专利名称：一种垂直轴风力机的自起动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及风能应用领域，特别涉及一种垂直轴风力机的自起动装置。
背景技术：
目前，应用比较广泛的垂直轴风力机主要有三种不同的结构，分别是S型结构、Φ 型结构以及H型结构。其中，S型垂直轴风力机主要利用空气动力的阻力做功，称为阻力型 风力机；Φ型、H型垂直轴风力机主要利用翼型产生的空气动力的升力做功，称为升力型风 力机。请参阅图1，图1为现有的一种S型垂直轴风力机的结构示意图。其中，S型垂直 轴风力机由两片半圆柱面形状的叶片和转轴组成，其中，转轴下端与发电机的传动轴连接， 实现扭矩传递和风能转换。S型垂直轴风力机是典型的阻力型风力机，其风能利用效率较 差，优点是起动转矩较大，完全可以自起动。请参阅图2，图2为现有的一种Φ型垂直轴风力机的结构示意图。其中，Φ型垂 直轴风力机由三片弯月形状的叶片、三根支撑杆以及转轴组成，其中，每一根支撑杆用于固 定一片叶片，每一片叶片的两端与转轴固定，转轴下端与发电机的传动轴连接，实现扭矩传 递和风能转换。图2所示的Φ型垂直轴风力机在转动过程中，每一片叶片所产生的扭矩并 不一致，有的叶片还产生的反方向的扭矩，因此，Φ型垂直轴风力机不能自起动。请参阅图3，图3为现有的一种H型垂直轴风力机的结构示意图。其中，H型风力 机由三片直叶片、六根支撑杆以及转轴组成，其中，每二根支撑杆用于固定一片叶片，转轴 下端与发电机的传动轴连接，实现扭矩传递和风能转换。图3所示的H型垂直轴风力机自起 动性能比Φ型垂直轴风力机稍好，但相对于S型垂直轴风力机和水平轴风力机仍然较差。发明人在实践中发现，Φ型、H型垂直轴风力机的自起动性能较差，降低了风能利 用效率。
实用新型内容本实用新型中提供了一种垂直轴风力机的自起动装置，用于改善Φ型、H型垂直 轴风力机的自起动性能，提高风能利用效率。一种垂直轴风力机的自起动装置，包括转轴(1)、叶片O)以及支撑杆(3)；所述叶片(2)为直叶片；所述支撑杆(3)的横截面呈前凹后尖形状；其中，所述叶片(2)的数量至少为二片，而且每一片所述叶片⑵与所述转轴⑴ 之间至少连接一根所述支撑杆(3)；所述转轴(1)下端连接发电机的传动轴。可选地，每一根所述支撑杆(3)的迎风面呈凹槽形状，背风面呈“>”形状。可选地，所述叶片⑵的数量为三片，而且每一片所述叶片(2)与所述转轴⑴之 间连接二根所述支撑杆(3)；其中，三根所述支撑杆(3)位于同一水平面，另三根所述支撑杆(3)位于另一水平面。其中，从同一水平面的每一根所述支撑杆(3)的迎风面指向下一根所述支撑杆 (3)的背风面的连线方向均为逆时针方向或顺时针方向。其中，两个水平面之间的距离小于或等于所述叶片(2)的长度。优选地，每一根所述支撑杆(3)的表面铺设线条型的整流蒙皮。一种垂直轴风力机的自起动装置，包括转轴(1)、叶片(2)以及支撑杆(3)；所述叶片( 呈弯月形状；所述支撑杆(3)的横截面呈前凹后尖形状；其中，每一片所述叶片O)的两端固定连接所述转轴(1)，而且每一片所述叶片 (2)的内边缘与所述转轴(1)之间至少连接一根所述支撑杆(3)；所述转轴⑴下端连接发电机的传动轴。可选地，每一根所述支撑杆(3)的迎风面呈凹槽形状，背风面呈“>”形状。可选地，所述叶片⑵的数量为三片，而且每一片所述叶片(2)与所述转轴⑴之 间连接一根所述支撑杆(3)；其中，三根所述支撑杆( 位于同一水平面。其中，从每一根所述支撑杆(3)的迎风面指向下一根支撑杆⑶的背风面的连线 方向均为逆时针方向或顺时针方向。优选地，每一根所述支撑杆(3)的表面铺设线条型的整流蒙皮。与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果本实用新型提供的垂直轴风力机的自起动装置中，充分利用了固定连接在转轴 (1)和叶片( 之间的支撑杆(3)，将支撑杆C3)设计成横截面呈前凹后尖形状，使得较小 的风进入支撑杆(3)凹面后产生压差，形成推力推动垂直轴风力机运转，实现自起动。从 而，本实用新型可以改善Φ型、H型垂直轴风力机的自起动性能，提高风能利用效率。
