一种垂直轴风力机的制作方法

本发明涉及一种垂直轴风力机，属于风能发电技术，应用于新能源发电领域。

背景技术：

目前我们正面临着资源枯竭和环境恶化等问题，因此，寻找一种新的可再生清洁能源成为当务之急。风能作为一种可再生能源，以其独特优势和战略地位吸引了人们的注意，成为国内外研究的热点。在风能的开发与利用中，风力机作为最主要的能量转换装置，其结构形式设计的好坏直接影响风力机的能量输出和空气动力性能。

现有的组合型垂直轴风力机中，用于支撑叶片的辅助结构都比较复杂，降低了垂直轴风力机的风能利用效率；而且阻力型叶片多采用半圆叶片，这种叶片材料成本较大，功率性能较差。

技术实现要素：

为了解决现有的垂直轴风力机在高风速下叶片刚性与稳定性差及低风速下启动性能差的问题，本发明提供了一种垂直轴风力机，使用拉索结构以及升阻力叶片组合的结构，该结构简单合理，功能实用，节省材料，适合应用于不同风速下的风场环境，同时不影响垂直风力机的功率和空气动力性能。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：

一种垂直轴风力机，包括风力机转轴、升力型叶片、支撑架安装盘、升力型叶片支撑架、阻力型叶片安装盘、阻力型叶片、底座；所述风力机转轴安装在底座上，所述支撑架安装盘安装在风力机转轴上，若干条升力型叶片支撑架的一端固定在支撑架安装盘上，若干所述升力型叶片竖直方向布置，每个升力型叶片的中心与相对应的升力型叶片支撑架的另一端固定连接，所述升力型叶片预置角为0°；为保证升力型叶片旋转时的稳定性和刚性，利用三角形稳定性原理，垂直轴风力机上安装有拉索结构；所述阻力型叶片安装盘安装在风力机转轴上，所述阻力型叶片安装在阻力型叶片安装盘上，解决垂直轴风力机启动性能差的问题。

所述拉索结构包括斜拉索和水平拉索；在相邻的升力型叶片的顶端之间以及底端之间，通过水平拉索相互连接，在升力型叶片的两端与支撑架安装盘之间，通过斜拉索连接。

所述阻力型叶片采用椭圆形叶片，采用椭圆形叶片不仅提高了风力机的功率，而且节省了叶片材料，降低了成本；阻力型叶片安装在升力型叶片的下方，两种叶片相互错开，避免相互影响其空气动力性能，从而解决了组合型风力机因叶片组合导致功率下降的问题；并且阻力型叶片的两叶片横向与纵向均有间隙，此种安装形式能大幅提高垂直轴风力机的启动性能以及功率。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

1.垂直轴风力机叶片在高风速下要承受巨大的风力冲击，传统的垂直轴风力机并没有相应的补强结构。本发明采用拉索的结构，增加了叶片安装的可靠性，保证了叶片高速旋转下的稳定性和刚性。

2.垂直轴风力机在低风速下的启动性能较差，传统的垂直轴风力机并没有相应的措施。本发明采用升力型叶片与阻力型叶片组合的形式，提高了垂直轴风力机的启动性能；在组合型叶片的基础上进一步提出了椭圆型叶片以及新的叶片安装形式，不但提高了垂直轴风力机的启动性能和功率，而且节省了叶片材料，降低了成本，具有经济很高的经济性。

本发明的效果是：

发明结构合理，功能实用，节省材料，适合应用于不同风速下的风场环境，同时不影响垂直风力机的功率和空气动力性能；新型垂直轴风力机可以有效增强叶片高风速下承受风力冲击的能力，提高垂直轴风力在低风速下的启动性能。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的垂直轴风力机的结构示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的垂直轴风力机的拉索示意图。

图3是根据本发明的一个实施例的垂直轴风力机的阻力型叶片及安装形式示意图。

具体实施方式

附图所示为根据本发明的一个实施例的垂直轴风力机，以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。

如图1到3所示，一种垂直轴风力机，包括风力机转轴1、升力型叶片2、支撑架安装盘3、升力型叶片支撑架4、阻力型叶片安装盘7、阻力型叶片8、底座9；所述风力机转轴1安装在底座9上，所述支撑架安装盘3安装在风力机转轴1上，三条升力型叶片支撑架4的一端固定在支撑架安装盘3上，三个所述升力型叶片2竖直方向布置，每个升力型叶片2的中心与相对应的升力型叶片支撑架4的另一端固定连接，所述升力型叶片2预置角为0°；为保证升力型叶片2旋转时的稳定性和刚性，利用三角形稳定性原理，垂直轴风力机上安装有拉索结构；所述阻力型叶片安装盘7安装在风力机转轴1上，所述阻力型叶片8安装在阻力型叶片安装盘7上，解决垂直轴风力机启动性能差的问题。

如图2所示，所述拉索结构包括斜拉索5和水平拉索6；在相邻的升力型叶片2的顶端之间以及底端之间，通过水平拉索6相互连接，在升力型叶片2的两端与支撑架安装盘3之间，通过斜拉索5连接。

如图3所示，所述阻力型叶片8采用椭圆形叶片，采用椭圆形叶片不仅提高了风力机的功率，而且节省了叶片材料，降低了成本；阻力型叶片8安装在升力型叶片2的下方，两种叶片相互错开，避免相互影响其空气动力性能，从而解决了组合型风力机因叶片组合导致功率下降的问题；并且阻力型叶片8的两叶片横向与纵向均有间隙，此种安装形式能大幅提高垂直轴风力机的启动性能以及功率。

当来流风速较低通过垂直轴风力机时，阻力型叶片8由于其优越的启动性能最先启动，带动风力机转轴1转动，从而带动升力型叶片2开始转动，保证了垂直轴风力机在风速较低的情况下仍能做功。当风速较大时，外部风力对升力型叶片2的冲击增大，此时斜拉索5与水平拉索6发挥作用，保证升力型叶片2在高速旋转下的稳定性和刚性，提高了垂直轴风力机在高风速工况下的可靠性。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种垂直轴风力机，包括风力机转轴、升力型叶片、支撑架安装盘、升力型叶片支撑架、阻力型叶片安装盘、阻力型叶片、底座。本发明提出了拉索结构，增加了叶片安装的可靠性，解决了垂直轴风力机在高风速下叶片刚性与稳定性差的问题。本发明提出了升阻力叶片组合结构，并在组合结构的基础上提出椭圆叶片以及新的叶片安装形式，降低了成本，解决了垂直轴风力机在低风速下启动性能差的问题。因此本发明结构合理，功能实用，节省材料，适合应用于不同风速下的风场环境，同时不影响垂直风力机的功率和空气动力性能；新型垂直轴风力机可以有效增强叶片高风速下承受风力冲击的能力，提高垂直轴风力在低风速下的启动性能。

技术研发人员：魏望望;王幸敏;马玉屏;李盛鹏;赖卫清;辛亮亮;许京荆
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2017.02.13
技术公布日：2017.07.21