中低風(fēng)速性能差?！癏”風(fēng)輪大多數(shù)由前述第三類葉片通過(guò)懸臂連接于主軸而成，為抑制葉片震顫，要求懸臂具有很高的強(qiáng)度和剛度，導(dǎo)致懸臂重量很重；同時(shí)，第三類葉片Cpmax對(duì)應(yīng)的最佳葉片寬度(也稱弦長(zhǎng))比前述第二類葉片要大50-60%，相應(yīng)地，葉片重量也要重80-100%。受制于此，在相同高度下，“H”風(fēng)輪的重量比“Φ”風(fēng)輪要重1-2倍，其離心載荷更大，對(duì)主軸的強(qiáng)度和剛度要求更高。由此可見，降低重心并減輕重量、增大高Cpmax翼型的起轉(zhuǎn)力矩是設(shè)計(jì)高效風(fēng)力機(jī)的兩個(gè)技術(shù)突破點(diǎn)，特別是提高風(fēng)力機(jī)中低風(fēng)速性能的突破點(diǎn)。本發(fā)明發(fā)明人于2010年4月4日申請(qǐng)的、專利號(hào)201010162074.7、授權(quán)公告號(hào)CN102213180B的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種垂直軸(也稱立軸)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)機(jī)。然而，該技術(shù)方案尚存在以下主要不利之處：（1）層間支撐部件過(guò)于臃腫，對(duì)氣流干擾較大，影響葉片的風(fēng)能利用性能；（2）層間支撐結(jié)構(gòu)不夠優(yōu)化，導(dǎo)致其單位重量?jī)?nèi)的強(qiáng)度和剛度較低，要達(dá)到預(yù)期的強(qiáng)度和剛度仍需要較大的重量，不利于減輕風(fēng)輪重量；（3）風(fēng)輪的輪架與主軸之間的承接結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較差，然而為提高強(qiáng)度勢(shì)必會(huì)增加風(fēng)輪重量，這一問題導(dǎo)致風(fēng)輪無(wú)法大型化；（4）無(wú)法實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)功率控制。亟需研制出單位重量?jī)?nèi)強(qiáng)度較高的層間支撐結(jié)構(gòu)和承接結(jié)構(gòu)，從而在達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度的同時(shí)不會(huì)增加風(fēng)輪重量、甚至減輕風(fēng)輪重量；同時(shí)研制出能實(shí)現(xiàn)功率控制的結(jié)構(gòu)，通過(guò)功率控制來(lái)擴(kuò)大風(fēng)力機(jī)運(yùn)行的風(fēng)速范圍，提高發(fā)電量。此外，本發(fā)明發(fā)明人于2004年12月20日申請(qǐng)的、專利號(hào)200410073422.8、授權(quán)公告號(hào)CN100392240C的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種利用低速風(fēng)能產(chǎn)生動(dòng)力的風(fēng)機(jī)翼片，屬于低風(fēng)速葉片，能有效利用較低風(fēng)速的風(fēng)能。目前同樣亟需研制出能有效發(fā)揮該類葉片低速風(fēng)能利用性能的垂直軸風(fēng)力機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種組配型低重心高效垂直軸風(fēng)力機(jī)，采用了針對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)的專用葉片、以及能提高起轉(zhuǎn)力矩的低風(fēng)速葉片，并能有效發(fā)揮這兩類葉片的風(fēng)能利用性能。