专利名称：组合式垂直轴风力机的制作方法
技术领域：
组合式垂直轴风力机
技术领 域本实用新型涉及一种组合式垂直轴风力机。
背景技术：
垂直轴风力机中的Darrieus风力机效率较高，不需对风装置，传动机构，发电机等安装在地面，易于保养和维修。但Darrieus风力机存在不能自起动的缺点，即使在较大的风速下，静止的风轮叶片产生的切向推力仍较小，不足以克服叶片的切向阻力而转动。为使Darrieus风力机运行越过失速区域或自起动，国内外目前采用的方法有(I)附加电动机起动；⑵增大风轮实度；⑶改变叶片的翘动迎风攻角；⑷串加Savonius风力机。其中串加S型风力机是一种最简单也是最有效的方法。S型风力机属阻力型风力机，起动力矩大，当D型风力机串加S型风力机后，S型风力机产生的较大力矩使D型风力机克服叶片的切向阻力，超越失速区而起动。鉴于两大类垂直轴风力发电机各自的优缺点，升力型风机效率高但低风速启动困难，阻力型风机低风速易启动但风机效率低。设计出可以在低风速下自行启动的新型风机模型。即为Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力机的型式，这样就能较好的解决D型风力机低风速不启动问题，实现了 S型叶片和D型叶片的优势互补。从风资源的角度看，现在像新疆内蒙古等风资源很丰富的地方，一般采用的是水平轴风力发电机，而且已经接近饱和。但是在地形比较复杂或者建筑群中，由于各种环境因素的影响，水平轴风力发电机根本不能胜任。而且一般的升力型垂直轴风力机由于其自身不能启动的缺点，达不到低风速启动的要求。所以组合式垂直轴风力机的优势就显露无疑。综上所述,Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力机对提高风能利用率,扩大风能利用规划区域，提高风力发电规模，具有重要意义。而现有的Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力机，也存在固有的潜在技术缺陷，主要表现在以下方面现有的Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力机虽然综合了 D型和S型的优点，但是只考虑了 S型的启动大力矩带动D型的旋转，而没有考虑到S型本身属于阻力型风机，在组合式风力机工作之后，S型的旋转会对升力型的D型的气动性能产生很大的负面影响。所以Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力机的性能是有待研究提高的。
发明内容本实用新型针对现有的Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力机没考虑到组合式风力机工作之后，S型的旋转会对升力型的D型的气动性能产生很大的负面影响的问题，提出了一种能够自启动、且D型启动的情况下使S型对D型的气动性能影响最小、风能利用率高的组合式垂直轴风力机。本实用新型所述的组合式垂直轴风力机，包括S型风力机、D型风力机、立杆和非接触型超越离合器，所述的非接触型超越离合器包括外环、内环、楔块装置、固定挡圈、挡环、端盖、轴承、挡圈和扭簧，所述的内环工作面与所述的外环之间的滚道装有若干楔块、档销组成的楔块装置；所述的扭簧分别在楔块两端圆柱上，扭簧的一端插入楔块断面的小口中，另一端靠在挡销上，所述的固定挡圈将内环和所述的楔块装置连在一起，所述的外环通过螺钉与法兰连接，其特征在于所述的内环安装在所述的S型风力机的轴伸上；所述的外环靠装在所述的内环的两个轴承托持着，与D型风力机联接后，由螺钉与两个所述的端盖紧固在一起；所述的S型风力机通过所述的超越离合器与所述的D型风力机联接，且所述的S型风力机布置在所述的D型风力机的上方。进一步，所述的D型风力机为三叶片形式的H形风力机。进一步，所述的S型风力机为两叶片扭角180度的双叶片螺旋形风力机。进一步，所述的S型风力机为两个，且上下两个S型风力机叶片之间的方位角相差90度。当S型风力机启动后，驱动内环和楔块装置一起旋转产生离心力，对楔块支撑点 形成一个转矩，其方向与扭簧施加给楔块的转矩相反，有使楔块与外环脱离接触的趋势；当楔块离心力产生的转矩不足以克服扭簧施加给楔块的转矩，即S型风力机的转速大于D型风力机的情况，楔块与内环工作面相互接触，与外环产生相对滑动摩擦，此时为接合状态；随着S型风力机转速的提高，楔块离心力增加，当内环转速达到或超过离合器的最小非接触转速时，楔块离心力产生的转矩增加到大于扭簧施加给楔块的转矩，迫使楔块偏转而与外环脱离接触，实现离合器无摩擦的非接触旋转，这时不再带动从动件旋转，即S型风力机和D型风力机断开；这样在D型风力机顺利启动的情况下又使S型风力机对D型风力机影响最小，大大提高了组合式垂直轴风力机的性能。本实用新型的有益效果是采用超越离合器作为S型风力机和D型风力机的联接件，可在S型带动D型转动后使两者脱离，即可解决D型自身难启动的缺点，又可解决当S型启动D型后，S型对D型的阻碍影响，使组合型风力机的性能最优，所以应用了超越离合器的组合式风力机，不必设置电动机来启动。启动风速较低的优势使得应用了超越离合器的组合式风力机在地形复杂或者再建筑群中能正常工作；而且这种组合式垂直轴风力机便于隐藏，例如，隐藏在山区树丛中，或者作为水面漂浮物，以提供部队用电，应用于国防军事。
