专利名称：一种可调控挡风罩位置的垂直轴风力机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风力发电系统的风力机，具体涉及一种可调控挡风罩位置的垂直轴风力机。用来提高垂直轴风力机的发电效率。
背景技术：
风力机是风力发电系统的动力源，它将风能转化为机械能，进而推动发电机发电。 风力机按结构形式大体上分为水平轴和垂直轴两种。水平轴风力机发展较完善，由于其具有较高的效率而作为当今主流的风力机类型得到了广泛的应用。然而由于水平轴风力机安装难度高、投资成本大且不便移动等缺点，它的使用目前往往主要限于并网发电中，而对于一些小型离网型发电系统中，目前使用最为广泛的仍是垂直轴风力机。当来流冲击传统垂直轴风力机风轮时，在其迎风面的一侧凹下叶片受到的是有效的推力，而在另一侧凸起叶片受到的是风的阻力，上述两种力的合作用力是推动风轮旋转作功的真正有效动力。由于凸起叶片侧风阻的存在，大大降低了垂直轴叶轮的有效受风性能，从而降低了风力机是风力发电系统的动力源，它将风能转化为机械能，进而推动发电机发电。风力机按结构形式大体上分为水平轴和垂直轴两种。水平轴风力机发展较完善，由于其具有较高的效率而作为当今主流的风力机类型得到了广泛的应用。然而由于水平轴风力机安装难度高、投资成本大且不便移动等缺点，它的使用目前往往主要限于并网发电中， 而对于一些小型离网型发电系统中，目前使用最为广泛的仍是垂直轴风力机。当来流冲击传统垂直轴风力机风轮时，在其迎风面的一侧凹下叶片受到的是有效的推力，而在另一侧凸起叶片受到的是风的阻力，上述两种力的合作用力是推动风轮旋转作功的真正有效动力。由于凸起叶片侧风阻的存在，大大降低了垂直轴叶轮的有效受风性能。从而降低了垂直轴风力机的发电效率。
实用新型内容本实用新型公开了一种可调控挡风罩位置的垂直轴风力机，其目的是克服现有技术中，垂直轴风力机迎风面上一侧风阻的存在使垂直轴风力机风能利用率低、导致发电效率降低的弊端。本实用新型设计一种挡风罩，可以随时根据风向调整挡风罩的位置，使得来流风不会直接作用在凸起的叶片，以减小逆向转动力，同时添加挡风罩后，可以使风轮内的引导气流通道更加通畅，从而实现对整个垂直轴风力机的效率的提高。一种可调控挡风罩位置的垂直轴风力机，包括旋转轴、叶片、挡风罩、风向尾翼以及支架，所述的旋转轴与大地水平面垂直，叶片沿旋转轴圆周方向均勻排列并与旋转轴连接，其特征在于在旋转轴上端部独立设置球轴承，在旋转轴内设置独立支架，支架一端固定在底座上，另一端与球轴承固接，在球轴承一侧的叶片外圆周上设置挡风罩，在球轴承另一侧设置风向尾翼，挡风罩与风向尾翼通过球轴承直线刚性连接，在球轴承的作用下在支架上自由旋转；其中支架、球轴承、挡风罩及风向尾翼，构成垂直轴风力机的可调控挡风罩位置的挡风装置。
3[0007]所述的风向尾翼为片状结构。所述的挡风罩为圆弧形。所述挡风罩的质量与风向尾翼质量一致。本实用新型通过风向尾翼控制圆弧形挡风罩，使风向尾翼始终保持在与来流气流平行的位置，从而挡风罩始终保持在靠近风源端的圆弧切线方向与来流气流方向垂直，使挡风罩位于凸起叶片侧。本实用新型与现有技术相比具有如下优点1.垂直轴风力机的气动性能有大幅度的改善，总转矩和风能利用率有显著的提高，具有一定的实用价值。2.相比无尾翼控制的挡风罩，带有可调控挡风罩位置的垂直轴风力机，可以随时根据风向位置的变化调整挡风罩的位置，使垂直轴风力机的效率最长时间保持在高效率运转状态，而且气动性能和启动性能都有提高。3.工作稳定性好，实现过程非常方便，加工工艺简单。