为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需 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的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。图1为现有的一种S型垂直轴风力机的结构示意图；图2为现有的一种Φ型垂直轴风力机的结构示意图；图3为现有的一种H型垂直轴风力机的结构示意图；图4为本实用新型提供的一种垂直轴风力机的自起动装置的结构示意图；图5为本实用新型提供的支撑杆(3)与叶片(2)连接处的放大图；图6为本实用新型提供的一种支撑杆(3)的横截面示意图；图7为本实用新型提供的另一种垂直轴风力机的自起动装置的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种垂直轴风力机的自起动装置，充分利用了固定连接在转轴 (1)和叶片( 之间的支撑杆(3)，将支撑杆C3)设计成横截面呈前凹后尖形状，使得较小
4的风进入支撑杆(3)凹面后产生压差，形成推力推动垂直轴风力机运转，实现自起动。从 而，可以改善Φ型、H型垂直轴风力机的自起动性能，提高风能利用效率。下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。实施例一请参阅图4，图4为本实用新型实施例一中提供的一种垂直轴风力机的自起动装 置的结构示意图。如图4所示，该自起动装置可以包括转轴(1)、叶片(2)以及支撑杆(3)；其中，叶片(2)为直叶片；支撑杆(3)的横截面呈前凹后尖形状；其中，叶片O)的数量至少为二片，而且每一片叶片(2)与转轴(1)之间至少连接 一根支撑杆⑶；其中，转轴(1)下端连接发电机的传动轴，实现扭矩传递和风能转换。本实用新型实施例一中，叶片(2)可以是一整片的叶片，也可以是由多段叶片连 接构成。本实用新型实施例一中，每一根支撑杆C3)可以被设计成迎风面呈凹槽形状，而 背风面呈“>”形状，使得每一根支撑杆(3)的横截面呈前凹后尖形状。请一并参阅图5，图 5为支撑杆(3)与叶片(2)连接处的放大图，其中，A-A表示截取支撑杆(3)横截面。图6 表示的是截取的支撑杆C3)横截面示意图，从图6可以看出，支撑杆C3)的横截面呈前凹后 尖形状，其中，迎风面(4)呈凹槽形状，背风面( 呈“>”形状。当较小的风从各个方向进入每一根支撑杆( 的呈凹槽形状的迎风面(4)后产生 压差，形成推力推动垂直轴风力机运转，实现自起动。特别是，在支撑杆(3)的呈凹槽形状 的迎风面(4)的面积越大时，垂直轴风力机自起动性能越强。从而，本发明实施例提供的自 起动装置可以使H型垂直轴风力机在风速较小的情况下也能够顺利自起动，降低对自自动 风速的要求，提高风能利用效率。如图4所示，本实用新型实施例一中，叶片O)的数量可以为三片，而且每一根叶 片⑵与转轴⑴之间连接二根支撑杆⑶；其中，上面的三根支撑杆(3)位于同一水平面， 下面的另三根支撑杆C3)位于另一水平面。其中，两个水平面之间的距离小于或等于叶片O)的长度，本实用新型实施例一 中每一片叶片O)的尺寸可以相同。其中，从同一水平面的每一根支撑杆(3)的迎风面⑷指向下一根支撑杆⑶的 背风面(5)的连线方向为逆时针方向或顺时针方向。