一种新型的垂直轴对称式风力发电机叶片及风轮的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及垂直轴风力发电机，尤指一种新型的垂直轴对称式风力发电机的叶片与风轮。所述的叶片是一种截面呈圆弧形的凹凸简单叶片；叶片沿圆周方向卡在垂直轴6的卡槽内，叶片的凹表面面向垂直轴安装；采用4个叶片，构成双S型风力发电机。上卡盘1和下卡盘3的端面加工圆弧形凹槽，叶片安装时上下两端卡在这些凹槽内，使垂直轴、上下卡盘和叶片形成一个整体，组成风轮。上下卡盘通过螺钉固定在垂直轴上，防止卡盘与垂直轴有相对转动。其特点在于：叶片构造简单，安装方便，且沿垂直轴圆周方向对称安装，工作时稳定性高；风轮结构紧凑，摩擦力小，低风速下易于启动；双S型的设计便于全方面接收来风，提高风能利用率。
【专利说明】
一种新型的垂直轴对称式风力发电机叶片及风轮
技术领域
[0001]本实用新型涉及垂直轴风力发电技术领域，尤指一种新型的沿垂直轴圆周方向对称安装的风力发电机的叶片及风轮，能提高风力发电机运行的稳定性和可靠性，易于低风速下启动，提尚风能利用率。
【背景技术】
[0002]为了更好的利用风能，长期以来人们设计了很多种结构形式的风力发电装置。依据风力发电机的旋转轴在空间方向位置的不同，人们将风力发电机划分为水平方向的水平轴风力发电机和垂直方向的垂直轴风力发电机。
[0003]水平轴风力发电机的扇叶类似于荷兰风车，形状复杂，加工难度高。叶片受风旋转时只能利用升力产生机械能。叶片只能利用单方向来风，必须安装昂贵的偏航装置实现风叶对风，只有一次截风机会，同时塔影效应与风剪作用也较大。而垂直轴风力发电机的叶片形式多种多样，但总体来说，都是基本几何结构，易于加工。叶片可全方位接受来风，无需偏航装置。可多次截风，充分利用风能。运行时，水平轴风力发电机气动噪声大，叶片受交变截荷，易疲劳变形。垂直轴风力发电机基本不产生气动噪声，叶片受恒定截荷，耐用不易受损。同时水平轴风力发电机的发电机架设在高空，安装维修的成本很高，而且风叶要定时清洁，以保证高风速下正常运转;垂直轴风力机的发电机位于低处甚至地面，便于安装和维修，风叶对恶劣环境的适应能力强。以上比较不难看出，垂直轴风力发电机在诸多方面都表现得更为出色，成为未来风力发电机型的主导方向。
[0004]本实用新型根据垂直轴风力发电机采用对称式圆弧形凹凸叶片构成双S型风轮，使其能够低风速自启动的同时具有高风能利用率。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的在于提供一种新型风力发电机叶片及风轮，采用垂直轴对称式风力发电机叶片及风轮，优化叶片构形及改变叶片的安装方法，提高风能的利用率。
[0006]为了达到以上目标，本实用新型技术方案是:该风力发电机叶片及风轮，主要包括底座、垂直轴、叶片、上卡盘和下卡盘，其特征在于:所述叶片翼型是圆弧形凹凸简单构形，4个叶片沿圆周方向对称安装在垂直轴上呈双S形，两端同时卡在上、下卡盘的卡槽中，叶片的凹表面面向垂直轴安装。上卡盘、下卡盘，增加叶片安装牢固性的同时增加了叶片的截面面积，提高了叶片的兜风效果。叶片与垂直轴、上下卡盘形成一个整体组成风轮，提高了叶片转动的稳定性。扇叶采用4个叶片，相对于垂直轴对称安装，构成双S型风力发电机，便于接收四面八方的来风，易于在低风速下启动，从而提高风能的利用率。
【附图说明】
[0007]图1为垂直轴对称式风力发电机结构示意图；
[0008]图2为叶片结构不意图；
[0009]图3为局部垂直轴结构示意图；
[00?0]图4为上卡盘结构不意图；
[0011]图5为下卡盘结构示意图；
[0012]图6为风轮结构示意图。
[0013]图中:1、上卡盘;2、叶片;3、下卡盘;4、螺孔;5、底座;6垂直轴;7、螺钉;8、凹槽。
【具体实施方式】
[0014]将风力发电机扇叶的4个叶片2以轴对称的形式沿圆周方向安装在垂直轴6的凹槽8内，上、下两端分别安装在上卡盘I与下卡盘3的凹槽8内组成风轮(图6)。叶片2的凹表面面向垂直轴安装，上、下卡盘分别连接叶片和垂直轴6以增加风轮的稳定性。
[0015]利用S型风轮在低风速下仍具有较大启动转矩的优势，将两组互差90°角的S型风叶共垂直轴6叠放而成，每组叶片2由两个弧形柱面型桨叶构成。两组四桨叶的设计保证不同风向的充分采集，在低风速非集中风向的情况下，双S型风叶能够迅速启动，且在高风速下对风能的利用率较高。本实用新型较好地解决了低风速不启动和高风速对风能的利用率不高的问题。
[0016]选择4个叶片2可明显降低扭矩波动的影响且平衡性较好，每个叶片2是凹凸简单叶片构形。叶片截面不变，也不扭曲，形状简单，可批量生产，降低成本。
【主权项】
1.一种新型的垂直轴对称式风力发电机叶片及风轮，主要包括底座(7)、垂直轴(6)、叶片(2)、上卡盘(I)和下卡盘(3)，其特征在于:所述叶片翼型是圆弧形凹凸简单构形，4个叶片(2)沿圆周方向对称安装在垂直轴(6)上呈双S形，两端同时卡在上、下卡盘的卡槽中，叶片(2)的凹表面面向垂直轴(6)安装，便于兜风。2.根据权利要求1所述的一种新型的垂直轴对称式风力发电机叶片及风轮，其特征在于:叶片(2)与垂直轴、上下卡盘形成一个整体组成风轮。3.根据权利要求1所述的一种新型的垂直轴对称式风力发电机叶片(2)及风轮，其特征在于:扇叶采用4个叶片(2)，相对于垂直轴(6)对称安装，构成双S型风力发电机。
【文档编号】F03D3/06GK205654487SQ201521107553
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年12月29日 公开号201521107553.3, CN 201521107553, CN 205654487 U, CN 205654487U, CN-U-205654487, CN201521107553, CN201521107553.3, CN205654487 U, CN205654487U
【发明人】张旭, 戚美, 牛华青
【申请人】山东科技大学