一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及风力机技术领域，公开了涉及一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机。其中，一种阻力型与升力型互补的风力发电机组，包括多个升力型叶片，每一个所述升力型叶片通过支架连接同一主轴，并且发电机通过减震垫安装在所述主轴上，还包括：多个阻力型叶片，每一个所述阻力型叶片通过一个支撑杆连接所述主轴，所述多个阻力型叶片与所述多个升力型叶片在俯视投影方向间隔均匀排布，所述多个阻力型叶片的逆风面排布方向与所述多个升力型叶片的前缘排布方向一致。该阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机克服了现有技术中垂直轴风力机的起动困难、成本高、可靠性低、控制复杂的问题。
【专利说明】
一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机
技术领域
[0001]本实用新型涉及风力机技术领域，具体涉及一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机。
【背景技术】
[0002]现有的升力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流在升力型叶片上产生的升力做功，升力型垂直轴风力发电机具有较高的叶尖速比和风能转化率，但是其转矩较小难以自行起动。目前市场上普遍使用电机辅助起动(包含发电机逆向改为电动机使用)、s轮辅助起动等方式来辅助升力型垂直轴风力发电机起动，这也使得垂直轴风力发电机成本高、可靠性低、控制复杂，阻碍了垂直轴风力发电机的普及推广。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型实施例公开了一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，克服了现有技术中垂直轴风力机的起动困难、成本高、可靠性低、控制复杂的问题。
[0004]其中，一种阻力型与升力型互补的风力发电机组，包括多个升力型叶片，每一个所述升力型叶片通过支架连接同一主轴，并且发电机通过减震垫安装在所述主轴上，还包括:多个阻力型叶片，每一个所述阻力型叶片通过一个支撑杆连接所述主轴，所述多个阻力型叶片与所述多个升力型叶片在俯视投影方向间隔均匀排布，所述多个阻力型叶片的逆风面排布方向与所述多个升力型叶片的前缘排布方向一致。
[0005]优选地，所述多个阻力型叶片和所述多个升力型叶片的数量均为三个，并且在俯视投影方向上相邻的支架和支撑杆之间的投影夹角为60°或者重叠排布。
[0006]优选地，所有的所述支架在长度方向上的轴心线与所有的所述支撑杆在长度方向上的轴心线位于位于相互平行的水平面上或者位于同一个水平面上。
[0007]优选地，所有的所述支架在长度方向上的轴心线位于第一水平面上，所有的所述支撑杆在长度方向上的轴心线位于第二水平面上;所述第一水平面与所述第二水平面相互平行或重叠。
[0008]优选地，所述阻力型叶片的顺风面为凹面的碗状外形，所述阻力型叶片的逆风面为凸面的碗状外形。
[0009]本实用新型中，所述的阻力型叶片在顺风与逆风方向具有不同的外形，气流在两个方向上作用于叶片的阻力就有悬殊的差别，因而能使风轮顺利转动。
[0010]本实用新型中，所述阻力型叶片与升力型叶片，其叶尖速比与最大直径有如下比例:Φρ?/ Φ升=(?/?-) Χ(0.9-1.1)，式中:?--阻力型叶片叶尖速比--升力型叶片叶尖速比；Φ?——阻力型叶片叶最大旋转直径；Φ升——升力型叶片叶最大旋转直径；其中，叶尖速比=旋转最大直径处线速度/风速。
[0011]本实用新型实施例公开了一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，通过在传统的升力型垂直轴风力发电机中增加阻力型叶片，利用阻力型叶片具有较大的起动力矩以及升力型叶片具有转速高风能转换效率高的特点，进行优化组合，简化结构、降低成本，有效解决了垂直轴风力发电机普遍存在的起动困难的问题。同时，可以省去使用电机辅助起动(包含发电机逆向改为电动机使用)、s轮辅助起动等方式来辅助升力型垂直轴风力发电机起动、可靠性高、控制简单，有利于垂直轴风力发电机的普及推广。
【附图说明】
[0012]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本实用新型实施例一提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的主视图；
[0014]图2为本实用新型实施例一提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的俯视图；
[0015]图3为本实用新型实施例二提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的主视图；
[0016]图4为本实用新型实施例二提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的俯视图；
[0017]图5为本实用新型实施例三提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的主视图；
[0018]图6为本实用新型实施例三提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的俯视图；