本發(fā)明解決其技術(shù)問題的基本技術(shù)方案如下：一種組配型低重心高效垂直軸風(fēng)力機(jī)，包括確定垂向旋轉(zhuǎn)軸線的固定塔架和支撐于塔架上的風(fēng)輪，所述風(fēng)輪與塔架構(gòu)成軸向約束的水平轉(zhuǎn)動(dòng)副；所述風(fēng)輪包括旋轉(zhuǎn)中心支撐于所述塔架的輪架、以及分布于所述輪架周邊的葉片；其特征是，所述葉片包括一組交替間隔分布的第一葉片和第二葉片；所述第一、第二葉片分別為垂向延伸的流線形截面葉片，所述第一葉片具有分別呈凸形、且非對(duì)稱地分布于葉片翼弦兩側(cè)的朝外葉面和朝內(nèi)葉面，所述第二葉片的朝外葉面呈凹形且朝內(nèi)葉面呈凸形；所述輪架包括一組周向均布水平延伸且上、下對(duì)應(yīng)的輻條，所述輪架的輻條分別構(gòu)成一旋轉(zhuǎn)中心支撐于塔架的傳動(dòng)框、以及至少一個(gè)連接框，所述連接框經(jīng)支撐件與相鄰的連接框或傳動(dòng)框固定連接；所述傳動(dòng)框、連接框輻條的外端分別與所述第一葉片的上、下相應(yīng)部位直接固定連接、或者與固連于第一葉片的固定件固定連接或轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述傳動(dòng)框、連接框輻條的中部分別與所述第二葉片的上、下相應(yīng)部位直接固定連接、或者與固連于第二葉片的固定件固定連接或轉(zhuǎn)動(dòng)連接。該結(jié)構(gòu)中第一葉片位于輻條外端、第二葉片位于輻條中部，這樣可使兩種葉片有機(jī)組合，既利用第一葉片提高風(fēng)能利用效率、又利用第二葉片提高風(fēng)輪起轉(zhuǎn)力矩。上述結(jié)構(gòu)的第一葉片是針對(duì)垂直軸風(fēng)力機(jī)周圍的非定常流場(chǎng)特點(diǎn)設(shè)計(jì)的專用葉片，該葉片具有自起轉(zhuǎn)風(fēng)輪能力和很高的風(fēng)能利用系數(shù)Cpmax（可達(dá)0.45—0.50）；第二葉片屬于低風(fēng)速葉片，能有效利用較低風(fēng)速的風(fēng)能；申請(qǐng)人經(jīng)深入實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，按上述結(jié)構(gòu)將第一葉片、第二葉片固定連接或轉(zhuǎn)動(dòng)連接于輪架后，可很好地發(fā)揮兩類葉片的自起轉(zhuǎn)能力和/或風(fēng)能利用性能。尤其在采用轉(zhuǎn)動(dòng)連接方式時(shí)，風(fēng)力驅(qū)動(dòng)風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)，第一葉片在風(fēng)力作用下自動(dòng)繞轉(zhuǎn)動(dòng)連接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，可更有效地發(fā)揮第一葉片的風(fēng)能利用性能；同時(shí)，第二葉片也會(huì)在風(fēng)力作用下自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，一方面能更好地利用低風(fēng)速風(fēng)能，并使第一葉片在低風(fēng)速下也能利用風(fēng)能，另一方面能提高風(fēng)輪起轉(zhuǎn)力矩、并降低高風(fēng)速時(shí)風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，提高風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用效率。采用上述結(jié)構(gòu)還可有效縮短風(fēng)輪主軸長(zhǎng)度，甚至可以取消主軸，從而有效降低風(fēng)輪重心，減少風(fēng)輪重量。