[发明专利]具圆弧状叶片的垂直轴风车

说明书

技术领域

本发明涉具圆弧状叶片的垂直轴风车，属于风力动能利用的能源领域。

背景技术

达里厄式垂直轴风车中，具有跳绳曲线状的Φ型风车具有高的效率，但它不容易启动，而且叶片制造要求较高，本发明人发现，当这种Φ型风轮所用叶片为圆弧型时，同样具有较高的效率。中国专利03804514.1和200720023978.5分别介绍了使用后缘带有切口的叶片构成的垂直轴风车，具有易于启动的优点，同时也兼顾了效率，但是这两个专利中叶片都采用直叶片的形式，且切口部位均安排在朝向风轮轮毂的一侧，本发明人发现，当该种叶片做成圆弧型叶片，且把切口安排在圆周外侧时，同样具有启动性能好，兼具的效率高的特点，圆弧状的叶片无需直叶片所需的长支撑臂而直接连在风轮轮毂上，因此风车会更牢固，而且这种圆弧状具有后缘切口的叶片易于用之构造出多种多样的风车形式。

发明内容

本发明系提出一种具有圆弧形状的、后缘带有部分切缺的Φ型风轮叶片的结构，以及用这种叶片构建垂直轴风车的方法。本发明的内容是：

所述的圆弧状叶片，为一段圆弧形或一个圆环形，其横截面为鱼型，为一空腔结构，该横截面处于圆弧凸起侧的一边，其后缘的一部分被切去，切口位于叶片厚度最大处之后，切去部分的长度为占弦长的45～65％。如图1、图2所示。

这样的具有横截面被切去一部分后缘的叶片，当切口部分在对风时将产生一定的阻力效应来推动风轮旋转，当风轮的旋转速度低时，这种利用气流阻力效应的作用更加明显，有利于克服启动的阻力，增强风轮的启动能力。

本发明所述的垂直轴风车，系将复数个以上所述的带有切口的圆弧状叶片或圆环状叶片，呈径向辐射状均匀分布地安装在一个轮毂的圆周上构成的风车，其中各叶片在轴向上具有同等的高度，并使叶片的弦线与轮毂的圆周的切线有0～10度的夹角。

本发明所述的垂直轴风车，还可以是由复数个以上所述的带有切口的圆弧状叶片或圆环状叶片，在轴向上分层、水平面上呈径向辐射状安装在一个轮毂的圆周上构成，构成一个串型风车，各层风轮叶片在垂直投影的水平面上，任意相邻的两个叶片横截面，其弦线中心点与风轮旋转中心点的连线之间的夹角θ存在以下关系：所有锐角(合直角)θ之和大于120度，优选条件为θ＝360/∑y，其中y为叶片数。每层至少由一个叶片构成，上下两层叶片在轴向上可以有交叉或无交叉，各层风轮的最大直径处相差不超过1/3，各层风轮高度差不超过50％，在安装时叶片的弦线与轮毂的圆周的切线有0～10度的夹角。

本发明所述的垂直轴风车，还可以是在以上用圆弧状或圆环状叶片构成的风车的基础上，进一步采用磁悬浮技术，构成的磁悬浮垂直轴风车。

本发明所述的磁悬浮垂直轴风车，在采用外转子发电机时，如图6所示。该外转子发电机的定子轴69穿出外转子600之上，风轮的轮毂606套在定子轴69上，定子轴69穿出风轮的轮毂606上端，吸升的磁体盘62安装在定子轴69的顶端，在风轮轮毂606上端安装受吸的磁体盘65，风轮的轮毂下端则连在发电机的外转子600上，其径向的磁悬浮由安装在定子轴和轮毂间的径向磁轴承67和605承担。

本发明所述的磁悬浮风车，在采用内转子发电机时，如图11所示。该发电机壳下装有吸升磁体盘，在转子的下出轴上装有受吸磁体盘，在转子上出轴和电机壳体间安装有径向磁轴承。

本发明所述的磁悬浮风车，除了以上方式构成外，还可以采用市售的磁悬浮发电机来构成。

附图说明

附图1是叶片横截面和叶片形状的示意图。图中：

a.叶片横截面形状b.叶片立体形状

附图2是叶片体视图的形状

附图3是由3个圆弧形叶片构成的风车示意图，图中：

3a.风车示意图3b.风轮及轮毂的垂直投影31.风轮轮毂及转轴32.圆弧形叶片33.发电机

附图4是用圆弧形叶片构成的2层串型风车的示意图，图中：

4a.串型风车示意图4b.串型风轮及轮毂的垂直投影示意图41.风轮轮毂及转轴42.上层圆弧形叶片43.下层圆弧形叶片44.发电机

附图5是用闭合环形叶片构成的风车示意图，图中：

5a.风车示意图5b.风轮及轮毂的垂直投影51.风轮轮毂及转轴52.环形叶片

53.水平支撑臂54.发电机

附图6是外转子式磁悬浮风车结构图，图中：