图I是本实用新型的结构图图2是本实用新型的非接触型楔块超越离合器结构简图图3是图2的A-A剖视图图4是本实用新型的非接触型楔块超越离合器原理图(接合状态)图5本实用新型的非接触型楔块超越离合器原理图(超越状态)
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型参照附图本实用新型所述的组合式垂直轴风力机，包括S型风力机I、D型风力机2、立杆3和非接触型超越离合器4，所述的非接触型超越离合器4包括外环41、内环42、楔块装置43、固定挡圈44、挡环45、端盖46、轴承47、挡圈48和扭簧49，所述的内环42工作面与所述的外环41之间的滚道装有若干楔块431、档销432组成的楔块装置43 ;所述的扭簧49分别在模块431两端圆柱上，扭黃49的一端插入模块431断面的小口中，另一端罪在挡销432上，所述的固定挡圈44将内环42和所述的楔块装置43连在一起，所述的外环41通过螺钉与法兰连接，所述的内环42安装在所述的S型风力机I的轴伸上；所述的外环41靠装在所述的内环42的两个轴承托持着，与D型风力机2联接后，由螺钉与两个所述的端盖46紧固在一起；所述的S型风力机I通过所述的超越离合器4与所述的D型风力机2联接，且所述的S型风力机I布置在所述的D型风力机2的上方。进一步，所述的D型风力机2为三叶片形式的H形风力机。进一步，所述的S型风力机I为两叶片扭角180度的双叶片螺旋形风力机。进一步，所述的S型风力机I为两个，且上下两个S型风力机I叶片之间的方位角相差90度。当S型风力机I启动后，驱动内环42和楔块装置43 —起旋转产生离心力，对楔块 431支撑点形成一个转矩，其方向与扭簧49施加给楔块431的转矩相反，有使楔块431与外环41脱离接触的趋势；当楔块431离心力产生的转矩不足以克服扭簧49施加给楔块431的转矩，即S型风力机I的转速大于D型风力机2的情况，楔块431与内环42工作面相互接触，与外环41产生相对滑动摩擦，此时为接合状态；随着S型风力机I转速的提高，楔块431离心力增加，当内环42转速达到或超过离合器的最小非接触转速时，楔块431离心力产生的转矩增加到大于扭簧49施加给楔块431的转矩，迫使楔块431偏转而与外环41脱离接触，实现离合器无摩擦的非接触旋转，这时不再带动从动件旋转，即S型风力机I和D型风力机2断开；这样在D型风力机2顺利启动的情况下又使S型风力机I对D型风力机2影响最小，大大提高了组合式垂直轴风力机的性能。本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求1.组合式垂直轴风力机，包括S型风力机、D型风力机、立杆和非接触型超越离合器，所述的非接触型超越离合器包括外环、内环、楔块装置、固定挡圈、挡环、端盖、轴承、挡圈和扭簧，所述的内环工作面与所述的外环之间的滚道装有若干楔块、档销组成的楔块装置；所述的扭簧分别在楔块两端圆柱上，扭簧的一端插入楔块断面的小口中，另一端靠在挡销上，所述的固定挡圈将内环和所述的楔块装置连在一起，所述的外环通过螺钉与法兰连接，其特征在于所述的内环安装在所述的S型风力机的轴伸上；所述的外环靠装在所述的内环的两个轴承托持着，与D型风力机联接后，由螺钉与两个所述的端盖紧固在一起；所述的S型风力机通过所述的超越离合器与所述的D型风力机联接，且所述的S型风力机布置在所述的D型风力机的上方。
2.如权利要求I所述的组合式垂直轴风力机，其特征在于所述的D型风力机为三叶片形式的H形风力机。
3.如权利要求2所述的组合式垂直轴风力机，其特征在于所述的S型风力机为两叶片扭角180度的双叶片螺旋形风力机。
4.如权利要求3所述的组合式垂直轴风力机，其特征在于所述的S型风力机为两个，且上下两个S型风力机叶片之间的方位角相差90度。
专利摘要组合式垂直轴风力机，包括S型风力机、D型风力机、立杆和非接触型超越离合器，所述的非接触型超越离合器包括外环、内环、楔块装置、固定挡圈、挡环、端盖、轴承、挡圈和扭簧；所述的内环安装在所述的S型风力机的轴伸上；所述的外环靠装在所述的内环的两个轴承托持着，与D型风力机联接后，由螺钉与两个所述的端盖紧固在一起；所述的S型风力机通过所述的超越离合器与所述的D型风力机联接，且所述的S型风力机布置在所述的D型风力机的上方。本实用新型的有益效果是实现D型风力机自启动，并解决D型风力机启动后S型风力机对D型风力机的阻碍影响，使组合型风力机的性能最优。
文档编号F03D3/06GK202545107SQ20122009001
公开日2012年11月21日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者平传娟, 徐璋, 谈宏飞, 钟英杰 申请人:浙江工业大学