優(yōu)選地，所述輪架采用第一結(jié)構(gòu)：所述傳動(dòng)框中部呈正多邊形、并設(shè)有桁架；所述桁架由第一法蘭和均布于第一法蘭周向且沿徑向延伸的承重臂構(gòu)成，所述承重臂末端分別與傳動(dòng)框中部正多邊形各頂點(diǎn)、或者正多邊形各邊的中部固連；當(dāng)所述桁架承重臂末端分別與傳動(dòng)框中部正多邊形各邊的中部固連時(shí)，所述傳動(dòng)框中部正多邊形相鄰兩邊之間還設(shè)有與承重臂固連的連桿；所述第一法蘭形成傳動(dòng)框的旋轉(zhuǎn)中心，并與塔架頂端構(gòu)成軸向約束的水平轉(zhuǎn)動(dòng)副。更優(yōu)選地，所述風(fēng)輪還包括與塔架頂端轉(zhuǎn)動(dòng)連接、且軸線沿垂向布置的主軸或者負(fù)載的動(dòng)力輸入軸，所述第一法蘭與主軸或者與動(dòng)力輸入軸同軸固連；所述第一葉片的中弧線拱向所述旋轉(zhuǎn)軸線；所述第一葉片的截面中、垂直于翼弦方向上的厚度最大處在翼弦上的垂足與前緣點(diǎn)之間的距離為翼弦長(zhǎng)度的0.12-0.29倍。采用第一結(jié)構(gòu)可利用負(fù)載的動(dòng)力輸入軸從而省去了風(fēng)輪的主軸，能最大限度地降低重心和減輕風(fēng)輪重量、又降低了成本。同時(shí)，采用該結(jié)構(gòu)的傳動(dòng) 框后，其桁架作為輪架與負(fù)載動(dòng)力輸入軸之間的承接結(jié)構(gòu)，其單位重量?jī)?nèi)的強(qiáng)度較高，在達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度的同時(shí)不會(huì)增加風(fēng)輪重量、甚至能減輕風(fēng)輪重量，從而使風(fēng)輪能有效大型化。此外，第一結(jié)構(gòu)也可用于與塔架頂端主軸連接的風(fēng)輪。優(yōu)選地，所述輪架采用第二結(jié)構(gòu)：所述傳動(dòng)框中部呈正多邊形、并設(shè)有桁架；所述桁架由兩上下排布且同軸的第二、第三法蘭，以及分別均布于第二、第三法蘭周向且沿徑向延伸的承重臂和加強(qiáng)臂構(gòu)成，所述承重臂和加強(qiáng)臂的末端分別與傳動(dòng)框中部正多邊形各頂點(diǎn)固連；對(duì)應(yīng)的承重臂和加強(qiáng)臂之間設(shè)有至少一個(gè)支筋；所述第二、第三法蘭形成傳動(dòng)框的旋轉(zhuǎn)中心，并與塔架頂端構(gòu)成軸向約束的水平轉(zhuǎn)動(dòng)副。更優(yōu)選地，所述風(fēng)輪還包括與塔架頂端轉(zhuǎn)動(dòng)連接、且軸線沿垂向布置的主軸或者負(fù)載的動(dòng)力輸入軸，所述第二、第三法蘭與主軸或者與動(dòng)力輸入軸同軸固連；所述第一葉片的中弧線拱向所述旋轉(zhuǎn)軸線；所述第一葉片的截面中、垂直于翼弦方向上的厚度最大處在翼弦上的垂足與前緣點(diǎn)之間的距離為翼弦長(zhǎng)度的0.12-0.29倍。第二結(jié)構(gòu)中，桁架作為輪架與主軸之間的承接結(jié)構(gòu)，其單位重量?jī)?nèi)的強(qiáng)度較高，在達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度的同時(shí)不會(huì)增加風(fēng)輪重量、甚至能減輕風(fēng)輪重量，從而使風(fēng)輪能有效大型化。同時(shí)，采用第二結(jié)構(gòu)后，風(fēng)輪受力均勻性良好，更利于風(fēng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，第二結(jié)構(gòu)也可用于與塔架頂端負(fù)載動(dòng)力輸入軸連接的風(fēng)輪。優(yōu)選地，所述固定件為一端與傳動(dòng)框或連接框的輻條固定連接或轉(zhuǎn)動(dòng)連接、另一端與第一或第二葉片朝內(nèi)葉面固連的直板；或者，所述固定件為具有兩外端和一轉(zhuǎn)角端的“V”形件，所述“V”形件的兩外端分別與第一或第二葉片朝內(nèi)葉面或葉片端面固連，所述“V”形件的轉(zhuǎn)角端與傳動(dòng)框或連接框的輻條固定連接或轉(zhuǎn)動(dòng)連接；或者，所述固定件為具有流線形外邊緣的板件，所述板件的板面與葉片端面固連，所述板件朝傳動(dòng)框或連接框延伸有突出耳， 所述突出耳與傳動(dòng)框、連接框輻條的外端固定連接或轉(zhuǎn)動(dòng)連接；或者，所述固定件為具有流線形外邊緣的箍環(huán)，所述箍環(huán)內(nèi)邊緣箍于葉片周向，所述箍環(huán)外邊緣朝傳動(dòng)框或連接框延伸有突出耳，所述突出耳與傳動(dòng)框、連接框輻條的外端固定連接或轉(zhuǎn)動(dòng)連接。