CN101839219A - 垂直轴风力发电机翼形叶片及翼形垂直轴风力发电机 - Google Patents

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鲁文军
鲁颍飞
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Abstract

本发明公开了一种垂直轴风力发电机翼形叶片以及垂直轴风力发电机。垂直轴风力发电机翼形叶片包括由翼头和翼尾组成的叶片本体，翼尾包括两个侧壁，其中一个侧壁上设有开口。垂直轴风力发电机包括发电机、多个叶片和支架，多个叶片分别通过支架安装在发电机主轴上，叶片包括由翼头和翼尾组成的叶片本体，翼尾包括两个侧壁，其中一个侧壁上设有开口。启动时，风从开口进入叶片内腔，冲击叶片的内壁，产生较大的转动力矩，使垂直轴风力发电机易于启动，并且在很小的风速就能使其运行，因此微风启动性能好；转动半周后，叶片头部为迎风面，即由阻力型转为升力型，风越大其流动性能越好，转的越快，因此兼具阻力型和升力型两种叶片的优点。

Description

垂直轴风力发电机翼形叶片及翼形垂直轴风力发电机
技术领域
本发明涉及一种风力发电机，尤其涉及一种垂直轴风力发电机翼形叶片以及一种翼形垂直轴风力发电机。
背景技术
垂直轴风力发电机(vertical axis wind turbine VAWT)从分类来说，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，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。阻力型优点是起动转矩较大，启动性能良好，但是它的转速低，风力机风能利用系数低于水平轴风力机，并且在运行中围绕着风轮会产生不对称气流，从而产生侧向推力。特别是对于较大型的风力机，因为受偏转与安全极限应力的限制，所以采用这种结构形式比较困难。升力型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，风能利用系数最高。根据叶片的形状，升力型风力发电机可分为直叶片和弯叶片两种，叶片的翼形剖面多为对称翼形，现有垂直轴风力发电机的翼形叶片大多数采用截面为翼形的全封闭结构，即包括翼尾和翼头，翼头和翼尾相连接组成封闭式翼形叶片；其中翼尾包括两个侧壁，两个翼壁沿其边缘固定连接，并且两片翼壁之间设有一定的角度，翼头为圆弧状。封闭式翼形叶片内部为空腔，这样的结构风的阻力小，属升力型叶片，但此结构叶片在垂直轴风力发电机开始运行时，启动比较困难特别是风速小的情况下运转性能差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种微风启动性能好、转动力矩大的垂直轴风力发电机翼形叶片，还提供一种应用上述垂直轴风力发电机翼形叶片的垂直轴风力发电机。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种垂直轴风力发电机翼形叶片，包括由翼头和翼尾组成的叶片本体，所述翼尾包括两片翼壁，其中一个翼壁上设有开口。当安装有本发明垂直轴风力发电机翼形叶片的垂直轴风力发电机启动时，风从开口进入翼形叶片内腔，冲击翼形叶片的内壁，产生较大的转动力矩，使垂直轴风力发电机易于启动，并且在很小的风速就能使其运行，因此微风启动性能好；转动半周后，叶片头部为迎风面，即转为升力型，风越大其流动性能越好，转的越快。
作为本发明垂直轴风力发电机翼形叶片进一步改进的技术方案，所述开口沿叶片轴向延伸形成矩形开口。矩形开口进一步加大了开口面积，以容纳更多风力。
一种垂直轴风力发电机，包括发电机、多个叶片和支架，多个叶片分别通过支架安装在发电机主轴上，所述叶片包括由翼头和翼尾组成的叶片本体，所述翼尾包括两个侧壁，其中一个侧壁上设有开口。本垂直轴风力发电机启动时，风从开口进入翼形叶片内腔，冲击翼形叶片的内壁，产生较大的转动力矩，使垂直轴风力发电机易于启动，并且在很小的风速就能使其运行，因此微风启动性能好；转动半周后，叶片头部为迎风面，即由阻力型转为升力型，风越大其流动性能越好，转的越快，符合空气动力学原理，因此兼具阻力型和升力型两种叶片的优点。
作为本发明垂直轴风力发电机进一步改进的技术方案，所述叶片为3个5个或者7个。
本发明垂直轴风力发电机翼形叶片的侧壁上设有开口，开口连通翼型叶片内腔。启动时，风从开口进入翼形叶片内腔，冲击翼形叶片的内壁，产生较大的转动力矩，使垂直轴风力发电机易于启动，并且在很小的风速就能使其运行，因此微风启动性能好；转动半周后，叶片头部为迎风面，即转为升力型，风越大其流动性能越好，转的越快。本发明垂直轴风力发电机由于采用了上述垂直轴风力发电机翼形叶片，因此兼具阻力型和升力型尚未优点，即开始启动时为阻力型，当翼形叶片转动半周后，转为升力型。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图。
图2为本发明实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
参见图1，一种垂直轴风力发电机翼形叶片，包括由翼头1和翼尾2组成的叶片本体，所述翼尾2包括两个侧壁，其中一个侧壁上设有开口3。为了增加叶片的硬度和强度，叶片本体的空腔内设有支撑杆和横向支撑架，支撑杆紧贴侧壁，支撑架有两个，其形状与翼形叶片的形状相适配，并且水平设置在叶片本体的空腔内，机翼形叶片轴向延伸的轴向矩形开口，以进一步加大了开口3的面积，容纳更多风力。启动时，风从开口进入内腔，冲击翼形叶片的内壁，这样能够产生较大的转动力矩，使垂直轴风力发电机易于启动，并且在很小的风速就能使其运行，因此微风启动性能好；在启动的同时，开口部位为迎风面，属阻力型，转动半周后，叶片头部为迎风面，即转为升力型，风越大其流动性能越好，转的越快，符合空气动力学原理因此兼具阻力型和升力型两种叶片的优点。
实施例2
参见图1和图2，一种垂直轴风力发电机，包括发电机4、多个叶片和支架5，多个叶片分别通过支架5安装在发电机4主轴上，所述叶片包括由翼头1和翼尾2组成的叶片本体，所述翼尾2包括两个侧壁，其中一个侧壁上设有开口3。多个叶片两两之间间隔相同的角度和距离。翼形叶片的数量可以为3个5个或者更多，具体数目以及尺寸可根据实际需要而定，本实施例中采用三个翼形叶片，三个翼形叶片两两之间间隔120度。

Claims (4)

1.一种翼形垂直轴风力发电机叶片，包括由翼头和翼尾组成的叶片本体，所述翼尾包括两个侧壁，其特征在于：所述翼尾的一个侧壁上设有开口。
2.根据权利要求1所述的翼形垂直轴风力发电机叶片，其特征在于：所述开口沿叶片轴向延伸形成矩形开口。
3.一种翼形垂直轴风力发电机，包括发电机、多个叶片和支架，多个叶片分别通过支架安装在发电机主轴上，所述叶片包括由翼头和翼尾组成的叶片本体，所述翼尾包括两个侧壁，其特征在于：所述翼尾的一个侧壁上设有开口。
4.根据权利要求3所述的翼形垂直轴风力发电机，其特征在于：所述叶片为3个5个或者7个。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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