[发明专利]逆风出力的三角软翼式垂直轴偏距风力机

说明书

技术领域

本发明涉及一种偏距式垂直轴风力机，尤其涉及一种逆风出力的三角软翼式垂直轴偏距风力机。

背景技术

如今，石油、煤、天然气等不可再生能源均面临着储量枯竭、价格上涨、甚至地球环境的严重污染等。核裂变发电危险性高，核废料污染环境、处理困难；利用核聚变能发电还不可行。而太阳能和风能是可再生能源，对环境没有污染。因此，各国都大力开发以风能和太阳能为代表的清洁可再生能源。

在当前风能利用领域，现有的大多数大装机容量的风力发电机大都处于待、停机状态，风机利用效率极低。在某些特殊条件下，甚至为了使风机随时待机发电，还必须对风机输入控制电源，这使风机出现了负功率输出状态，极大降低了风能利用率。受到风力发电机风轮结构的影响，现有风力发电机主要存在以下问题：1.启动风速和额定风速均太高，严重脱离实际情况。需研制适合大多数地区使用的风力机，其启动风速和额定风速都要很低；2.现有风轮的叶片细而长，实度极低，大部分从叶片之间的空隙漏走，风能没有被充分利用；3.风叶翼型设计不合理。当前使用最为广泛的风轮叶片是根据直升机的旋翼结构设计的。直升机的旋翼的结构设计是为了利用气流提高其升力，但风轮叶片需要克服这种力的作用，是相反的过程；4.多数风轮叶片扭转角是固定的，不能适应不同的风速。但是在实际应用中，风速大小是随机的。因此风轮一般工作在非设计工作状态，总体效率低，启动困难。

现有的偏距式叶片垂直轴风力发电机，叶片截面积增大，提高了捕风能力，降低启动风速。调整叶片倾斜角度可以调节风机旋转速度。叶片截面积的增大可以大幅减小叶片的长度，以致风轮叶片总重量大幅减少，能最大化地利用风能发电。占地面积少，全方向做功，启动快。

现有的偏距式叶片垂直轴风力发电机有三种方案：1.在垂直轴上安装叶片支架，叶片以偏距形式安装在叶片支架两端，叶片由电机控制。顺风时，控制使叶片竖直受风，把风能转化为叶轮的旋转机械能。而在逆风时，控制使叶片呈水平位置，对风不产生任何阻力。2.在垂直轴上安装叶片支架，叶片以偏距形式安装在叶片支架两端。叶片支架上安装有90度单方向限位装置，以使叶片单方向偏距不超过90度。任意方向来风时，叶片由于单方向限位作用一边保持原位，另一边叶片与风向相同进行旋转。3.在垂直轴上安装叶片支架，叶片以偏距形式在叶片支架两端以90度夹角安装叶片。在叶片支架上安装最大摆动角度为45度的限位装置。任意方向来风使叶片支架一端的叶片摆动到水平位置；叶片支架另一端的叶片在风力作用下摆动到竖直位置，风作用于竖直位置的叶片而使叶片带动叶轮旋转；当竖直位置的叶片摆动到顺风位置时，另一叶片支架的一叶片在风力作用下摆动到竖直位置，继续带动叶轮旋转。

以上各种方案，虽然实度比常规风轮大许多，捕风能力很强，但由于叶片理想最大实度为0.5，风能还没有完全得到利用。

因此，有必要开发设计出实度和出力更大的风力机。

发明内容

为了克服现有风机的启动风速高、风轮实度，风能利用系数小、风轮风叶翼型和扭转角是固定而不能适应不同的风速、驱动旋转需要耗费电力、叶片位置调整需要耗费电力驱动电机旋转，系统复杂等缺点，本发明提供了一种逆风出力的三角软翼式垂直轴偏距风力机。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

逆风出力的三角软翼式垂直轴偏距风力机，包括垂直轴、横梁、透风网和轻质软叶片；

所述垂直轴竖直安装在塔架上，可自由转动；

所述横梁至少为两根，且呈水平辐射状对称固定于垂直轴上；

每根横梁的外端下方安装有两个透风网和一个轻质软叶片；所述透风网和轻质软叶片均为直角三角形，轻质软叶片和两个透风网共斜边，且斜边向外下侧伸出；两个透风网相互垂直，一透风网的一直角边竖直，另一直角边水平布置；所述轻质软叶片安装在两个透风网之间。

作为本发明的一种优选方案，所述透风网的骨架采用不锈钢管或玻璃钢，骨架内采用不锈钢丝或玻璃丝制作网。

作为本发明的另一种优选方案，所述轻质软叶片采用抗老化布料。

本发明的有益效果是：①实度大：在叶片由顺风转变为逆风后的一段时间内，软叶片挡在倾斜透风网上，可以继续带动垂直轴作功；②风轮起动风速小：由于采用了轻质设计，很微弱的风就能使顺风轻质软叶片改变状态，所以风力机微风发电能力强，启动风速小，力矩大，适合地区广，发电运行时间比例高；③成本低，状态变化过渡迅速，实用性广。

附图说明

图1为逆风出力的三角软翼式垂直轴偏距风力机的立体结构示意图。