[发明专利]一种增能翼和带有增能翼的垂直轴风力发电机风轮

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机技术领域，提供一种垂直轴风力发电机构件，尤其是一种增能翼，还提供带有增能翼的垂直轴风力发电机风轮。

背景技术

风能是水能之外最具规模应用前景的可再生能源，受到世界各国的高度重视。中国已成为世界上最活跃的风电市场。2009年全国新增风电装机容量超过800万千瓦，累计总容量已达2000万千瓦以上。因此，我国风力发电设备制造业及相关领域的市场前景十分广阔。

风力发电机按旋转轴的方向来分，可分为水平轴和垂直轴两种。

在现有技术中，垂直轴风力发电机越来越显示出其高效、功率大和便于安装、使用寿命长等优点。但是，在垂直设置的风轮被风吹动旋转时，风轮的转动速度并不能随风力成比例增加，在风力不是很大的情况下这一情况更加突出，究其原因是，如图1所示，当来风气流(图1中平行的若干箭头所示)冲击风轮时，在其迎风面的一侧受到的是驱动风轮转动的有效推力，而在另一侧受到的则是阻止风轮转动的阻力，上述两种力的合力是来风气流致使风轮旋转作功的有效动力。由于迎风面上一侧风阻的存在，显著降低了垂直轴风轮受来风获得的驱动力，如图2所示，使得发电机的效率降低。

现有技术中解决这一问题的方法是在风轮迎风面设置导流装置，构建一个导流风场，使得来风按照导流装置提供的通道吹向风轮而推动风轮转动。这种通过将自然风引入导流通道，再推动风轮叶片的消除风阻力的方法，存在降低自然风风力的缺点，同时，自然风的风向会频繁变化，如果导流装置不随风向改变导流方向，导流装置带来的风能损耗将更大，如果设计可以随风向变化而改变导流方向的导流装置，势必使得导流装置的结构变得复杂，这给在风场这样特定严酷的环境中的使用、管理和维护都会带来不便。

发明内容

本发明的目的在于改进现有技术的不足，提供一种与现有建立导流风场原理完全不同，能够最大限度地减少阻止风轮转动的阻力，从而提高风轮的转动效率的增能翼

本发明另一目的是提供带有增能翼的垂直轴风力发电机风轮。

本发明的目的是这样实现的：

一种增能翼，为一挡风件，其上具有一挡风面，该增能翼设置在一支架上，用以与一垂直轴风力发电机中的风轮的一个侧面对应，该侧面为该风轮在使用中迎风面的一部分，该部分迎风面对应的风轮叶片由于来风气流作用使转动受阻，所述增能翼使得该侧面被挡住。

一种带有增能翼的垂直轴风力发电机风轮，该风轮可转动地固设在一垂直轴中心塔柱上并与发电机转子连接，其上设有若干叶片，还包括一增能翼，该增能翼为一挡风件，其上具有一挡风面，该增能翼以不阻挡所述叶片转动的方式设置在一支架上，且位于所述风轮使用中的迎风面的前方，该增能翼的挡风面与所述风轮的接受来风气流而转动受阻的一侧迎风面的叶片相对应，使得所述风轮由于来风气流而转动受阻的侧面被挡住。

本发明解决因来风造成风轮阻力矩而使发电机效率降低的问题是采用与现有技术完全不同的理念，即应用了切断风流场的原理，通过设置的挡风物体，将对风轮产生阻力矩的气流挡住，使其不能作用于风轮相应的叶片。通过该挡风物体的阻拦，可以增加发电机的发电功率，故而称该挡风物体为增能翼。所述增能翼就是用来挡住风轮中的部分迎风面，只要是能够起到挡风作用的物体均属于本发明所述的增能翼。

所述增能翼可以是板式增能翼，其包括一板件，其固设在所述支架上，该板件的侧面与所述风力发电机的风轮的迎风面相对应构成所述挡风面；或者，

所述增能翼是风轮式增能翼，其包括一风轮，其可转动地设置在一根风轮轴上，该风轮轴固设在所述支架上，该增能翼风轮上叶片的最外侧旋转形成的圆柱体轨迹构成所述挡风面。

本垂直轴风力发电机风轮为垂直叶片风轮，其中的叶片通过支撑杆连接到风轮中的轮毂转轴上并与发电机的转子相连接，该叶片的形状为一垂直的柱状体，其水平截面为飞机机翼的断面形状，即相对于风轮的转轴，叶片朝外的外侧表面为流线形状弧面，该外侧表面与相对的内侧表面之间的圆滑过渡，形成较大的迎风端即叶片的头部和较小的尾部；和/或，该柱状体在垂直方向上各水平截面大小形状相同。

相对于风轮的转轴，该叶片的外侧表面和内侧表面之间的间距为，叶片的迎风端面一端间距较大，沿顺风方向即叶片的宽度方向，间距逐渐减小。

该柱状体在垂直方向上各水平截面大小形状相同。