本實用新型涉及風(fēng)力機，尤其與一種混合型可調(diào)槳垂直軸風(fēng)力機風(fēng)輪有關(guān)。

背景技術(shù)：
現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力機主要有：升力型風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機、阻力型風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機和混合型風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機。對于升力型風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機，雖然輸出功率相對阻力型較高，但其啟動風(fēng)速較高；而阻力型風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機雖然在低風(fēng)速下就可以啟動，但輸出功率較?。换旌闲痛怪陛S風(fēng)力機相比前兩種風(fēng)力機來說，既有較高的輸出功率也有較低的啟動風(fēng)速，但由于將升力型葉片和阻力型葉片組合在一起，使得阻力型葉片在旋轉(zhuǎn)時影響了升力型風(fēng)輪的內(nèi)部流場，導(dǎo)致風(fēng)能利用率仍然較低，且所有現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力機均無法實現(xiàn)真正意義上的調(diào)槳控制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型提供一種混合型可調(diào)槳垂直軸風(fēng)力機風(fēng)輪，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)不足，在升力型風(fēng)輪的上部和下部分別安裝一個阻力型風(fēng)輪，并通過風(fēng)向標(biāo)、傳感器、調(diào)向機構(gòu)和控制器共同作用使得升力型葉片的迎角始終保持在最佳位置，極大提高垂直軸風(fēng)力機的風(fēng)能利用率。為了實現(xiàn)本實用新型的目的，擬采用以下技術(shù)：一種可調(diào)槳垂直軸風(fēng)力機風(fēng)輪，包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸上的風(fēng)輪組，所述旋轉(zhuǎn)軸底部連接發(fā)電機，所述發(fā)電機連接蓄電池，其特征在于，所述風(fēng)輪組包括升力型風(fēng)輪和阻力型風(fēng)輪，所述升力型風(fēng)輪的上部和下部分別安裝一個阻力型風(fēng)輪，所述阻力型風(fēng)輪直接設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸上，所述升力型風(fēng)輪通過連桿連接旋轉(zhuǎn)軸，所述升力型風(fēng)輪的葉片頂部設(shè)有風(fēng)向標(biāo)，葉片前緣設(shè)有傳感器，所述旋轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有控制箱，控制箱上連接有調(diào)向機構(gòu)，調(diào)向機構(gòu)另一端連接升力型風(fēng)輪葉片中部，所述風(fēng)向標(biāo)電氣連接傳感器，所述傳感器電氣連接控制箱。所述旋轉(zhuǎn)軸分為上段、中段、下段，各段之間通過法蘭連接。所述連桿為一組，其一端均固定在旋轉(zhuǎn)軸上且可隨旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，另一端分別連接升力型風(fēng)輪葉片的上部和下部，距離葉片兩端均為葉片長度的1/6。所述控制箱可隨旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，控制箱內(nèi)設(shè)有多個相互獨立的控制器，調(diào)向機構(gòu)也為多個，控制器、調(diào)向機構(gòu)、升力型風(fēng)輪葉片的數(shù)量一致。所述每個控制器對應(yīng)連接一個調(diào)向機構(gòu)，調(diào)向機構(gòu)對應(yīng)連接一個升力型風(fēng)輪葉片。