本發(fā)明涉及一種垂直軸風(fēng)力機(jī)，屬于風(fēng)能發(fā)電技術(shù)，應(yīng)用于新能源發(fā)電領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前我們正面臨著資源枯竭和環(huán)境惡化等問題，因此，尋找一種新的可再生清潔能源成為當(dāng)務(wù)之急。風(fēng)能作為一種可再生能源，以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)和戰(zhàn)略地位吸引了人們的注意，成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。在風(fēng)能的開發(fā)與利用中，風(fēng)力機(jī)作為最主要的能量轉(zhuǎn)換裝置，其結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)的好壞直接影響風(fēng)力機(jī)的能量輸出和空氣動(dòng)力性能。

現(xiàn)有的組合型垂直軸風(fēng)力機(jī)中，用于支撐葉片的輔助結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，降低了垂直軸風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用效率；而且阻力型葉片多采用半圓葉片，這種葉片材料成本較大，功率性能較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力機(jī)在高風(fēng)速下葉片剛性與穩(wěn)定性差及低風(fēng)速下啟動(dòng)性能差的問題，本發(fā)明提供了一種垂直軸風(fēng)力機(jī)，使用拉索結(jié)構(gòu)以及升阻力葉片組合的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)簡單合理，功能實(shí)用，節(jié)省材料，適合應(yīng)用于不同風(fēng)速下的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境，同時(shí)不影響垂直風(fēng)力機(jī)的功率和空氣動(dòng)力性能。

為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種垂直軸風(fēng)力機(jī)，包括風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸、升力型葉片、支撐架安裝盤、升力型葉片支撐架、阻力型葉片安裝盤、阻力型葉片、底座；所述風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸安裝在底座上，所述支撐架安裝盤安裝在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸上，若干條升力型葉片支撐架的一端固定在支撐架安裝盤上，若干所述升力型葉片豎直方向布置，每個(gè)升力型葉片的中心與相對(duì)應(yīng)的升力型葉片支撐架的另一端固定連接，所述升力型葉片預(yù)置角為0°；為保證升力型葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性和剛性，利用三角形穩(wěn)定性原理，垂直軸風(fēng)力機(jī)上安裝有拉索結(jié)構(gòu)；所述阻力型葉片安裝盤安裝在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸上，所述阻力型葉片安裝在阻力型葉片安裝盤上，解決垂直軸風(fēng)力機(jī)啟動(dòng)性能差的問題。

所述拉索結(jié)構(gòu)包括斜拉索和水平拉索；在相鄰的升力型葉片的頂端之間以及底端之間，通過水平拉索相互連接，在升力型葉片的兩端與支撐架安裝盤之間，通過斜拉索連接。

所述阻力型葉片采用橢圓形葉片，采用橢圓形葉片不僅提高了風(fēng)力機(jī)的功率，而且節(jié)省了葉片材料，降低了成本；阻力型葉片安裝在升力型葉片的下方，兩種葉片相互錯(cuò)開，避免相互影響其空氣動(dòng)力性能，從而解決了組合型風(fēng)力機(jī)因葉片組合導(dǎo)致功率下降的問題；并且阻力型葉片的兩葉片橫向與縱向均有間隙，此種安裝形式能大幅提高垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)性能以及功率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

1.垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片在高風(fēng)速下要承受巨大的風(fēng)力沖擊，傳統(tǒng)的垂直軸風(fēng)力機(jī)并沒有相應(yīng)的補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用拉索的結(jié)構(gòu)，增加了葉片安裝的可靠性，保證了葉片高速旋轉(zhuǎn)下的穩(wěn)定性和剛性。

2.垂直軸風(fēng)力機(jī)在低風(fēng)速下的啟動(dòng)性能較差，傳統(tǒng)的垂直軸風(fēng)力機(jī)并沒有相應(yīng)的措施。本發(fā)明采用升力型葉片與阻力型葉片組合的形式，提高了垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)性能；在組合型葉片的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了橢圓型葉片以及新的葉片安裝形式，不但提高了垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)性能和功率，而且節(jié)省了葉片材料，降低了成本，具有經(jīng)濟(jì)很高的經(jīng)濟(jì)性。

本發(fā)明的效果是：

發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，功能實(shí)用，節(jié)省材料，適合應(yīng)用于不同風(fēng)速下的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境，同時(shí)不影響垂直風(fēng)力機(jī)的功率和空氣動(dòng)力性能；新型垂直軸風(fēng)力機(jī)可以有效增強(qiáng)葉片高風(fēng)速下承受風(fēng)力沖擊的能力，提高垂直軸風(fēng)力在低風(fēng)速下的啟動(dòng)性能。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的垂直軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的垂直軸風(fēng)力機(jī)的拉索示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的垂直軸風(fēng)力機(jī)的阻力型葉片及安裝形式示意圖。