這樣固定件本身不會(huì)影響第一、第二葉片對(duì)風(fēng)能的利用，而且在轉(zhuǎn)動(dòng)連接時(shí)有利于第一、第二葉片順暢地進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，能更好地發(fā)揮專用葉片的風(fēng)能利用性能和低風(fēng)速葉片的低風(fēng)速風(fēng)能利用性能。為實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)功率控制，本發(fā)明進(jìn)一步完善的技術(shù)方案如下：優(yōu)選地，所述固定件朝向傳動(dòng)框或連接框的一側(cè)與傳動(dòng)框或連接框輻條之間設(shè)有用以轉(zhuǎn)動(dòng)葉片角度的伸縮式控制器，或者，所述固定件靠近葉片的部位與傳動(dòng)框或連接框輻條之間設(shè)有用以轉(zhuǎn)動(dòng)葉片角度的伸縮式控制器；所述控制器為彈性部件，或者，所述控制器為受控端外接控制設(shè)備的電動(dòng)控制器。當(dāng)控制器為彈性部件時(shí)則能以葉片離心力與彈性力之間的作用力平衡的方式實(shí)施風(fēng)力機(jī)功率控制；當(dāng)控制器為電動(dòng)控制器時(shí)則能以電動(dòng)控制的方式實(shí)施風(fēng)力機(jī)功率控制。實(shí)施風(fēng)力機(jī)功率控制后，可擴(kuò)大風(fēng)力機(jī)的風(fēng)速適用范圍。為簡(jiǎn)化支撐結(jié)構(gòu)，避免干擾氣流、影響葉片的風(fēng)能利用性能；同時(shí)，為提高支撐結(jié)構(gòu)單位重量?jī)?nèi)的強(qiáng)度和剛度，以利減輕風(fēng)輪重量，本發(fā)明進(jìn)一步完善的技術(shù)方案如下：所述傳動(dòng)框中部與連接框中部呈形狀相同且各對(duì)應(yīng)邊相互平行的正多邊形；所述傳動(dòng)框中部正多邊形各頂點(diǎn)與連接框中部正多邊形各頂點(diǎn)之間經(jīng)支撐件固連；所述支撐件為具有四個(gè)末端的“X”形件，所述“X”形件上部?jī)啥?、下部?jī)啥朔謩e與傳動(dòng)框或連接框的兩相鄰頂點(diǎn)固連，且所述“X”形件位于傳動(dòng)框和連接框的同一側(cè)；或者，所述支撐件為固連傳動(dòng)框、連接框中部正多邊形各對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的直桿；或者，所述支撐件包括固連傳動(dòng)框、連接框中 部正多邊形各對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的直桿，所述直桿與頂點(diǎn)的兩側(cè)邊之間還設(shè)有斜撐。申請(qǐng)人經(jīng)深入實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，采用上述優(yōu)選結(jié)構(gòu)后，不僅能避免干擾氣流，還能在滿足預(yù)期剛度和強(qiáng)度要求的同時(shí)進(jìn)一步減輕風(fēng)輪重量。優(yōu)選地，所述傳動(dòng)框中部正多邊形外側(cè)的相鄰輻條之間還設(shè)有連筋，起到加固作用；所述連接框中部正多邊形的相鄰輻條之間還設(shè)有連桿；或者，所述連接框中部正多邊形外側(cè)的相鄰輻條之間還設(shè)有連桿，起到加固作用。