所述升力型風(fēng)輪由3個葉片組成，每個葉片之間的夾角為120度。所述升力型風(fēng)輪葉片的前緣均勻布置有10個傳感器。所述阻力型風(fēng)輪由2個S型葉片組成，2個S型葉片之間夾角為180度。所述阻力型風(fēng)輪直徑為升力型風(fēng)輪直徑的1/3。在旋轉(zhuǎn)過程中，所述升力型風(fēng)輪葉片的迎角a始終保持定值，從而使葉片在任何位置都能保持最佳迎角。本實用新型的有益效果是：1、采用由兩個2個夾角為180度的S型葉片組成的阻力型風(fēng)輪，工作面和背面形成較大的壓差，使得葉輪具有較大的力矩，從而更容易的實現(xiàn)了在低風(fēng)速下啟動；2、在旋轉(zhuǎn)時，通過風(fēng)向標(biāo)、傳感器、調(diào)向機構(gòu)和控制器共同作用使得升力型風(fēng)輪葉片的迎角a始終保持在最佳位置，無論葉片旋轉(zhuǎn)到任何位置，葉片的迎角a始終保持不變，從而使葉片具有最好的氣動性能，極大提高垂直軸風(fēng)力機的風(fēng)能利用率；3、相比于現(xiàn)有技術(shù)的阻力型葉片安裝在升力型風(fēng)輪內(nèi)部的情況，本實用新型中兩個阻力型風(fēng)輪分別位于升力型風(fēng)輪的上部和下部，阻力型風(fēng)輪內(nèi)部復(fù)雜的流動不會影響升力型風(fēng)輪內(nèi)的流場分布，不會使風(fēng)能利用率受到限制，從而可使得該風(fēng)輪具有更好的性能；4、每個葉片前緣均勻布置10個傳感器，極大提高了傳感的數(shù)據(jù)采集精度，有利于進行精確的調(diào)向控制；5、每個控制器均為相互獨立的，可單獨控制與之連接的調(diào)向機構(gòu)，從而單獨控制每個對應(yīng)葉片的迎角，與其他控制器、調(diào)向機構(gòu)、葉片互不影響；6、升力型風(fēng)輪葉片可使用任何類型的升力型葉片，使用范圍更廣；7、連桿連接升力型風(fēng)輪葉片的上部和下部，距離葉片兩端均為葉片長度的1/6，這樣的尺寸設(shè)計，既可使葉片保持穩(wěn)定，又使風(fēng)輪內(nèi)氣流較為穩(wěn)定，不影響風(fēng)向的測量，若是直接安裝在葉片兩端，將影響風(fēng)向的測量精度；8、當(dāng)風(fēng)輪啟動后主要由升力型風(fēng)輪輸出功率，因此通過計算后將阻力型風(fēng)輪直徑確定為為升力型風(fēng)輪直徑的1/3，既能保證整個組合型風(fēng)輪在低風(fēng)速下啟動，又不會因阻力型風(fēng)輪過大而影響組合型風(fēng)輪的功率輸出，該尺寸比例效果最好；9、本實用新型優(yōu)于現(xiàn)有的升力型風(fēng)輪和阻力型風(fēng)輪，且結(jié)構(gòu)和原理不同于現(xiàn)有的任何混合型風(fēng)輪，更加易于啟動，風(fēng)能利用率更高，且易于實施和應(yīng)用。附圖說明圖1示出了本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2示出了升力型風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)過程中葉片翼型上的速度三角形。圖3示出了圖2中3個葉片翼型上的升力和阻力。圖4示出了升力型風(fēng)輪中部的剖面圖。圖5示出了阻力型風(fēng)輪的流場。其中，1為旋轉(zhuǎn)軸、11為法蘭、2為發(fā)電機、3為蓄電池、4為阻力型風(fēng)輪、41為S型葉片、5為升力型風(fēng)輪、51為連桿、52為葉片翼型、6為控制箱、61為控制器、7為風(fēng)向標(biāo)、8為調(diào)向機構(gòu)、9為傳感器。具體實施方式如圖1～5所示，一種可調(diào)槳垂直軸風(fēng)力機風(fēng)輪，包括設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸1上的風(fēng)輪組，所述旋轉(zhuǎn)軸1底部連接發(fā)電機2，所述發(fā)電機2連接蓄電池3。具體的，所述旋轉(zhuǎn)軸1分為上段、中段、下段，各段之間通過法蘭11連接。所述風(fēng)輪組包括升力型風(fēng)輪5和阻力型風(fēng)輪4，所述升力型風(fēng)輪5安裝在中段，所述阻力型風(fēng)輪4分別安裝在上段和下段，分別位于升力型風(fēng)輪5的上部和下部。