一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)。其特征在于，風(fēng)力機(jī)立軸中部安裝傳統(tǒng)的達(dá)里厄式風(fēng)力機(jī)葉片。立軸頂部與底部安裝S型薩沃紐斯阻力型風(fēng)力機(jī)葉片，兩只S型薩沃紐斯阻力型風(fēng)力機(jī)葉片的旋轉(zhuǎn)直徑垂直交叉布置。立軸兩端的阻力型葉片能有效的提供動(dòng)力距使整個(gè)風(fēng)輪啟動(dòng)，并在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中持續(xù)提供動(dòng)力。相對(duì)于傳統(tǒng)的升阻互補(bǔ)型風(fēng)力機(jī)，本發(fā)明中的阻力型葉片可有效的避免立軸中部的升力型葉片產(chǎn)生的尾流，減少向下游延伸的渦量撞擊葉片產(chǎn)生的振動(dòng)，能持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)揮升阻互補(bǔ)的作用。
【專利說明】一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及風(fēng)力機(jī)，尤其涉及一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)。屬于風(fēng)能利用應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】:
現(xiàn)代用于并網(wǎng)運(yùn)行的大型風(fēng)力機(jī)組，大多為水平軸風(fēng)力機(jī)，且技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，隨著垂直軸風(fēng)力機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其風(fēng)能利用率不再低于水平軸風(fēng)力機(jī)。而且垂直軸風(fēng)力機(jī)，具有維護(hù)方便，不需要對(duì)風(fēng)裝置，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]垂直軸風(fēng)力機(jī)主要分阻力型和升力型。阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)由于較低的葉尖速比,功率利用率較低,但轉(zhuǎn)矩很大,有很好的啟動(dòng)性能。相對(duì)而言,升力型風(fēng)力機(jī)有較高的葉尖速比，功率利用率不比水平軸風(fēng)力機(jī)低，但啟動(dòng)性能不好，切入風(fēng)速很高，較低的風(fēng)速時(shí)不能自行啟動(dòng)，需要人工啟動(dòng)。為了解決這個(gè)問題，可以將兩種垂直軸風(fēng)力機(jī)互補(bǔ)在一起使用，目的是提高升力型風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)性能，降低切入風(fēng)速，使其在低風(fēng)速時(shí)也能自行啟動(dòng)。
[0004]目前大多數(shù)升阻互補(bǔ)型風(fēng)力機(jī)都是將阻力型風(fēng)力機(jī)葉片安置在升力型葉片尾流影響區(qū)域內(nèi)，這樣由于升力型葉片轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的湍流混雜在尾流中，尾流撞擊阻力型葉片產(chǎn)生不規(guī)則振動(dòng)，大大降低了阻力特性，并加劇了機(jī)組的疲勞損傷。因而設(shè)計(jì)一種互不影響的升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)具有重要意義。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，使得阻力型葉片不受升力型葉片旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的氣流擾動(dòng)對(duì)其產(chǎn)生的影響，讓其更好的發(fā)揮啟動(dòng)性能，同時(shí)其在有效運(yùn)行的葉尖速比范圍內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中增加轉(zhuǎn)矩。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，包括達(dá)里厄式風(fēng)輪(I)、一對(duì)S形薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪(2)、用于固定達(dá)里厄式風(fēng)輪(I)和薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪(2)的立軸(3)，其特征在于，達(dá)里厄式風(fēng)輪(I)位于立軸(3)中部，一對(duì)薩沃紐斯風(fēng)輪(2)分別位于立軸(3)上下兩端。
[0007]前述的一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，一對(duì)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪(2)的葉片的旋轉(zhuǎn)直徑相互垂直布置；薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪葉片直徑與中部達(dá)里厄式風(fēng)輪葉片直徑比值為，其間隙約為。
[0008]前述的一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，所述的葉片的旋轉(zhuǎn)直徑是指單個(gè)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪的兩個(gè)C形葉片的兩直徑構(gòu)成的連線，所述的C形為半圓弧形。
[0009]前述的升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，還包括將達(dá)里厄式風(fēng)輪固定在立軸上的一對(duì)軸承⑷以及埋藏發(fā)電機(jī)的壩式底座(5)。
[0010]前述的一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，一對(duì)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪和立軸中部的達(dá)里厄式風(fēng)輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中將轉(zhuǎn)矩輸送至埋藏在底座(5)內(nèi)部的發(fā)電機(jī)中。
[0011]前述的一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于:單個(gè)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪由兩個(gè)C形葉片構(gòu)成，兩個(gè)C形葉片的端部之間形成交疊域，交疊域長度約為。