本实用新型实施例一中，叶片O)的数量也可以多于三片，每一片叶片(2)与转轴 ⑴之间连接的支撑杆⑶的数量也可以多于二根，每一片叶片⑵与转轴⑴之间连接的 支撑杆⑶的数量也可以不相同，例如，某一叶片⑵与转轴⑴之间连接的支撑杆⑶的 数量为二根，而另一叶片(2)与转轴(1)之间连接的支撑杆(3)的数量为三根。本实用新 型实施例一不作限定。只需要每一根支撑杆(3)的迎风面(4)指向下一根支撑杆(3)的背 风面(5)的连线方向均为逆时针方向或顺时针方向即可。[0052]本实用新型实施例一中，每一根支撑杆(3)的一端垂直连接转轴(1)，另一端垂直 连接一片叶片O)，使每一片叶片(2)与转轴(1)平行。本实用新型实施例一中，垂直轴风力机在转动时，每一根支撑杆(3)的背风面(5) 会收到风力的阻击，为了增强自起动性能，可以在每一根支撑杆C3)的表面(包括迎风面和 背风面)铺设线条型的整流蒙皮。其中，线条型的整流蒙皮可以起到减小风阻力的作用，提 高风能利用效率。本实用新型实施例一中提供了一种垂直轴风力机的自起动装置，充分利用了固定 连接在转轴(1)和叶片( 之间的支撑杆(3)，将支撑杆C3)设计成横截面呈前凹后尖形 状，使得较小的风进入支撑杆(3)凹面后产生压差，形成推力推动垂直轴风力机运转，实现 自起动。从而，可以改善H型垂直轴风力机的自起动性能，提高风能利用效率。实施例二 请参阅图7，图7为本实用新型实施例二中提供的另一种垂直轴风力机的自起动 装置的结构示意图。如图7所示，该自起动装置可以包括转轴(1)、叶片O)以及支撑杆(3)；其中，叶片⑵呈弯月形状；支撑杆(3)的横截面呈前凹后尖形状；其中，每一片叶片O)的两端固定连接转轴(1)，而且每一片叶片(2)的内边缘与 转轴(1)之间至少连接一根支撑杆(3)；其中，转轴(1)下端连接发电机的传动轴，实现扭矩传递和风能转换。本发明实施例二中，叶片(2)可以是一整片的叶片弯曲构成，也可以是多段叶片 连接构成的呈弯月形状的叶片。本实用新型实施例二中，每一根支撑杆C3)可以被设计成迎风面呈凹槽形状，而 背风面呈“>”形状，使得每一根支撑杆(3)的横截面呈前凹后尖形状。其中，每一根支撑 杆(3)的横截面示意图和图6相同，本实用新型实施例二不作复述。如图7所示，本实用新型实施例二中，叶片⑵的数量为三片，而且每一片叶片(2) 与转轴(1)之间连接一根支撑杆(3)；其中，三根支撑杆C3)位于同一水平面。其中，从每一根支撑杆(3)的迎风面⑷指向下一根支撑杆(3)的背风面(5)的 连线方向均为逆时针方向或顺时针方向。本实用新型实施例二中，叶片O)的数量也可以多于三片，每一片叶片(2)与转轴 ⑴之间连接的支撑杆⑶的数量也可以多于一根，每一片叶片⑵与转轴⑴之间连接的 支撑杆⑶的数量也可以不相同，例如，某一叶片⑵与转轴⑴之间连接的支撑杆⑶的 数量为一根，而另一叶片(2)与转轴(1)之间连接的支撑杆(3)的数量为二根。本实用新 型实施例二不作限定。只需要每一根支撑杆(3)的迎风面(4)指向下一根支撑杆(3)的背 风面(5)的连线方向均为逆时针方向或顺时针方向即可。本实用新型实施例二中，垂直轴风力机在转动时，每一根支撑杆(3)的背风面(5) 会收到风力的阻击，为了增强自起动性能，可以在每一根支撑杆C3)的表面(包括迎风面和 背风面)铺设线条型的整流蒙皮。其中，线条型的整流蒙皮可以起到减小风阻力的作用，提 高风能利用效率。本实用新型实施例二中提供了一种垂直轴风力机的自起动装置，充分利用了固定 连接在转轴(1)和叶片( 之间的支撑杆(3)，将支撑杆C3)设计成横截面呈前凹后尖形
