CN102182640A - 螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法，包括步骤：分别整备一台电动机、一根长度大于或等于100厘米直径大于或等于10厘米的长轴、至少两根或以上的龙骨支架、至少两片或以上的叶片以及至少两个以上的紧固件；之后，将电动机与长轴轴套相接，使长轴相对电机座垂直，再将龙骨支架相对长轴垂直方向水平安装并用紧固件将其与长轴固定连接，再将叶片逐片安装在龙骨支架上使叶片沿长轴垂直方向环绕180°并调整龙骨架上的叶片安装间距最后用紧固件将龙骨架与叶片锁紧。

Description

螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法
技术领域
本发明涉及一种风力发电领域中的发电装置的制备方法，具体的说是一种螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法。
背景技术
人类利用风能已有数千年历史，在蒸汽机发明以前风能曾作为重要的动力，应用于人类生活的众多方面。风力发电的探索，则起源于19世纪末的丹麦，但是直到20世纪70年代以前，还只有小型充电用风力发电机达到实用阶段。1973年爆发石油危机以后到现今社会，美国、西欧等发达国家为寻求替代石油燃料的能源，投入了大量经费，动员高科技产业，利用计算机、空气动力学、结构力学和材料科学等领域的新技术研制风力发电机组，开创了风能利用的新时代。我国政府也在近年投入大量的资金及技术开展风力发电的研发，并取得了举世瞩目的成效。
垂直轴风车很早就被应用于人类的生活领域中，中国最早利用风能的形式就是垂直轴风车。但是垂直轴风力发电机的发明则要比水平轴的晚一些，直到20世纪20年代才开始出现(Savonius式风轮——1924年，Darrieus式风轮——1931年)。由于人们普遍认为垂直轴风轮的尖速比不可能大于1，风能利用率低于水平轴风力发电机，因而导致垂直轴风力发电机长期得不到重视。
随着科技的发展和人类认识水平的不断提高，人们逐渐认识到垂直轴风轮的尖速比不能大于1仅仅适用于阻力型风轮(Savonius式风轮)，而升力型风轮(Darrieus式风轮)的尖速比甚至可以达到6，并且其风能利用率也不低于水平轴。近年来，随着清洁能源逐渐纳入社会经济发展的轨道，利用风能发电已被大多数风力资源丰富的国家所认同。于是，制造风力发电机的技术方案波涌而出，但根据选型、选材的基础确定一条行之有效的设计方案在业内常有争论，因为方案的优与劣并不能以是否可以发电为判断标准，而是且必须是在提供尖速比较高的技术方案中予以选择。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法，其目的是业内人员根据本方法提供的技术路径在制造螺旋转体垂直轴风力发电机装置的技术领域中将风能发电最为高效的螺旋转体垂直轴风力发电机制造出来。
为此，本发明解决所述问题的技术方案是；一种螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法，所述方法包括步骤：分别整备一台电动机、一根长度大于或等于100厘米直径大于或等于10厘米的长轴、至少两根或以上的龙骨支架、至少两片或以上的叶片以及至少两个以上的紧固件；之后，将电动机与长轴轴套相接，使长轴相对电机座垂直，再将龙骨支架相对长轴垂直方向水平安装并用紧固件将其与长轴固定连接，再将叶片逐片安装在龙骨支架上使叶片沿长轴垂直方向环 绕180°并调整龙骨架上的叶片安装间距最后用紧固件将龙骨架与叶片锁紧。
优选的，所述叶片至少分设两组，每组之间按窄宽、宽窄对应关系设置。
优选的，所述龙骨架至少分设两组，每组相对长轴水平设置且其水平方向沿电动机座准平齐。
相比现有技术，本发明具有的积极效果是，由本方法制备的装置采用螺旋转体的结构形式可以不拘于任何方向的来风，均能由装置的叶片旋转进而推动风机转动；这种设计不仅解决了风机受风的实用价值并且为开辟风能发展的空间起到了教导、启示的作用，更重大的意义在于为促进风能利用奠定了新的流体力学方面的研究和发展方向。实践证明，本装置的双轮风机结构具有设计简捷、易于制造加工、转数较低、重心下降、安全性好、运行成本低、维护容易、无噪音污染等明显特点。
附图说明
图1是螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法的制备流程图；
图2是沿循图1流程的技术路径制造的螺旋转体垂直轴风力发电机装置的结构示意图。
图中：1-纵向中心轴，2-龙骨架，3-叶片紧固件(环)，4-叶片(页面)，5-发电机，6-水平双龙骨支架上设置的固定所述叶片的至少一个以上的对应的端点。
具体实施方式
结合以上附图，本发明公开了一种制造螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法。该方法不涉及装置的各个功能件的具体制造，更多强调的是在制备装置时的各功能部件参数的考量及安装时、运行中的形状要求。
分别整备一台电动机、一根按风资源区域设定的长度的轴，如准备一根长度为200厘米直径10厘米的长轴、至少两根或以上的龙骨支架、至少两片或以上的叶片以及至少两个以上的紧固件；之后，将电动机与长轴轴套相接，使长轴相对电机座垂直，再将龙骨支架相对长轴垂直方向水平安装并用紧固件将其与长轴固定连接，再将叶片逐片安装在龙骨支架上使叶片沿长轴垂直方向环绕180°并调整龙骨架上的叶片安装间距最后用紧固件将龙骨架与叶片锁紧。