[0019]图7为本实用新型实施例四提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的主视图；
[0020]图8为本实用新型实施例四提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的俯视图。
【具体实施方式】
[0021]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0022]本实用新型实施例公开了一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，克服了现有技术中垂直轴风力机的起动困难、成本高、可靠性低、控制复杂的问题。有利于垂直轴风力发电机的普及推广。以下进行详细说明。
[0023]实施例一
[0024]请参阅图1?图2，图1为本实用新型提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的主视图；图2为本实用新型实施例一提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的俯视图。如图1?图2所示，该阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，风轮外形呈H型，其中包括:
[0025]多个升力型叶片I，每一个所述升力型叶片I通过支架2连接同一主轴3，并且发电机4通过减震垫5安装在所述主轴3上，还包括:多个阻力型叶片6，每一个所述阻力型叶片6通过一个支撑杆7连接所述主轴3，所述多个阻力型叶片6与所述多个升力型叶片I在俯视投影方向间隔均匀排布，所述多个阻力型叶片的逆风面排布方向与所述多个升力型叶片的前缘排布方向一致。
[0026]在一个实施例中，如图1?图2所示，所述多个阻力型叶片6和所述多个升力型叶片I的数量可以均为三个，并且在俯视投影方向上相邻的支架2和支撑杆7之间的投影夹角为60。。
[0027]在一个实施例中，所有的所述支架2在长度方向上的轴心线与所有的所述支撑杆7在长度方向上的轴心线位于同一个水平面上。
[0028]在一个实施例中，所有的所述支架2在长度方向上的轴心线位于第一水平面上，所有的所述支撑杆7在长度方向上的轴心线位于第二水平面上;所述第一水平面与所述第二水平面不重叠。
[0029]如图1?图2所示，所述阻力型叶片6的顺风面为凹面的碗状外形，所述阻力型叶片6的逆风面为凸面的碗状外形。
[0030]如图1?图2所示，当主轴3转动时，可以驱动发电机4的转子旋转，从而产生电流。
[0031]实施例二
[0032]请参阅图3?图4，图3为本实用新型提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的主视图；图4为本实用新型实施例二提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的俯视图。如图3?图4所示，该阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，风轮外形呈H型，其中包括:
[0033]多个升力型叶片I，每一个所述升力型叶片I通过支架2连接同一主轴3，并且发电机4通过减震垫5安装在所述主轴3上，还包括:多个阻力型叶片6，每一个所述阻力型叶片6通过一个支撑杆7连接所述主轴3，所述多个阻力型叶片6与所述多个升力型叶片I的数量相等，并且每一个支架2分别与一个支撑杆7重叠，在俯视投影方向上所述多个阻力型叶片6的逆风面排布方向与所述多个升力型叶片I的前缘排布方向一致。
[0034]在一个实施例中，如图3?图4所示，所述多个阻力型叶片6和所述多个升力型叶片I的数量可以均为三个。
[0035]如图3?图4所示，所述阻力型叶片6的顺风面为凹面的碗状外形，所述阻力型叶片6的逆风面为凸面的碗状外形。
[0036]如图3?图4所示，当主轴3转动时，可以驱动发电机4的转子旋转，，从而产生电流。
[0037]实施例三
[0038]请参阅图5?图6，图5为本实用新型提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的主视图；图6为本实用新型实施例三提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的俯视图。如图5?图6所示，该阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，风轮外形呈双支杆的H型，包括:
[0039]多个升力型叶片I，每一个所述升力型叶片I通过平行的两个支架2连接同一主轴3，所述主轴3为转动轴，所述主轴3的下端以可转动方式连接发电机4，所述发电机4通过减震垫5安装在支柱A上，还包括:多个阻力型叶片6，每一个所述阻力型叶片6通过一个支撑杆7连接所述主轴3，所述多个阻力型叶片6与所述多个升力型叶片I的数量相等，所述多个阻力型叶片6与所述多个升力型叶片I在俯视投影方向间隔均匀排布，所述多个阻力型叶片的逆风面排布方向，与所述多个升力型叶片的前缘排布方向一致。
[0040]在一个实施例中，如图5?图6所示，所述多个阻力型叶片6和所述多个升力型叶片I的数量可以均为三个。
[0041]如图5?图6所示，所述阻力型叶片6的顺风面为凹面的碗状外形，所述阻力型叶片6的逆风面为凸面的碗状外形。
[0042]如图5?图6所示，所有的所述支撑杆7在长度方向上的轴心线位于同一水平面上。