具體實(shí)施方式

附圖所示為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的垂直軸風(fēng)力機(jī)，以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1到3所示，一種垂直軸風(fēng)力機(jī)，包括風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸1、升力型葉片2、支撐架安裝盤3、升力型葉片支撐架4、阻力型葉片安裝盤7、阻力型葉片8、底座9；所述風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸1安裝在底座9上，所述支撐架安裝盤3安裝在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸1上，三條升力型葉片支撐架4的一端固定在支撐架安裝盤3上，三個(gè)所述升力型葉片2豎直方向布置，每個(gè)升力型葉片2的中心與相對(duì)應(yīng)的升力型葉片支撐架4的另一端固定連接，所述升力型葉片2預(yù)置角為0°；為保證升力型葉片2旋轉(zhuǎn)時(shí)的穩(wěn)定性和剛性，利用三角形穩(wěn)定性原理，垂直軸風(fēng)力機(jī)上安裝有拉索結(jié)構(gòu)；所述阻力型葉片安裝盤7安裝在風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸1上，所述阻力型葉片8安裝在阻力型葉片安裝盤7上，解決垂直軸風(fēng)力機(jī)啟動(dòng)性能差的問題。

如圖2所示，所述拉索結(jié)構(gòu)包括斜拉索5和水平拉索6；在相鄰的升力型葉片2的頂端之間以及底端之間，通過水平拉索6相互連接，在升力型葉片2的兩端與支撐架安裝盤3之間，通過斜拉索5連接。

如圖3所示，所述阻力型葉片8采用橢圓形葉片，采用橢圓形葉片不僅提高了風(fēng)力機(jī)的功率，而且節(jié)省了葉片材料，降低了成本；阻力型葉片8安裝在升力型葉片2的下方，兩種葉片相互錯(cuò)開，避免相互影響其空氣動(dòng)力性能，從而解決了組合型風(fēng)力機(jī)因葉片組合導(dǎo)致功率下降的問題；并且阻力型葉片8的兩葉片橫向與縱向均有間隙，此種安裝形式能大幅提高垂直軸風(fēng)力機(jī)的啟動(dòng)性能以及功率。

當(dāng)來流風(fēng)速較低通過垂直軸風(fēng)力機(jī)時(shí)，阻力型葉片8由于其優(yōu)越的啟動(dòng)性能最先啟動(dòng)，帶動(dòng)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)升力型葉片2開始轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了垂直軸風(fēng)力機(jī)在風(fēng)速較低的情況下仍能做功。當(dāng)風(fēng)速較大時(shí)，外部風(fēng)力對(duì)升力型葉片2的沖擊增大，此時(shí)斜拉索5與水平拉索6發(fā)揮作用，保證升力型葉片2在高速旋轉(zhuǎn)下的穩(wěn)定性和剛性，提高了垂直軸風(fēng)力機(jī)在高風(fēng)速工況下的可靠性。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種垂直軸風(fēng)力機(jī)，包括風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)軸、升力型葉片、支撐架安裝盤、升力型葉片支撐架、阻力型葉片安裝盤、阻力型葉片、底座。本發(fā)明提出了拉索結(jié)構(gòu)，增加了葉片安裝的可靠性，解決了垂直軸風(fēng)力機(jī)在高風(fēng)速下葉片剛性與穩(wěn)定性差的問題。本發(fā)明提出了升阻力葉片組合結(jié)構(gòu)，并在組合結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上提出橢圓葉片以及新的葉片安裝形式，降低了成本，解決了垂直軸風(fēng)力機(jī)在低風(fēng)速下啟動(dòng)性能差的問題。因此本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，功能實(shí)用，節(jié)省材料，適合應(yīng)用于不同風(fēng)速下的風(fēng)場(chǎng)環(huán)境，同時(shí)不影響垂直風(fēng)力機(jī)的功率和空氣動(dòng)力性能；新型垂直軸風(fēng)力機(jī)可以有效增強(qiáng)葉片高風(fēng)速下承受風(fēng)力沖擊的能力，提高垂直軸風(fēng)力在低風(fēng)速下的啟動(dòng)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：魏望望;王幸敏;馬玉屏;李盛鵬;賴衛(wèi)清;辛亮亮;許京荊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.02.13
技術(shù)公布日：2017.07.21