专利名称：一种改进的h型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机，特别是涉及一种改进的H型垂直轴风力机。
背景技术：
垂直轴风力机可分为两个类型，一类是利用空气动力的阻力做功，典型的结构是S型风力机；另一类是利用翼型的升力做功，最典型的是达里厄型风机，分为直叶轮和弯叶轮两种，以H型为代表，H型垂直轴风力机包括竖直的支架，支架上设有连接有发电机的叶轮系统，叶轮系统包括与支架顶面垂直的主轴、若干叶片和轮辐，主轴上设有轮毂，各叶片经轮辐与轮毂连接，各叶片与垂直的主轴平行。这种H型垂直轴风力机具有较高的风能利用率，但是对启动风度的要求比较高，需要较大的启动风速。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供一种改进的H型垂直轴风力机。它不仅对启动风速的要求低，而且还能够提高风能利用率。本实用新型的技术方案一种改进的H型垂直轴风力机，包括竖直的支架，支架上设有连接有发电机的叶轮系统，叶轮系统包括与支架顶面垂直的主轴、若干叶片和轮辐，主轴上设有轮毂，各叶片经轮辐与轮毂连接，所述的各叶片与主轴的夹角α为(Γ45°。夹角α为叶片纵向中心线与主轴的夹角。前述的改进的H型垂直轴风力机中，所述的叶片与主轴的夹角α为(Γ30°。根据机翼升力公式，升力系数与叶片的翼剖面形状、机翼的迎角(即叶片与主轴的夹角)等因素有关。安装在固定的地方后，空气密度为一定值；在风速一定的条件下，叶片选定后，升力系数也是一定的，因此升力与机翼的投影面积S成正比，通过改变叶片与竖直轴的夹角，实现不同的旋转升力。通过提高机翼的投影面积，提高升力型风机升力大小，从而实现更低的启动风速和更高的发电机效率。经过实验测量，叶片与主轴的夹角为(Γ30°时，风机风能的利用率和启动风速达到一个最理想的平衡状态。前述的改进的H型垂直轴风力机中，所述的叶片与主轴的夹角α为25°。前述的改进的H型垂直轴风力机中，每相邻两个叶片之间的夹角β为60°。夹角β可以表示为相邻两个叶片纵向中心线之间的夹角。前述的改进的H型垂直轴风力机中，所述的叶片的侧面为流线型曲面。流线型是前圆后尖，表面光滑，略像水滴的形状。空气在流线型物体表面主要表现为层流，没有或很少有湍流，这保证了物体受到较小的阻力。叶片的侧面设为流线型曲面，既能产生升力，又减少了空气的阻力。前述的改进的H型垂直轴风力机中，所述的叶片的纵截面为长方形。这样叶片的整体形状比较规则，便于生产。与现有技术相比，本实用新型将叶片与主轴的夹角设为(Γ45°，这样的结构可以提高机翼的投影面积，提升风机的升力大小，从而实现更低的启动风速和更高的风能利用率。本实用新型结构简单，操作方便，在提升风能利用率的同时，也降低了发电成本。
图I是本实用新型的结构示意图；图2是本实用新型叶轮系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。实施例。一种改进的H型垂直轴风力机，构成如图I、图2所示，包括竖直的支架1，支架I上设有连接有发电机2的叶轮系统，叶轮系统包括与支架I顶面垂直的主轴3、若干叶片4和轮辐6，主轴3上设有轮毂5，各叶片4经轮辐6与轮毂5连接，各叶片4与主轴3的夹角α为(Γ45°，相邻叶片4之间的夹角β为60°。叶片4与主轴3的夹角α可以为(Γ30°，叶片4与主轴3的夹角可以选25°。安装叶片4的时候，将相邻轮辐6之间的夹角设为60°，轮毂5共安装6个轮辐6。每张叶片4由两个轮辐6支撑。如图I所示，叶片4的侧面为流线型曲面。流线型是前圆后尖，表面光滑，略像水滴的形状。空气在流线型物体表面主要表现为层流，没有或很少有湍流，这保证了物体受到较小的阻力。叶片的侧面设为流线型曲面，既能产生升力，又减少了空气的阻力。流线型曲面可以通过高速机车的圆柱铣刀加工出来，或者也可以通过流线型挤出模挤压成型。叶片4的纵截面为长方形。那么叶片的整体形状比较规则，便于生产。叶片采用机械强度高,耐腐蚀的材料制成，比如玻璃钢。工作原理根据风机的升力公式y=l/2Cr* Q *V*V*S式中y是机翼的升力，单位是kg. η ；Q是空气密度,单位是kg/m3 ;V是机翼同气流的相对速度,单位是m / s ；S是机翼的投影面积，单位是IIf，是指从风叶上部向下看的风叶的投影面积。Cr是升力系数，与风叶的翼剖面形状、机翼的迎角等因素有关。安装在固定的地方后，空气密度Q为一定值；在风速一定的条件下，风叶选定后，升力系数Cr也是一定的，因此升力与机翼的投影面积S成正比，各叶片与主轴的夹角设为(Γ45°，且相邻叶片4之间的夹角为60°时，风机产生的升力和对风能利用率达到一个动态的平衡，从而实现更低的启动风速和更高的发电效率。
权利要求1.一种改进的H型垂直轴风力机，包括竖直的支架(I )，支架(I)上设有连接有发电机(2)的叶轮系统，叶轮系统包括与支架(I)顶面垂直的主轴(3)、若干叶片(4)和轮辐(6)，主轴(3)上设有轮毂(5)，各叶片(4)经轮辐(6)与轮毂(5 )连接，其特征在于所述的各叶片(4)与主轴(3)的夹角α为0 45°。
2.根据权利要求I所述的改进的H型垂直轴风力机，其特征在于所述的叶片(4)与主轴(3)的夹角α为0 30°。
3.根据权利要求2所述的改进的H型垂直轴风力机，其特征在于所述的叶片(4)与主轴(3)的夹角α为25°。
4.根据权利要求I所述的改进的H型垂直轴风力机，其特征在于所述的每相邻两个叶片(4)之间的夹角β为60°。
5.根据权利要求I至4任一项所述的改进的H型垂直轴风力机，其特征在于所述的叶片(4)的侧面为流线型曲面。
6.根据权利要求I至4任一项所述的改进的H型垂直轴风力机，其特征在于所述的叶片(4)的纵截面为长方形。
专利摘要本实用新型公开了一种改进的H型垂直轴风力机，包括竖直的支架，支架上设有连接有发电机的叶轮系统，叶轮系统包括与支架顶面垂直的主轴、若干叶片和轮辐，主轴上设有轮毂，各叶片经轮辐与轮毂连接，所述的各叶片与主轴的夹角为0~45°，每相邻两个叶片之间的夹角为60°。本实用新型可以提高机翼的投影面积，提升风机的升力大小，从而实现更低的启动风速和更高的风能利用率。本实用新型结构简单，操作方便，在提升风能利用率的同时，也降低了发电成本。
文档编号F03D9/00GK202690326SQ201220416268
公开日2013年1月23日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者袁卫华, 施文美, 徐新荣 申请人:湖州太平微特电机有限公司