CN102086840A - 垂直式阻力差型风力发电机的叶片装置 - Google Patents

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刘胜
桂许龙
罗小兵
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Abstract

一种垂直式阻力差型风力发电机的叶片装置，包括：轮叶片、旋转轴、叶片框架、窗叶片、限位杆、皮套，旋转轴的末端与发电机组连接，其特征在于所述旋转轴的四周上设有数对轮叶片，每个轮叶片上设有数个叶片框架，每个叶片框架上装有窗叶片，每个窗叶片顶端与叶片框架顶端连接，每个窗叶片的底部设有限位杆，每个叶片框架的底部设有皮套。本发明的优点是叶片装置能形成较大的阻力差，可有效地推动风叶转动；可以在任意风向下始终保持在同一旋转方向上工作；可以根据发电功率的大小设置窗叶片的总面积，结构简单、维修方便，成本低廉，在风速较低的环境下也能充分利用风能发电，安全环保。

Description

垂直式阻力差型风力发电机的叶片装置
技术领域
本发明涉及一种风力发电机，特别涉及一种垂直式阻力差型风力发电机的叶片装置。
背景技术
风能是一种取之不尽，用之不竭的可再生能源，同时又是一种清洁的能源，在被利用过程中，不会象化石燃料一样产生对环境不利的污染物，在家庭和企业供电中，风力发电是一种较为清洁、可靠和有效率的方式。现在很多国家都在大力发展风力发电。我国的风能资源十分丰富，可开发的装机容量约2.5亿千瓦，居世界第一。但目前我国的实际风力发电装机容量仅占到全国电力装机的1.5％左右，而欧洲等风力发电发达的国家，比如丹麦风力发电占总发电的20％。故我国风力发电发展潜力巨大。风力发电机的种类很多，但按风力发电机的结构气流中的位置大概可以分为两大类，即：水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。垂直轴式风力机的叶片(长轴方向)与回转轴都是垂直设置的。垂直轴风车可以说是所有风力机的先驱。古代很多风车就是垂直式的。由于风力的不可预测性，风向随时都可能改变方向。垂直式的风力机比较容易做到全向性的，而不必象水平轴风力机那样加装风向装置来寻找风向。水平轴风力机成本高，其叶片对材料的要求也比较高。水平式的风车的高度一般较高，使得维修和保养很困难。但垂直式的风车维修工作都是在地面上进行的，这就确保了安全。而且垂直轴式风力机能够做到最大限度地截留风能。
目前，迎风缓缓转动叶片的微型风力发电机正在成为一家用风力发电的新趋势。家庭安装微型风能发电设备，不但可以为生活提供电力，节约开支，还有利于环境保护。此外小型风力机还用于街道的路灯照明。目前的大部分垂直轴风力机存在着风力的利用率不高，设备庞大而发电量小，制造成本高，效率较低。
发明内容
本发明属于风能的开拓利用，是一种把风能转换成机械能的垂直轴阻力型风力机，提供了一种在各种风向下均可利用风力进行发电的风力装置，结构简单，发电功率强大。风力装置的轮叶片利用空气的推力，即轮叶片对空气的阻力，把风能的直线运动改变为轮叶片的旋转运动，风能就转换成机械能，并作为动力输出。该风力装置轮叶片的结构不同于升力型的水平轴型的叶片结构造型，是利用了阻力差使轮叶片转动。窗叶片质量轻、结实耐冲击，轮叶片结构简单，没有复杂的控制机构，配套机械设备安装在地面上或简易平台上，这给安装、使用、维修和保养带来了极大的方便。
在阻力型风力机中，风力机的特征是把风轮叶片做成不同的特殊形状，以减小风力对风轮叶片在转动方向的反旋转作用力。
