[实用新型]一种组合型垂直轴风力发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电机的导风叶片组，特别涉及一种组合型垂直轴风力发电机。

背景技术

风能广泛蕴藏在陆地和海洋的各个角落，其可持续、绿色、无污染、易获取等优点成为大家争相开发的热点资源。我国风能资源很丰富，可开发的装机容量约2.5亿千瓦，居世界首位，但是我们国家实际风力发电装机容量仅占全国电力装机的0.11%，风力发电发展潜力巨大。

现有利用风能发电机主要包括两大类：水平轴和垂直轴风力发电机。目前国内外市场上，水平轴风力发电机还是主流形式。但是，水平轴式风力发电机有很大的不足之处。如：水平轴式风力发电机安装高度高、占用空间大，需要迎风的偏航系统，抗风能力较差，运行时噪音大，起动风速较高，一般要求3.5m/s以上。与水平轴式风力发电机相比，垂直轴风力发电机可以适应任何风向，安装高度低，可连体布置，占用空间小；运行时噪音小，启动风速低。因此近年来垂直轴风力发电机受到越来越多的重视。

垂直轴风力发电机主要分为阻力型和升力型。阻力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力的，启动风速较低；而升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力的，启动风速较高。由于叶片在旋转过程中，随着转速的增加阻力急剧减小，而升力反而会增大，所以升力型的垂直轴风力发电机的效率要比阻力型的高很多。

综观现有垂直轴风力发电机专利申请现状，大多是采用单一的阻力型或者升力型叶片，如专利CN104088754、CN204738907U等等，普遍存在风能利用不佳且无法兼顾发电效率低下、启动风速低的问题。少部分为了克服升力型叶片所需启动风速大的缺点在上下端加入阻力型叶片(或启动风杯)搭配使用，如专利CN106121910A、CN104131952A,以增强风速较小时的适应性。但是，上下端加上阻力型叶片和相关连接、脱除机构极大地增加了风力发电端重量，增加了下端角接触球轴承的负担，摩擦扭矩增大，发电效率和启动风速都很难得到有效的改善。

发明内容

为解决现有技术的不足，提供一种组合式垂直轴风力发电装置，这种风力发电装置，结构合理，发电效率高。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种组合型垂直轴风力发电装置，包括中心转轴，在中心转轴下方设有角接触球轴承，至少两组组合型叶片通过连接杆与中心转轴固定连接，每组组合型叶片包括至少两片组合型叶片，每片组合型叶片包括一片空心长方体直板和一片空心曲面流线型板，曲面流线型板包括正板与背板，正板为远离中心转轴的曲面流线型板，背板为靠近中心转轴的曲面流线型板，曲面流线型板与空心直板的侧边固定连接。

上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，曲面流线型板与空心直板的空间夹角在90°—180°之间。

上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，长方体直板和曲面流线型板的高度比为1:1—1:1.5，宽度比为：0.5：1-1:1。

上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，曲面流线型叶片正板与背板的表面曲率不同，背板曲率大于正板曲率。

上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，每组组合型叶片等高等距分布。

上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，每组组合型叶片离中心转轴越近高度越高。

上述的一种组合型垂直轴风力发电机，每组组合型叶片距中心转轴的距离不等。

曲面流线型板包括正板与背板，正板为远离中心转轴的曲面流线型板，背板为靠近中心转轴的曲面流线型板，正板与背板两侧连接后中间形成空心的曲面流线型板。

垂直轴风力发电机在运转过程中，叶片底部连接发电机的轴承要同时承受轴向重力和径向偏摆力。因此，选用轴承时也要兼顾可靠性问题。选用角接触球轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷，能在较高的转速下工作。其它轴承在两种载荷作用下表现不佳，如球接触轴承只能承受轴向载荷不能承受径向载荷；深沟球轴承主要承受径向载荷，轴向载荷较大时易于破坏等等。

长方体直板是阻力型叶片，曲面流线型板是升力型叶片；阻力型叶片具有阻挡风力获得转动力矩、启动风速小的特点，而本实用新型所用升力型叶片正、背两面曲率不同，背面曲率更大，旋转过程中迎风面积大、升力大。本实用新型将阻力型和升力型叶片组合使用，使本实用新型具备启动风速低、发电效率高效的特点。

本实用新型所用叶片皆为空心结构，极大地减轻了叶片重量，降低了角接触球轴承承受的载荷和摩擦功耗。并且，风速时高时低、不稳定的多变工况下，角接触球轴承偏矩得以减小，增强了使用寿命和可靠性。多排叶片叠放能充分利用风能。