[0012]本發(fā)明提供了一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，在該風(fēng)力機(jī)中，達(dá)里厄式風(fēng)輪通常在較高的葉尖速比下，即時(shí)產(chǎn)生最高風(fēng)能利用系數(shù)，但是啟動(dòng)性能較差；而阻力型薩沃紐斯風(fēng)輪在葉尖速時(shí)，達(dá)到最佳風(fēng)能利用率。在達(dá)里厄式風(fēng)力機(jī)較高的風(fēng)能利用系數(shù)和葉尖速比的基礎(chǔ)上，將小風(fēng)輪半徑的S型阻力型葉片放置在升力型葉片的上下端部，使得阻力型葉片不受升力型葉片旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的氣流擾動(dòng)對(duì)其產(chǎn)生的影響，讓其更好的發(fā)揮啟動(dòng)性能，同時(shí)其在有效運(yùn)行的葉尖速比范圍內(nèi)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中增加轉(zhuǎn)矩。當(dāng)轉(zhuǎn)速過快時(shí)，阻力型葉片輸出負(fù)轉(zhuǎn)矩，降低整個(gè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩，降低對(duì)電機(jī)的負(fù)荷，使得其在大風(fēng)速下能夠安全工作。
[0013]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)的俯視圖；
圖3是本發(fā)明一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)的前剖視圖；
圖4是本發(fā)明一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)的S型阻力型葉片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]具體實(shí)施方法:
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所涉及的垂直軸風(fēng)力機(jī)進(jìn)行說明。
[0015]本發(fā)明包括“攪蛋器”式達(dá)里厄式風(fēng)輪1，一對(duì)S型薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪2，用于固定三支風(fēng)輪的立軸3、固定達(dá)里厄式風(fēng)輪的軸承4以及壩式底座5，見圖1所示。薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪2布置于立軸上下端，兩個(gè)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪的葉片的旋轉(zhuǎn)直徑呈垂直交叉分布(即上下兩個(gè)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪，其葉片的直徑相互垂直，葉片的直徑是指兩個(gè)C形葉片的直徑構(gòu)成的連線)。薩沃紐斯風(fēng)輪直徑與中部達(dá)里厄式風(fēng)輪直徑比值約為，見圖2所示。兩只風(fēng)輪間隙約為，見圖3。
[0016]垂直軸風(fēng)力機(jī)的發(fā)電機(jī)安裝在壩式底座5中，頂部轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩通過立軸傳遞至電機(jī)中。
[0017]風(fēng)輪上下端布置的S型薩沃紐斯風(fēng)輪葉片進(jìn)行交疊布置，交疊域長度約為。數(shù)值模擬與試驗(yàn)相結(jié)合，不斷調(diào)整風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)布置尺寸，使風(fēng)能利用率和減振性能達(dá)到最優(yōu)。
[0018]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，上述實(shí)施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，包括達(dá)里厄式風(fēng)輪(I)、一對(duì)S形薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪(2)、用于固定達(dá)里厄式風(fēng)輪(I)和薩沃紐斯風(fēng)輪(2)的立軸(3)，其特征在于，達(dá)里厄式風(fēng)輪(I)位于立軸(3)中部，一對(duì)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪(2)分別位于立軸(3)上下兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于:一對(duì)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪(2)的葉片的旋轉(zhuǎn)直徑相互垂直布置；薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪葉片直徑與中部達(dá)里厄式風(fēng)輪葉片直徑比值為，其間隙為。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于:所述的葉片的旋轉(zhuǎn)直徑是指單個(gè)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪的兩個(gè)C形葉片的兩直徑構(gòu)成的連線，所述的C形為半圓弧形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任意一項(xiàng)所述的升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于:還包括將達(dá)里厄式風(fēng)輪固定在立軸上的一對(duì)軸承(4)以及埋藏發(fā)電機(jī)的壩式底座(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于:一對(duì)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪和立軸中部的達(dá)里厄式風(fēng)輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中將轉(zhuǎn)矩輸送至埋藏在底座(5)內(nèi)部的發(fā)電機(jī)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于:單個(gè)薩沃紐斯阻力型風(fēng)輪由兩個(gè)C形葉片構(gòu)成，兩個(gè)C形葉片的端部之間形成交疊域，交疊域長度約為。
【文檔編號(hào)】F03D9/00GK104314753SQ201410539793
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】蔡新, 舒超, 潘盼, 朱杰, 張靈熙, 崔朕銘, 李巖, 江敏敏, 張羽 申請(qǐng)人:河海大學(xué)