一種新型的垂直軸對稱式風力發(fā)電機葉片及風輪的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及垂直軸風力發(fā)電機，尤指一種新型的垂直軸對稱式風力發(fā)電機的葉片與風輪。所述的葉片是一種截面呈圓弧形的凹凸簡單葉片；葉片沿圓周方向卡在垂直軸6的卡槽內(nèi)，葉片的凹表面面向垂直軸安裝；采用4個葉片，構(gòu)成雙S型風力發(fā)電機。上卡盤1和下卡盤3的端面加工圓弧形凹槽，葉片安裝時上下兩端卡在這些凹槽內(nèi)，使垂直軸、上下卡盤和葉片形成一個整體，組成風輪。上下卡盤通過螺釘固定在垂直軸上，防止卡盤與垂直軸有相對轉(zhuǎn)動。其特點在于：葉片構(gòu)造簡單，安裝方便，且沿垂直軸圓周方向?qū)ΨQ安裝，工作時穩(wěn)定性高；風輪結(jié)構(gòu)緊湊，摩擦力小，低風速下易于啟動；雙S型的設(shè)計便于全方面接收來風，提高風能利用率。
【專利說明】
一種新型的垂直軸對稱式風力發(fā)電機葉片及風輪
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及垂直軸風力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤指一種新型的沿垂直軸圓周方向?qū)ΨQ安裝的風力發(fā)電機的葉片及風輪，能提高風力發(fā)電機運行的穩(wěn)定性和可靠性，易于低風速下啟動，提尚風能利用率。
【背景技術(shù)】
[0002]為了更好的利用風能，長期以來人們設(shè)計了很多種結(jié)構(gòu)形式的風力發(fā)電裝置。依據(jù)風力發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)軸在空間方向位置的不同，人們將風力發(fā)電機劃分為水平方向的水平軸風力發(fā)電機和垂直方向的垂直軸風力發(fā)電機。
[0003]水平軸風力發(fā)電機的扇葉類似于荷蘭風車，形狀復(fù)雜，加工難度高。葉片受風旋轉(zhuǎn)時只能利用升力產(chǎn)生機械能。葉片只能利用單方向來風，必須安裝昂貴的偏航裝置實現(xiàn)風葉對風，只有一次截風機會，同時塔影效應(yīng)與風剪作用也較大。而垂直軸風力發(fā)電機的葉片形式多種多樣，但總體來說，都是基本幾何結(jié)構(gòu)，易于加工。葉片可全方位接受來風，無需偏航裝置?？啥啻谓仫L，充分利用風能。運行時，水平軸風力發(fā)電機氣動噪聲大，葉片受交變截荷，易疲勞變形。垂直軸風力發(fā)電機基本不產(chǎn)生氣動噪聲，葉片受恒定截荷，耐用不易受損。同時水平軸風力發(fā)電機的發(fā)電機架設(shè)在高空，安裝維修的成本很高，而且風葉要定時清潔，以保證高風速下正常運轉(zhuǎn);垂直軸風力機的發(fā)電機位于低處甚至地面，便于安裝和維修，風葉對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力強。以上比較不難看出，垂直軸風力發(fā)電機在諸多方面都表現(xiàn)得更為出色，成為未來風力發(fā)電機型的主導(dǎo)方向。
[0004]本實用新型根據(jù)垂直軸風力發(fā)電機采用對稱式圓弧形凹凸葉片構(gòu)成雙S型風輪，使其能夠低風速自啟動的同時具有高風能利用率。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種新型風力發(fā)電機葉片及風輪，采用垂直軸對稱式風力發(fā)電機葉片及風輪，優(yōu)化葉片構(gòu)形及改變?nèi)~片的安裝方法，提高風能的利用率。