例二，分别整备一台电动机、一根按风资源区域设定的长度的轴，如准备一根长度为1000厘米直径28.7厘米的长轴、至少两根或以上的龙骨支架、至少两片或以上的叶片以及至少两个以上的紧固件；之后，将电动机与长轴轴套相接，使长轴相对电机座垂直，再将龙骨支架相对长轴垂直方向水平安装并用紧固件将其与长轴固定连接，再将叶片逐片安装在龙骨支架上使叶片沿长轴垂直方向环绕180°并调整龙骨架上的叶片安装间距最后用紧固件将龙骨架与叶片锁紧。
在上述两例中，都强调了龙骨架、叶片相对长轴的位置，这是因为在优选方案中被安装的叶片至少分设两组，每组之间按窄宽、宽窄对应关系设置。并且，构成螺旋转体的龙骨架也至少分设两组，每组 相对长轴水平设置且其水平方向沿电动机座准平齐。以上的“窄宽、宽窄”、“平齐”就是要充分地将螺旋转体垂直轴风力发电机装置设计成中间“圆细腰”叶片与龙骨架成收敛、两头“广平展”叶片与龙骨架呈发散的几何形状。如此设计是充分考虑到了本装置采用螺旋转体的结构形式可以不拘于任何方向的来风，均能由装置的叶片旋转进而推动风机转动从而解决了风机受风时的风能利用率。
再例如，实践中可进一步地验证本发明的技术路径所产生的积极效果：从整体上来说，由本发明制备方法制作的螺旋转体垂直轴风力发电机装置，是在该装置的底部上(如在当地的坐标基座上)设置了至少一台发电机5，该发电机的转轴与一根相对垂直于装置底部的纵向中心轴1轴套连接，该纵向中心轴也可称之为风叶中心轴。在该纵向中心轴1上均匀设置了至少两个水平双龙骨支架2，至少两个半圆形叶片(也可称之为叶面)4通过叶片紧固件3均匀地设置在所述的两个水平双龙骨支架2上，其中，所述的水平双龙骨支架2分别与所述的半圆形叶片4相连接，而设置在所述水平双龙骨支架2上的端点6起到了将半圆形叶片4安装在支架上时的固定之定位作用。
按此方法制备的风力发电装置其在纵向中心轴上设置了可任意方向受风的呈螺旋转体结构形式的半圆形叶片4，其螺旋转体意味着所述的半圆形叶片是相对环绕所述纵向中心轴呈自上而下旋转180°的，螺旋状的180°叶片旋转时受风效果是显而易见的。
为了达到完美的受风效果，所述的叶片4是设置在所述双龙骨支架2的双龙骨之间的并根据龙骨支架2上的端点6的定位由所述龙骨 末端上的叶片紧固件(螺丝)将叶片夹紧。
实际上，为了减轻装置的整体重量，同时考虑到强度效果，制造
所述叶片4的用材可选用轻质金属材料或环保塑胶材料或玻纤材料。
当然，从经久耐用和可替换及维修的角度出发，所述的双龙骨支架2、叶片紧固件3均采用金属构件，其中的双龙骨支架为防锈金属件，叶片紧固件为金属压铸件或冲压件或带有螺丝的夹具卡。
综上所述，本装置是应如何提高风机的风能利用率及启动风速的需求而研发出来的。作为风机研发的重点课题，经设计及运行实践证明，风力发电机的螺旋转体双轮的方式是当前用来提高风机的风能利用率的最佳选择。这是因为，风能的利用是以风机的风叶的受风面积的大小来定的，螺旋转体效应则是一种新型风能转化方式。从结构上讲，首先它是一种螺旋转体结构，相对于水平轴流式风机，它是径流式的，同已有的立轴式风机一样也都是沿长轴布设桨叶且直接利用风的推力旋转工作的。而单轮立轴风轮因轴两侧桨叶同时接受风力而扭矩相反，相互抵消，输出力矩不大。本发明的巧妙则在于将螺旋转体结构作为风机叶片的主要特征，进而将原来的立轴力矩输出对桨叶流体力学形状的依赖改变为垂直螺旋叶面的利用。再说，螺旋形叶片的最大优点是对风向无任何要求，不管风从任何一个方向来都能受风，推动风机转动，因此这种设计不仅具有非常强的实用效果而且促进了风力利用的研究和发展，同时更具有新的流体力学方面的意义，开辟了风能发展的 新空间。

Claims (3)

1.一种螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法，包括步骤一种螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法，所述方法包括步骤：分别整备一台电动机、一根长度大于或等于100厘米直径大于或等于10厘米的长轴、至少两根或以上的龙骨支架、至少两片或以上的叶片以及至少两个以上的紧固件；之后，将电动机与长轴轴套相接，使长轴相对电机座垂直，再将龙骨支架相对长轴垂直方向水平安装并用紧固件将其与长轴固定连接，再将叶片逐片安装在龙骨支架上使叶片沿长轴垂直方向环绕180°并调整龙骨架上的叶片安装间距最后用紧固件将龙骨架与叶片锁紧。
2.根据权利要求1所述的螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法，其特征是，所述叶片至少分设两组，每组之间按窄宽、宽窄对应关系设置。
3.根据权利要求1所述的螺旋转体垂直轴风力发电机装置的制备方法，其特征是，所述龙骨架至少分设两组，每组相对长轴水平设置且其水平方向沿电动机座准平齐。
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CN102644558A (zh) * 2012-05-07 2012-08-22 中国中煤能源集团有限公司 骨架型螺旋风能叶片及风能发电装置

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