图1本实用新型结构示意图图2为图1的A-A向视图。1.旋转轴、2.叶片、3.挡风罩、4.风向尾翼、5.支架、6.球轴承、7.底座。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型加以详细说明。一种可调控挡风罩位置的垂直轴风力机，如图1、图2所示。包括旋转轴1、叶片2、 挡风罩3、风向尾翼4以及支架5，所述的旋转轴1与大地水平面垂直，叶片2沿旋转轴圆周方向均勻排列并与旋转轴1连接，其特点是在旋转轴1上端部独立设置球轴承6，在旋转轴1内设置独立支架5，支架一端固定在底座7上，另一端与球轴承6固接，在球轴承一侧的叶片外圆周上设置挡风罩3，所述的挡风罩为圆弧形；在球轴承另一侧设置风向尾翼4，圆弧形挡风罩与风向尾翼通过球轴承6直线刚性连接，在球轴承的作用下，圆弧形挡风罩与风向尾翼在支架上自由旋转；其中支架5、球轴承6、圆弧形挡风罩3及风向尾翼4，构成垂直轴风力机的可控挡风罩位置的挡风装置。所述的风向尾翼4为片状结构。所述圆弧形挡风罩3的质量与风向尾翼4质量一致。由于风向尾翼为薄片体结构，因此当来流气流(方向如图1所示)作用在带有挡风罩的垂直轴风力机时，无论此时风向尾翼处于任何位置，在来流气流的作用下其均会趋向于受力最小的方向运动，即始终保持在风向尾翼与来流气流相互平行的位置(图1所示位置)，由于圆弧形挡风罩3与风向尾翼4刚性连接，具有相同的旋转方向与旋转速度，当风向尾翼运动在与气流相互平行的位置时，圆弧形挡风罩刚好作用在凸起叶片侧，从而达到气流引导开的目的，通过调整垂直轴风力机挡风罩位置，显著降低了因受来流的直接冲击所造成的不利于风轮有效转动的阻力矩，流入风轮内的气流流畅，排除抑制漩涡产生，引导气流通道比较通畅，从而整个风轮的风能利用效率得到大幅提高。
权利要求1.一种可调控挡风罩位置的垂直轴风力机，包括旋转轴、叶片、挡风罩、风向尾翼以及支架，所述的旋转轴与大地水平面垂直，叶片沿旋转轴圆周方向均勻排列并与旋转轴连接， 其特征在于在旋转轴上端部独立设置球轴承，在旋转轴内设置独立支架，支架一端固定在底座上，另一端与球轴承固接，在球轴承一侧的叶片外圆周上设置挡风罩，在球轴承另一侧设置风向尾翼，挡风罩与风向尾翼通过球轴承直线刚性连接，在球轴承的作用下在支架上自由旋转；其中支架、球轴承、挡风罩及风向尾翼，构成垂直轴风力机的可调控挡风罩位置的挡风装置。
2.根据权利要求1所述的一种可调控挡风罩位置的垂直轴风力机，其特征在于所述的风向尾翼为片状结构。
3.根据权利要求1所述的一种可调控挡风罩位置的垂直轴风力机，其特征在于所述的挡风罩为圆弧形。
4.根据权利要求1或3所述的一种可调控挡风罩位置的垂直轴风力机，其特征在于 所述挡风罩的质量与风向尾翼质量一致。
专利摘要一种可调控挡风罩位置的垂直轴风力机，旋转轴与大地水平面垂直，叶片沿旋转轴圆周方向均匀排列并与旋转轴连接，其特点是在旋转轴上端部独立设置球轴承，在旋转轴内设置独立支架，支架一端固定在底座上，另一端与球轴承固接，在球轴承一侧的叶片外圆周上设置圆弧形挡风罩，在球轴承另一侧设置风向尾翼，挡风罩与风向尾翼通过球轴承直线刚性连接并在支架上自由旋转；其中支架、球轴承、圆弧形挡风罩及风向尾翼，构成垂直轴风力机的可调控挡风罩位置的挡风装置。本实用新型可以随时根据风向调整挡风罩的位置，使得来流风不会直接作用在凸起的叶片，以减小逆向转动力，从而实现对整个垂直轴风力机的效率的提高。
文档编号F03D3/06GK201982243SQ20112007369
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月18日 优先权日2011年3月18日
发明者王珊珊, 胡永海 申请人:上海理工大学