優(yōu)選地，所述連接框有至少兩個(gè)、并與傳動(dòng)框形成至少兩層輻條，每層輻條分別安裝有對(duì)應(yīng)的葉片，相鄰兩層輻條上安裝的葉片交錯(cuò)分布。這樣既能提高葉片最佳攻角的迎風(fēng)概率，使風(fēng)輪更易起轉(zhuǎn)，又能以分段的形式降低葉片長(zhǎng)度，從而降低葉片的制造、運(yùn)輸和安裝成本。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：（1）通過(guò)組配垂直軸風(fēng)力機(jī)專用葉片和低風(fēng)速葉片，優(yōu)化葉片與輪架的連接結(jié)構(gòu)、輪架本身結(jié)構(gòu)、以及葉片固定件結(jié)構(gòu)，確保專用葉片的風(fēng)能利用性能和低風(fēng)速葉片的低速風(fēng)能利用性能可得到充分發(fā)揮，同時(shí)能降低風(fēng)輪重心并減輕風(fēng)輪重量。（2）通過(guò)設(shè)置并優(yōu)化桁架結(jié)構(gòu)，使承接結(jié)構(gòu)單位重量?jī)?nèi)的強(qiáng)度較高，從而有利于風(fēng)輪大型化。（3）通過(guò)優(yōu)化支撐結(jié)構(gòu)，不僅能避免干擾氣流，還能通過(guò)提高支撐結(jié)構(gòu)單位重量?jī)?nèi)的強(qiáng)度和剛度來(lái)進(jìn)一步減輕風(fēng)輪重量。（4）通過(guò)分段、交錯(cuò)安裝葉片，提高了葉片最佳攻角的迎風(fēng)概率而更容易起轉(zhuǎn)風(fēng)輪，并降低葉片的制造、運(yùn)輸和安裝成本。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2、圖3、圖4分別為圖1的A、B、C區(qū)域放大圖。圖5為圖4的D區(qū)域放大圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例1輪架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本發(fā)明實(shí)施例1傳動(dòng)框和桁架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8、圖9分別為本發(fā)明實(shí)施例1所用兩種連接框的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明實(shí)施例1支撐件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為本發(fā)明實(shí)施例1固定件的結(jié)構(gòu)示意圖。圖12為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖13、圖14、圖15分別為圖12的E、F、G區(qū)域放大圖。圖16為本發(fā)明實(shí)施例2輪架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖17為本發(fā)明實(shí)施例2傳動(dòng)框和桁架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖18為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖19至圖22分別為圖18的H、I、J、K區(qū)域放大圖。圖23為本發(fā)明實(shí)施例3輪架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖24至圖32為本發(fā)明可用于實(shí)施例1至3的其它傳動(dòng)框示意圖。圖33至圖35為本發(fā)明可用于有主軸結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)框示意圖。圖36至圖38分別為圖33至圖35中桁架結(jié)構(gòu)示意圖。圖39至圖45為本發(fā)明可用的其它連接框示意圖。圖46、圖47為本發(fā)明可用的其它支撐件示意圖。