[0006]為了達到以上目標，本實用新型技術(shù)方案是:該風力發(fā)電機葉片及風輪，主要包括底座、垂直軸、葉片、上卡盤和下卡盤，其特征在于:所述葉片翼型是圓弧形凹凸簡單構(gòu)形，4個葉片沿圓周方向?qū)ΨQ安裝在垂直軸上呈雙S形，兩端同時卡在上、下卡盤的卡槽中，葉片的凹表面面向垂直軸安裝。上卡盤、下卡盤，增加葉片安裝牢固性的同時增加了葉片的截面面積，提高了葉片的兜風效果。葉片與垂直軸、上下卡盤形成一個整體組成風輪，提高了葉片轉(zhuǎn)動的穩(wěn)定性。扇葉采用4個葉片，相對于垂直軸對稱安裝，構(gòu)成雙S型風力發(fā)電機，便于接收四面八方的來風，易于在低風速下啟動，從而提高風能的利用率。
【附圖說明】
[0007]圖1為垂直軸對稱式風力發(fā)電機結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為葉片結(jié)構(gòu)不意圖；
[0009]圖3為局部垂直軸結(jié)構(gòu)示意圖；
[00?0]圖4為上卡盤結(jié)構(gòu)不意圖；
[0011]圖5為下卡盤結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖6為風輪結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:1、上卡盤;2、葉片;3、下卡盤;4、螺孔;5、底座;6垂直軸;7、螺釘;8、凹槽。
【具體實施方式】
[0014]將風力發(fā)電機扇葉的4個葉片2以軸對稱的形式沿圓周方向安裝在垂直軸6的凹槽8內(nèi)，上、下兩端分別安裝在上卡盤I與下卡盤3的凹槽8內(nèi)組成風輪(圖6)。葉片2的凹表面面向垂直軸安裝，上、下卡盤分別連接葉片和垂直軸6以增加風輪的穩(wěn)定性。
[0015]利用S型風輪在低風速下仍具有較大啟動轉(zhuǎn)矩的優(yōu)勢，將兩組互差90°角的S型風葉共垂直軸6疊放而成，每組葉片2由兩個弧形柱面型槳葉構(gòu)成。兩組四槳葉的設(shè)計保證不同風向的充分采集，在低風速非集中風向的情況下，雙S型風葉能夠迅速啟動，且在高風速下對風能的利用率較高。本實用新型較好地解決了低風速不啟動和高風速對風能的利用率不高的問題。
[0016]選擇4個葉片2可明顯降低扭矩波動的影響且平衡性較好，每個葉片2是凹凸簡單葉片構(gòu)形。葉片截面不變，也不扭曲，形狀簡單，可批量生產(chǎn)，降低成本。
【主權(quán)項】
1.一種新型的垂直軸對稱式風力發(fā)電機葉片及風輪，主要包括底座(7)、垂直軸(6)、葉片(2)、上卡盤(I)和下卡盤(3)，其特征在于:所述葉片翼型是圓弧形凹凸簡單構(gòu)形，4個葉片(2)沿圓周方向?qū)ΨQ安裝在垂直軸(6)上呈雙S形，兩端同時卡在上、下卡盤的卡槽中，葉片(2)的凹表面面向垂直軸(6)安裝，便于兜風。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的垂直軸對稱式風力發(fā)電機葉片及風輪，其特征在于:葉片(2)與垂直軸、上下卡盤形成一個整體組成風輪。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型的垂直軸對稱式風力發(fā)電機葉片(2)及風輪，其特征在于:扇葉采用4個葉片(2)，相對于垂直軸(6)對稱安裝，構(gòu)成雙S型風力發(fā)電機。
【文檔編號】F03D3/06GK205654487SQ201521107553
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2015年12月29日 公開號201521107553.3, CN 201521107553, CN 205654487 U, CN 205654487U, CN-U-205654487, CN201521107553, CN201521107553.3, CN205654487 U, CN205654487U
【發(fā)明人】張旭, 戚美, 牛華青
【申請人】山東科技大學(xué)