6状，使得较小的风进入支撑杆(3)凹面后产生压差，形成推力推动垂直轴风力机运转，实现 自起动。从而，可以改善Φ型垂直轴风力机的自起动性能，提高风能利用效率。本实用新型实施例中，支撑杆(3)的呈凹槽形状的迎风面以及背风面(5)的 曲线、曲面形状需要根据整机摩擦力矩大小评估情况和支撑杆(3)本身的结构特点，运用 空气动力学理论进行精确计算，使设计更加合理而且有效实现自起动功能。以上对本实用新型中提供的一种垂直轴风力机的自起动装置进行了详细介绍，本 文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是 用于帮助理解本实用新型；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新 型的限制。
权利要求1.一种垂直轴风力机的自起动装置，其特征在于，包括转轴(1)、叶片O)以及支撑杆(3)；所述叶片( 为直叶片；所述支撑杆(3)的横截面呈前凹后尖形状；其中，所述叶片O)的数量至少为二片，而且每一片所述叶片(2)与所述转轴(1)之间 至少连接一根所述支撑杆(3)；所述转轴(1)下端连接发电机的传动轴。
2.根据权利要求1所述的自起动装置，其特征在于，每一根所述支撑杆C3)的迎风面呈 凹槽形状，背风面呈“>”形状。
3.根据权利要求2所述的自起动装置，其特征在于，所述叶片(2)的数量为三片，而且 每一片所述叶片( 与所述转轴(1)之间连接二根所述支撑杆(3)；其中，三根所述支撑杆 (3)位于同一水平面，另三根所述支撑杆C3)位于另一水平面。
4.根据权利要求3所述的自起动装置，其特征在于，从同一水平面的每一根所述支撑 杆(3)的迎风面指向下一根所述支撑杆C3)的背风面的连线方向均为逆时针方向或顺时针 方向。
5.根据权利要求3所述的自起动装置，其特征在于，两个水平面之间的距离小于或等 于所述叶片O)的长度。
6.根据权利要求1 5任一项所述的自起动装置，其特征在于，每一根所述支撑杆(3) 的表面铺设线条型的整流蒙皮。
7.—种垂直轴风力机的自起动装置，其特征在于，包括转轴(1)、叶片(2)以及支撑杆(3)；所述叶片( 呈弯月形状；所述支撑杆(3)的横截面呈前凹后尖形状；其中，每一片所述叶片O)的两端固定连接所述转轴(1)，而且每一片所述叶片O)的 内边缘与所述转轴(1)之间至少连接一根所述支撑杆(3)；所述转轴(1)下端连接发电机的传动轴。
8.根据权利要求7所述的自起动装置，其特征在于，每一根所述支撑杆C3)的迎风面呈 凹槽形状，背风面呈“> ”形状。
9.根据权利要求8所述的自起动装置，其特征在于，所述叶片(2)的数量为三片，而且 每一片所述叶片( 与所述转轴(1)之间连接一根所述支撑杆(3)；其中，三根所述支撑杆 (3)位于同一水平面。
10.根据权利要求9所述的自起动装置，其特征在于，从每一根所述支撑杆(3)的迎风 面指向下一根支撑杆(3)的背风面的连线方向均为逆时针方向或顺时针方向。
11.根据权利要求7 10任一项所述的自起动装置，其特征在于，每一根所述支撑杆 (3)的表面铺设线条型的整流蒙皮。
专利摘要本实用新型涉及风能应用领域，公开了一种垂直轴风力机的自起动装置。其中，一种自起动装置包括转轴(1)、叶片(2)以及支撑杆(3)；所述叶片(2)为直叶片；所述支撑杆(3)的横截面呈前凹后尖形状；其中，所述叶片(2)的数量至少为二片，而且每一片所述叶片(2)与所述转轴(1)之间至少连接一根所述支撑杆(3)；所述转轴(1)下端连接发电机的传动轴。本实用新型可以改善Φ型、H型垂直轴风力机的自起动性能，提高风能利用效率。
文档编号F03D3/06GK201818427SQ20102052827
公开日2011年5月4日 申请日期2010年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者何利, 周庆余 申请人:青海风发科技发展有限公司