[发明专利]垂直轴风力叶片、风轮及风力发电装置

说明书

本发明涉及一种垂直轴风力叶片、风轮及风力发电装置，所述垂直轴风力叶片的与垂直轴相垂直的截面的外侧轮廓为第一NACA四位数系列对称翼型的一部分，所述外侧轮廓具有第一开口，所述截面的内侧轮廓向内弯曲以形成风斗；所述垂直轴风轮包括风轮轴，以及围绕所述风轮轴的轴线均匀设置的两个或两个以上的如以上所述的垂直轴风力叶片；所述垂直轴风力发电装置包括发电机以及如以上所述的垂直轴风轮，所述发电机的转轴与所述垂直轴风轮的风轮轴连接。当风吹至垂直轴风力叶片时，垂直轴风力叶片的风斗可以直接把气流转化为动能，而加速流过风力叶片的外侧轮廓的弧面上的气流可以形成负压以提高风力叶片的转速和扭矩。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，更具体地说，涉及一种垂直轴风力叶片、风轮及风力发电装置。

背景技术

风力发电机按照转轴相对位置关系的不同可以分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机，水平轴风力发电机是目前较为普遍的风力发电装置，但近年来，垂直轴风力发电机也发展迅速，应用日益广泛。风力叶片是垂直轴风力发电机的关键部件，风力叶片的形状会直接影响到垂直轴风力发电机的启动性能和风能利用效率。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种高效率的垂直轴风力叶片。

根据本发明的垂直轴风力叶片的一实施例，所述垂直轴风力叶片的与垂直轴相垂直的截面的外侧轮廓为对称翼型的一部分，所述外侧轮廓具有第一开口，所述截面的内侧轮廓向内弯曲以形成风斗。

根据本发明的垂直轴风力叶片的一实施例，所述对称翼型为第一NACA四位数系列对称翼型，所述第一NACA四位数系列对称翼型由以下方程限定：

其中：t为第一NACA四位数系列对称翼型的厚度，c为弦长。

根据本发明的垂直轴风力叶片的一实施例，所述内侧轮廓为经过修正的第二NACA四位数系列对称翼型的一部分，所述第二NACA四位数系列对称翼型的一部分具有第二开口，所述经过修正的第二NACA四位数系列对称翼型由以下方程限定：

其中：

(x₃，y₃)为所述第二开口的终点坐标，w₁是第一开口的宽度，w₂是第二开口的宽度，t′是第二NACA四位数系列对称翼型的厚度。

根据本发明的垂直轴风力叶片的一实施例，所述第一开口的弧线长度为所述第一NACA四位数系列对称翼型的上弧线的长度的10％～90％，所述第二开口的弧线长度为所述第二NACA四位数系列对称翼型的上弧线的长度的10％～90％。

根据本发明的垂直轴风力叶片的一实施例，所述外侧轮廓和内侧轮廓之间形成内腔夹层，所述内腔夹层具有加强结构，所述加强结构为网格状加强结构或由肋板和肋构成的加强结构。

本发明的另一目的是提供一种垂直轴风轮。

根据本发明的垂直轴风轮的一实施例，所述垂直风轮包括风轮轴，以及围绕所述风轮轴的轴线均匀设置的两个或两个以上的如以上所述的垂直轴风力叶片。

根据本发明的垂直轴风轮的一实施例，所述垂直轴风轮包括连接至所述风轮轴的上端盖和下端盖，所述垂直轴风力叶片为三个，所述垂直轴风力叶片的上端和下端分别与所述上端盖和下端盖连接。

根据本发明的垂直轴风轮的一实施例，所述垂直轴风力叶片的与垂直轴相垂直的截面的外侧轮廓的弦线与所述垂直轴风轮的径向方向的夹角为0～120度。

根据本发明的垂直轴风轮的一实施例，当风吹向垂直轴风轮时，处于迎风面的风力叶片的风斗直接把吹来的气流转化为动能，其余气流吹至另外两个风力叶片，加速流经另外两个风力叶片的弧面上的气流形成负压以增加风力叶片的转速和扭矩。