本发明包括：轮叶片、旋转轴、叶片框架、窗叶片、限位杆、皮套，旋转轴的末端与发电机组连接，其特征在于所述旋转轴的四周上设有数个轮叶片，每个轮叶片上设有数个叶片框架，每个叶片框架上装有窗叶片，每个窗叶片顶端与叶片框架顶端连接，每个窗叶片的底部设有限位杆，每个叶片框架的底部设有皮套。
本发明的优点是叶片装置能形成较大的阻力差，可有效地推动风叶转动；可以在任意风向下始终保持在同一旋转方向上工作；可以根据发电功率的大小设置窗叶片的总面积，结构简单、维修方便，成本低廉，在风速较低的环境下也能充分利用风能发电，安全环保。
附图说明
图1垂直式阻力差型风力发电机叶片装置结构示意图；
图2十字形叶轮形式的俯视结构示意图；
图3S形叶轮形式的俯视结构示意图。
图中：1轮叶片、2旋转轴、3叶片框架、4窗叶片、5限位杆、6皮套。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明的实施例：
实施例一
参见图1，垂直式阻力差型风力发电机叶片装置由轮叶片1、旋转轴2、叶片框架3、窗叶片4、限位杆5、皮套6组成。旋转轴2的末端与发电机组连接，旋转轴2的四周按十字形分布设有四个轮叶片1，参见图2，每个轮叶片1上设有九个叶片框架3，每个叶片框架3上装有窗叶片4，每个窗叶片4顶端与叶片框架3的顶端连接，由木材、塑料、金属材料或复合材料制成的窗叶片4与叶片框架3配合，窗叶片4略大于叶片框架3，窗叶片4的顶端与叶片框架3的顶端由铰链连接，窗叶片4的顶端可绕叶片框架3的顶端作180°旋转。每个窗叶片4的底部设有限位杆5，每个叶片框架3的底部设有皮套6。
当有风时，在左边的轮叶片1上的九片窗叶片4没有受到限位杆5的限制，风吹来时，会随风飘起，气流便可以透过窗叶片4，风受到的阻力较小，即轮叶片1左边所受的推力也较小，而在右边的轮叶片1上的九片窗叶片4由于受到限位杆5的阻挡，气流穿不过叶片，窗叶片4紧贴叶片框架3，风受到的阻力较大，轮叶片1右边所受的推力也较大，由于左、右两边的轮叶片1受力不一样，形成了阻力差，便产生了一个旋转力矩，旋转的方向从大推力一边向小推力一边转动。考虑到窗叶片4在叶轮旋转过程中会不停地做飘起和闭合运动，其限位杆5和叶片框架3会发生碰撞，产生的噪音会较大，以及多次击打会损坏叶片框架3，便在叶片框架3与限位杆5碰撞部位加上了皮套6，起缓冲和保护作用。
实施例二
实施例二与实施例一相同，所不同的是旋转轴2的四周上设置的轮叶片1其横截面为S形，参见图3。S形风轮装置可以增大阻力差，更有效地利用风能。

Claims (3)

1.一种垂直式阻力差型风力发电机的叶片装置，包括：轮叶片、旋转轴、叶片框架、窗叶片、限位杆、皮套，旋转轴的末端与发电机组连接，其特征在于所述旋转轴的四周上设有数对轮叶片，每个轮叶片上设有数个叶片框架，每个叶片框架上装有窗叶片，每个窗叶片顶端与叶片框架顶端连接，每个窗叶片的底部设有限位杆，每个叶片框架的底部设有皮套。
2.根据权利要求1所述的垂直式阻力差型风力发电机的叶片装置，其特征在于所述窗叶片由木材、塑料、金属材料或复合材料制成，窗叶片与叶片框架配合，窗叶片的顶端与叶片框架的顶端为转动连接，窗叶片的顶端可绕叶片框架的顶端旋转180°。
3.根据权利要求1所述的垂直式阻力差型风力发电机的叶片装置，其特征在于所述旋转轴的四周上设置的轮叶片其横截面为十字形或S形。
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