圖48為本發(fā)明風(fēng)輪有主軸結(jié)構(gòu)的示意圖。圖49、圖50本發(fā)明可用的其它固定件示意圖。圖51為本發(fā)明所用垂直軸風(fēng)力機(jī)專用葉片截面的示意圖。具體實(shí)施方式下面參照附圖并結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。但是本發(fā)明不限于所給出的例子。實(shí)施例1本實(shí)施例組配型低重心高效垂直軸風(fēng)力機(jī)如圖1至圖4所示，包括確定垂向旋轉(zhuǎn)軸線的固定塔架1和支撐于塔架1上的風(fēng)輪2，風(fēng)輪2與塔架1構(gòu)成軸向約束的水平轉(zhuǎn)動(dòng)副；風(fēng)輪2包括旋轉(zhuǎn)中心支撐于塔架1的輪架3、以及分 布于輪架3周邊的葉片；葉片包括一組交替間隔分布的第一葉片4和第二葉片4-1；第一、第二葉片4、4-1分別為垂向延伸的流線形截面葉片，第一葉片4具有分別呈凸形、且非對(duì)稱地分布于葉片翼弦兩側(cè)的朝外葉面和朝內(nèi)葉面；第二葉片4-1的朝外葉面呈凹形且朝內(nèi)葉面呈凸形；輪架3包括一組周向均布水平延伸且上、下對(duì)應(yīng)的輻條，上、下對(duì)應(yīng)的輻條外端分別與第一葉片4的上、下相應(yīng)部位轉(zhuǎn)動(dòng)連接，上、下對(duì)應(yīng)的輻條中部分別與第二葉片4-1的上、下相應(yīng)部位轉(zhuǎn)動(dòng)連接。具體而言，如圖6所示，輪架3的輻條分別構(gòu)成一旋轉(zhuǎn)中心支撐于塔架1的傳動(dòng)框6、以及至少一個(gè)連接框7，連接框7經(jīng)支撐件11與相鄰的連接框6或傳動(dòng)框7固定連接；傳動(dòng)框6、連接框7輻條的外端分別與固連于第一葉片4的固定件4-2轉(zhuǎn)動(dòng)連接，傳動(dòng)框6、連接框7輻條的中部分別與固連于第二葉片4-1的固定件8轉(zhuǎn)動(dòng)連接；如圖4所示，第一葉片4橫截面形狀呈非對(duì)稱液滴形，第一葉片4的中弧線拱向旋轉(zhuǎn)軸線；如圖51所示，第一葉片4的截面中、垂直于翼弦方向上的厚度最大處在翼弦上的垂足與前緣點(diǎn)之間的距離Xt為翼弦長(zhǎng)度的0.12-0.29倍。本實(shí)施例采用由三個(gè)連接框7與一個(gè)傳動(dòng)框6形成的三層結(jié)構(gòu)，形成三層輻條結(jié)構(gòu)，各第一葉片4或第二葉片4-1分別安裝于各層輻條，相鄰兩層輻條上安裝的第一葉片4或第二葉片4-1交錯(cuò)分布。如圖5所示，固定件4-2為一端與傳動(dòng)框6或連接框7的輻條轉(zhuǎn)動(dòng)連接、另一端與第一或第二葉片4、4-1朝內(nèi)葉面固連的直板；如圖11所示，固定件8為具有兩外端8-1和一轉(zhuǎn)角端8-2的“V”形件，“V”形件的兩外端8-1分別與第一或第二葉片4、4-1朝內(nèi)葉面固連，“V”形件的轉(zhuǎn)角端8-2與傳動(dòng)框6或連接框7的輻條轉(zhuǎn)動(dòng)連接。需要說(shuō)明的是，“V”形件的兩外端8-1也可分別與第一或第二葉片4、4-1的葉片端面固連。如圖2、圖6所示，塔架1頂端與負(fù)載的動(dòng)力輸入軸13轉(zhuǎn)動(dòng)連接，動(dòng)力輸入軸13的軸線沿垂向布置；傳動(dòng)框6中部設(shè)有形成旋轉(zhuǎn)中心的第一法蘭 10-6，第一法蘭10-6與動(dòng)力輸入軸13固定連接；第一法蘭與塔架頂端構(gòu)成軸向約束的水平轉(zhuǎn)動(dòng)副。具體而言，傳動(dòng)框6中部呈正多邊形、并設(shè)有桁架10；桁架10包括第一法蘭10-6，第一法蘭10-6與動(dòng)力輸入軸13固定連接，第一法蘭10-6周向均布有徑向延伸的承重臂10-3，承重臂10-3末端分別與傳動(dòng)框6中部正多邊形各頂點(diǎn)固連。