[发明专利]垂直轴风力机无效

专利信息
申请号: 201010271012.X 申请日: 2010-09-03
公开(公告)号: CN101949355A 公开(公告)日: 2011-01-19
发明(设计)人: 于传龙 申请(专利权)人: 张家港市耐特电机制造有限公司
主分类号: F03D3/06 分类号: F03D3/06;F03D3/00
代理公司: 苏州创元专利商标事务所有限公司 32103 代理人: 孙仿卫
地址: 215600 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 垂直 风力机
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种风力发动机,特别涉及一种垂直轴风力发动机。

背景技术

风力发动机(简称为风力机)依据其风轮结构及其在气流中的位置大体上可分为两大类,即水平轴风力机和垂直轴风力机。

水平轴风力机主要由塔架、转动部件、机头以及风轮等组成,风轮由多个叶片组成,风轮安装在机头上,机头通过转动部件与塔架相转动连接,组成风轮的叶片一般为窄而长的涡轮形叶片,当自然风吹向形叶时,叶片得到一个与气流方向垂直的动力,此动力推动风轮旋转,称为有效动力,叶片同时也受到一部分与气流方向平行的力,这种力为阻力,由塔架承受,这种力称为有害动力。阻力是风轮的正面压力,为了降低阻力的破坏度,设计者通常需要将叶片做的尽量窄,以免在遭遇狂风时塔柱和叶片被吹坏,但这样会影响风力机的效率。水平轴风力机的风轮通常要造得尽量高大、坚固,以得到更强的有效动力,同时弥补效率和抗风性的不足,但这使得风力机的造价过高。

垂直轴风力机目前也逐渐被广泛利用,主要由塔架、转动部件及风轮等组成,其风轮的旋转轴垂直于地面或气流方向,按照风向和风轮旋转轴来区分叶片,位于旋转轴左侧的叶片顺着自然风运转,即利用空气流过叶片产生的阻力驱动而转动,位于旋转轴右侧的叶片则会逆着自然风运转,叶片固定在一连接于转动部件的支架上,叶片可以设计为曲面形,左侧叶片的凹面部分接收的风力阻值大于右侧叶片的凸面部分接收的风力阻值,理论上,有效动力=左侧叶片阻力-右侧叶片阻力,有害动力=左侧叶片阻力+右侧叶片阻力-有效动力,由这些公式可以看出,垂直轴风力机对风力的利用效率较低,而抗风能力也较差。

本领域有些技术人员也因意欲克服上述的缺点而作出了一些发明,例如有一种垂直轴风力发动机,其主体框架是由主转轴、自主转轴向外辐射延伸形成的若干个叶片组支架构成的,叶片组由多个固定平行的叶片组成,叶片与主转轴相平行地设置。叶片组支架上有一转轴,该转轴上方的齿轮与主转轴上的齿轮通过传动链条来联系,且主转轴上的齿轮齿数小于叶片组上方的齿轮齿数,通过齿轮传动使叶片组转动,从而回避逆风,以提高动力,但同时也消耗了部分有效动力,因此该装置实际上并未达到高效利用风能的目的。另外,要在逆风侧使叶片组平行于自然风向,必须在特定风向下才能实现,假如改变风向,就需要涉及到的所有辅助部件来发挥作用,辅助部件包括控制马达、闭环控制器、风标、编码器、风速计、流速计、齿轮传动机构等。这种风力机造价很高,且结构复杂,故障率很高,相应地增加了日常使用成本。

发明内容

为克服上述缺点,本发明目的是提供一种垂直轴风力机,其可以在低成本的前提下提高风能利用效率和抗风性能。

本发明的技术方案是:一种垂直轴风力机,它包括可转动地安装于一支撑部件的转动部件、多个叶片组,转动部件具有一转动轴线,且该转动部件具有多个自其转动轴线向外呈放射状延伸的支架,各叶片组连接于支架。支架成对地设置且每对支架分别处于转动轴线的相对两侧,多个叶片组位于各支架的同一侧,每个叶片组包括至少一个叶片,叶片具有正面、背面、根部和自由端,叶片的根部与支架相转动连接,叶片的自由端或者位于自由端与根部之间的一部分转动连接至一可复位的牵引装置,相对两个支架上的叶片与同一牵引装置相连接且两个支架上的叶片分别通过该牵引装置给彼此施加牵拉力,在每对支架上的叶片组和牵引装置平衡的状态下叶片相对于转动轴线倾斜且叶片的自由端所处的位置都处于根部所处位置的下侧。各支架上具有横杆,横杆处于叶片的背面一侧并在叶片正面受到冲力时对叶片自由端的背面提供阻挡力。以任一角度为观测方向,按转动部件的转动轴线将分处于一对支架上的叶片组分为左侧叶片组和右侧叶片组,当自然风吹向左侧叶片组的叶片正面时,受叶片背面的横杆阻挡,叶片全部关闭,即叶片的正面几乎完全受风压,而右侧叶片组的叶片背面受到风力冲击正面无阻挡,同时,左侧叶片组通过牵引装置给右侧叶片组施加拉力,故右侧叶片组中的叶片即使在风力很弱的情况下也会达到几乎水平的位置,使得右侧叶片组上受到的阻力几乎为零,这可使转动部件产生较大的扭矩,达到接近完全接收风力的目的,有效动力得到提高,有害动力则大大降低。而当遭遇狂风天气时,可以通过牵引装置牵拉叶片,使得所有叶片都打开,以避免整个装置遭破坏。

进一步地,牵引装置包括分别与各个支架上的一组叶片相转动连接的伸拉杆、连接于对应于每对支架的伸拉杆之间的拉绳,拉绳被一托盘所支撑。当左侧叶片组在风力作用下关闭时,叶片会带着与其相连接的伸拉杆移动,因而通过拉绳牵拉对侧的叶片组上连接的伸拉杆移动,从而对右侧的叶片朝水平方向变化起到助推作用。

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