[0043]如图5?图6所示，当主轴3转动时，可以驱动发电机4的转子旋转，，从而产生电流。
[0044]实施例四
[0045]请参阅图7?图8，图7为本实用新型提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的主视图；图8为本实用新型实施例四提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机的俯视图。如图7?图8所示，该阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，风轮外形呈Φ形，其中包括:
[0046]多个升力型叶片I，并且每一个所述升力型叶片I的两端分别固定连接同一主轴3，所述主轴3为转动轴，并且所述主轴3的下端固定连接于连接发电机4的转子，所述发电机4通过减震垫5安装在支柱A上，还包括:多个阻力型叶片6，每一个所述阻力型叶片6通过一个支撑杆7连接所述主轴3，所述多个阻力型叶片的逆风面排布方向与所述多个升力型叶片的前缘排布方向一致。
[0047]在一个实施例中，如图7?图8所示，所述多个阻力型叶片6的数量可以为六个，并且三个一组，所述多个升力型叶片I的数量可以为三个。
[0048]在一个实施例中，如图7?图8所示，所述的每组的支撑杆7在长度方向上的轴心线位于同一个水平面上，各组的旋转平面相互平行，。
[0049]在一个实施例中，如图7?图8所示，所述阻力型叶片6的顺风面为凹面的碗状外形，所述阻力型叶片6的逆风面为凸面的碗状外形；在俯视图方向上，各组的阻力型叶片间隔排布。
[0050]本实用新型中，所述的阻力型叶片6在顺风与逆风方向具有不同的外形，气流在两个方向上作用于叶片的阻力就有悬殊的差别，因而能使风轮顺利转动。
[0051]在图1?图8所示的阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机中，所述阻力型叶片6与升力型叶片I，其叶尖速比与最大直径有如下比例:Φη/Φ升=(?/?) X (0.9-1.1)，式中:?--阻力型叶片叶尖速比--升力型叶片叶尖速比；Φ阻--阻力型叶片叶最大旋转直径；Φ升一一升力型叶片叶最大旋转直径;其中，叶尖速比=旋转最大直径处线速度/风速。
[0052]本实用新型实施例公开了一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，通过在传统的升力型垂直轴风力发电机中增加阻力型叶片，利用阻力型叶片具有较大的起动力矩以及升力型叶片具有转速高风能转换效率高的特点，进行优化组合，简化结构、降低成本，有效解决了垂直轴风力发电机普遍存在的起动困难的问题。同时，可以省去使用电机辅助起动(包含发电机逆向改为电动机使用)、s轮辅助起动等方式来辅助升力型垂直轴风力发电机起动、可靠性高、控制简单，有利于垂直轴风力发电机的普及推广。
[0053]本实用新型所述的垂直轴风力机包含但不限于H型、Φ型及升阻力组合形式的风力发电机。
[0054]以上对本实用新型所提供的一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
【主权项】
1.一种阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，包括多个升力型叶片，每一个所述升力型叶片通过支架连接同一主轴，并且发电机通过减震垫安装在所述主轴上，其特征在于，还包括:多个阻力型叶片，每一个所述阻力型叶片通过一个支撑杆连接所述主轴，所述多个阻力型叶片与所述多个升力型叶片在俯视投影方向间隔均匀排布，所述多个阻力型叶片的逆风面排布方向与所述多个升力型叶片的前缘排布方向一致； 所述阻力型叶片的顺风面为凹面的碗状外形，所述阻力型叶片的逆风面为凸面的碗状外形;其中:Φ阻/Φ升=(W^ff) X (0.9-1.1),?--阻力型叶片叶尖速比;蝴--升力型叶片叶尖速比；Φ阻——阻力型叶片最大旋转直径；Φ升——升力型叶片最大旋转直径;其中，叶尖速比=旋转最大直径处线速度/风速。2.根据权利要求1所述的阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，其特征在于，所述多个阻力型叶片和所述多个升力型叶片的数量均为三个，并且在俯视投影方向上相邻的支架和支撑杆之间的投影夹角为60°或者重叠排布。3.根据权利要求1或2所述的阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，其特征在于，所有的所述支架在长度方向上的轴心线与所有的所述支撑杆在长度方向上的轴心线位于相互平行的水平面上或者位于同一个水平面上。4.根据权利要求1或2所述的阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，其特征在于，所有的所述支架在长度方向上的轴心线位于第一水平面上，所有的所述支撑杆在长度方向上的轴心线位于第二水平面上;所述第一水平面与所述第二水平面相互平行或重叠。5.根据权利要求1或2所述的阻力型与升力型互补的垂直轴风力发电机，其特征在于，所述阻力型叶片为一组或多组，且各组旋转平面相互平行。
【文档编号】F03D9/25GK205478096SQ201620097620
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月30日
【发明人】吴燕生, 丑帅军, 黄耀, 刘湘威
【申请人】福建省华为能源科技有限公司