如圖7至圖10所示，傳動(dòng)框6中部與連接框7中部呈形狀相同且各對(duì)應(yīng)邊相互平行的正多邊形（本實(shí)施例為正六邊形），且連接框7采用兩種結(jié)構(gòu)，一種如圖8所示，整體呈三角形，另一種如圖9所示，整體呈六角形；傳動(dòng)框6中部正多邊形各頂點(diǎn)與連接框7中部正多邊形各頂點(diǎn)之間經(jīng)支撐件11固連；支撐件11為具有四個(gè)末端的“X”形件，“X”形件上部?jī)啥?、下部?jī)啥朔謩e與傳動(dòng)框6或連接框7的兩相鄰頂點(diǎn)固連，且“X”形件位于傳動(dòng)框6和連接框7的同一側(cè)。需要說(shuō)明的是，以上固定件4-2、8也可與傳動(dòng)框6、連接框7輻條的外端固定連接，從而使第一葉片4、第二葉片4-1與輪架輻條固定連接。實(shí)施例2本實(shí)施例組配型低重心高效垂直軸風(fēng)力機(jī)如圖12至圖17所示，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，不同之處僅在于：（1）本實(shí)施例采用由一個(gè)連接框7和一個(gè)傳動(dòng)框6形成的單層結(jié)構(gòu)。（2）固定件8靠近葉片4-1的部位與傳動(dòng)框6或連接框7輻條之間設(shè)有用以轉(zhuǎn)動(dòng)葉片角度的控制器12。（3）如圖17所示，傳動(dòng)框6整體呈三角形。（4）連接框7只有一種結(jié)構(gòu)形式，與圖8所示相同。（5）固定件4-2結(jié)構(gòu)與固定件8相同，均與圖11所示相同。實(shí)施例3本實(shí)施例組配型低重心高效垂直軸風(fēng)力機(jī)如圖18至圖23所示，其基本 結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，不同之處僅在于：（1）本實(shí)施例采用由兩個(gè)連接框7和一個(gè)傳動(dòng)框6形成的雙層結(jié)構(gòu)。（2）連接框7只有一種結(jié)構(gòu)形式，與圖8所示相同。（3）固定件4-2結(jié)構(gòu)與固定件8相同，均與圖11所示相同。（4）固定件4-2和固定件8靠近葉片4-1的部位與傳動(dòng)框6或連接框7輻條之間分別設(shè)有用以轉(zhuǎn)動(dòng)葉片角度的伸縮式控制器12。此外，如圖22所示，固定件與傳動(dòng)框或連接框的轉(zhuǎn)動(dòng)連接點(diǎn)為c點(diǎn)，固定件延伸線與葉片軸線的兩交點(diǎn)中遠(yuǎn)離控制器12的交點(diǎn)為O點(diǎn)，塔架軸線與固定件平面的交點(diǎn)為a點(diǎn)；O點(diǎn)與a點(diǎn)的連線和葉片軸線之間的夾角為θ角。控制器12可為彈性部件，在施加或撤銷外力時(shí)，其長(zhǎng)度能變化或回復(fù)；當(dāng)某一風(fēng)速使風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速變化時(shí)，葉片離心力隨之變化，且葉片以c點(diǎn)為軸心轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，使控制器12伸長(zhǎng)或縮短，并使θ值變化，從而改變氣流對(duì)葉片的作用，該作用又導(dǎo)致風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速和葉片離心力的負(fù)反饋?zhàn)兓?，這時(shí)控制器12的彈性力使控制器12的長(zhǎng)度、θ值、風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速和葉片離心力均再次產(chǎn)生負(fù)反饋?zhàn)兓谶@樣的循環(huán)中，各變量的變化幅度越來(lái)越小，直至動(dòng)態(tài)平衡建立、θ值不再變化為止。這樣，一方面可即時(shí)反饋且成本低，也即從開始變化到開始控制的反饋是由彈性材料瞬時(shí)進(jìn)行的，另一方面控制可靠性高且免維護(hù)。