所述阻力型風(fēng)輪4直接設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸1上，所述升力型風(fēng)輪5通過連桿51連接旋轉(zhuǎn)軸1，連桿51為一組，其一端均固定在旋轉(zhuǎn)軸1上可隨旋轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動，另一端分別連接升力型風(fēng)輪5葉片的上部和下部，距離葉片兩端均為葉片長度的1/6，相比于直接安裝在葉片兩端的情況，這種位置設(shè)定既可使葉片保持穩(wěn)定，又使風(fēng)輪內(nèi)氣流較為穩(wěn)定，不會影響風(fēng)向的測量精度。所述阻力型風(fēng)輪4由2個S型葉片41組成，2個S型葉片41之間夾角為180度。所述升力型風(fēng)輪5由3個葉片組成，每個葉片之間的夾角為120度。所述阻力型風(fēng)輪4直徑為升力型風(fēng)輪5直徑的1/3，既能保證整個風(fēng)輪組在低風(fēng)速下啟動，又不會因阻力型風(fēng)輪4過大而影響整個風(fēng)輪組的功率輸出。所述升力型風(fēng)輪5的葉片頂部設(shè)有風(fēng)向標(biāo)7，葉片前緣設(shè)有傳感器9。所述傳感器9有10個，均勻布置在葉片前緣。所述旋轉(zhuǎn)軸1上還設(shè)有控制箱6，控制箱6上連接有調(diào)向機構(gòu)8，調(diào)向機構(gòu)8另一端連接升力型風(fēng)輪5葉片中部。具體的，所述控制箱6可隨旋轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動，控制箱6內(nèi)設(shè)有多個相互獨立的控制器61，調(diào)向機構(gòu)8也為多個，控制器61、調(diào)向機構(gòu)8、升力型風(fēng)輪5葉片的數(shù)量一致。所述每個控制器61對應(yīng)連接一個調(diào)向機構(gòu)8，調(diào)向機構(gòu)8對應(yīng)連接一個升力型風(fēng)輪5葉片。所述風(fēng)向標(biāo)7電氣連接傳感器9，所述傳感器9電氣連接控制箱6。工作方式：在低風(fēng)速下，靠兩個阻力型風(fēng)輪4啟動，然后帶動升力型風(fēng)輪5旋轉(zhuǎn)；當(dāng)升力型風(fēng)輪5旋轉(zhuǎn)時，風(fēng)向標(biāo)7和傳感器9將風(fēng)向信號傳送到控制器61，然后控制器61發(fā)出指令，通過調(diào)向機構(gòu)8調(diào)節(jié)升力型風(fēng)輪5葉片的迎風(fēng)位置，如圖2所示為升力型風(fēng)輪5的葉片翼型52上的速度三角形，v為風(fēng)速、u為葉片線速度、w為相對風(fēng)速、a為迎角，使迎角a始終保持在一最佳固定值，從而可確保其旋轉(zhuǎn)在任何位置，都具有最佳的迎風(fēng)效果。如圖3所示為升力型風(fēng)輪5的葉片翼型52上的升力L、阻力D分析，當(dāng)葉片保持迎角a時，升力L最大，阻力D最小，這樣可使風(fēng)力機有更高的功率輸出，實現(xiàn)了風(fēng)能的高效利用。如圖4所示，每個控制器61均為相互獨立的，可單獨控制與之連接的調(diào)向機構(gòu)8，從而單獨控制每個對應(yīng)升力型風(fēng)輪葉片的迎角a，與其他控制器61、調(diào)向機構(gòu)8、葉片互不影響。如圖5所示為阻力型風(fēng)輪的流場，可以看出，阻力型風(fēng)輪4內(nèi)部復(fù)雜的流動不會影響升力型風(fēng)輪5內(nèi)的流場分布，不會使風(fēng)能利用率受到限制，從而可使得該風(fēng)輪具有更好的性能。本實用新型在原混合型垂直軸風(fēng)力機的基礎(chǔ)上，在升力型風(fēng)輪的上部和下部分別安裝一個阻力型風(fēng)輪，并給每個葉片獨立安裝了一組調(diào)槳結(jié)構(gòu)，通過風(fēng)向標(biāo)、傳感器、調(diào)向機構(gòu)和控制器的共同作用來控制升力型葉片的迎角始終保持在最佳位置。這樣不管升力型葉片旋轉(zhuǎn)到任何位置，其迎角均能保持在最佳位置，比現(xiàn)有其它垂直軸風(fēng)力機具有更高的風(fēng)能利用率，從而實現(xiàn)風(fēng)能的高效利用。