此外，控制器12也可采用受控端外接控制設(shè)備的電動(dòng)控制器，但是，在電動(dòng)控制時(shí)，一方面從開始變化到開始控制的反饋中存在響應(yīng)時(shí)間延遲，響應(yīng)時(shí)間越短則電動(dòng)控制的成本越高，另一方面要提高可靠性只能采用高成本電氣元件，且需定期維護(hù)。除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式，例如：（1）風(fēng)輪還可采用有主軸結(jié)構(gòu)，如圖48、圖33、圖36所示：風(fēng)輪2還包括與塔架1頂端轉(zhuǎn)動(dòng)連接、且軸線沿垂向布置的主軸9；傳動(dòng)框6中部呈正多邊形、并設(shè)有桁架10；桁架10包括兩上下排布且同軸的第二、第三法蘭 10-1、10-2，第二、第三法蘭10-1、10-2分別設(shè)于主軸9周向并與主軸9固連，第二、第三法蘭10-1、10-2分別周向均布有徑向延伸的承重臂10-3和加強(qiáng)臂10-4，承重臂10-3和加強(qiáng)臂10-4的末端分別與傳動(dòng)框6中部正多邊形各頂點(diǎn)固連；對(duì)應(yīng)的承重臂10-3和加強(qiáng)臂10-4之間設(shè)有至少一個(gè)支筋10-5；第二、第三法蘭10-1、10-2形成傳動(dòng)框6的旋轉(zhuǎn)中心，并與塔架頂端構(gòu)成軸向約束的水平轉(zhuǎn)動(dòng)副。桁架10的支筋10-5、承重臂10-3、加強(qiáng)臂10-4之間形成多個(gè)三角形支撐結(jié)構(gòu)。（2）傳動(dòng)框6可以有多種結(jié)構(gòu)形式，傳動(dòng)框6中部可呈正三角形、正方形、正五邊形、正六邊形等。部分可用于實(shí)施例1至3的示例如圖24至圖32所示。部分可用于有主軸結(jié)構(gòu)的示例如圖33至圖35所示，各圖中的桁架如圖36至圖38所示。其中，如圖25所示，承重臂10-3末端也可分別與傳動(dòng)框6中部正多邊形各邊的中部固連，同時(shí)傳動(dòng)框6中部正多邊形相鄰兩邊之間還設(shè)有與承重臂10-3末端固連的連桿10-7。如圖28、30所示，傳動(dòng)框6中部正多邊形外側(cè)的相鄰輻條之間還設(shè)有連筋6-1。（3）連接框7可以有多種結(jié)構(gòu)形式，連接框7中部可呈正三角形、正方形、正五邊形、正六邊形等；部分示例如圖39至圖45所示。其中，如圖40所示，連接框7中部正多邊形的相鄰輻條之間還設(shè)有連桿7-2；如圖42、44所示，連接框7中部正多邊形外側(cè)的相鄰輻條之間還設(shè)有連桿7-1。（4）如圖46所示，支撐件11可以為固連傳動(dòng)框6、連接框7中部正多邊形各對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的直桿?；蛘撸鐖D47所示，支撐件11包括固連傳動(dòng)框6、連接框7中部正多邊形各對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)的直桿11-1，直桿11-1與頂點(diǎn)的兩側(cè)邊之間還設(shè)有斜撐11-2。（5）固定件還可采用如下結(jié)構(gòu)：如圖50所示，固定件為具有流線形外邊緣的板件，板件的板面與葉片端面固連，板件朝傳動(dòng)框或連接框延伸有突出耳，突出耳與傳動(dòng)框、連接框輻條的外端固定連接或轉(zhuǎn)動(dòng)連接；或者，如圖49所示，固定件為具有流線形外邊緣的箍環(huán)，箍環(huán)內(nèi)邊緣箍于葉片周向，箍環(huán)外邊緣朝傳動(dòng)框或連接框延伸有突出耳，突出耳與傳動(dòng)框、連接框輻條的外端固定連接或轉(zhuǎn)動(dòng)連接。采用這種結(jié)構(gòu)的固定件后，實(shí)施功率控制的結(jié)構(gòu)為：固定件朝向傳動(dòng)框或連接框的一側(cè)與傳動(dòng)框或連接框輻條之間設(shè)有用以轉(zhuǎn)動(dòng)葉片角度的伸縮式控制器。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍。