CN102678448A

CN102678448A - 一种萨尔纽斯小型风力发电机的风轮

Info

Publication number: CN102678448A
Application number: CN2012101795914A
Authority: CN
Inventors: 麦復好
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-01
Filing date: 2012-06-01
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明公开了一种萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，其特征是：包括至少两片叶片、支柱、连接件，各叶片通过连接件与支柱连接，各叶片其上端部的边缘线在过支柱轴线的竖直面的正投影为曲线或折线或直线，在该投影中，所述边缘线其靠近支柱的那一端的对应投影的水平高度为D1，所述边缘线其远离支柱的那一端的对应投影的水平高度为D2，D1大于D2。本发明风轮的结构，叶片重量轻。降低了风轮的成本。本发明风轮的结构，使风轮更轻更加利于风力发电机系统的启动和提高发电功率。本发明风轮的结构，在工作过程中风轮的震动减少了，可以减少因震动而出现的能量损失，有利于提高发电机的发电率。本发明风轮其叶片美观。

Description

一种萨尔纽斯小型风力发电机的风轮

技术领域

本发明涉及的是一种风轮，具体是一种用于萨尔纽斯小型风力发电机的风轮。

背景技术

现有技术中，萨尔纽斯(Savonius)款的风轮是用于风力发电机里的垂直轴风力发电机。

传统的萨尔纽斯款的风轮，如图15至图25所示，萨尔纽斯款的风轮由支柱、叶片、长连接件、短连接件构成，两个独立的叶片通过长连接件、短连接件连接于支柱，支柱位于两叶片之间。该种风轮的叶片是一种曲面，叶片其上端部边缘投影于过支柱轴线的竖直面的线为水平直线。风轮在转动时，以支柱的轴线为旋转轴线进行转动。

该种传统萨尔纽斯款的风轮存在以下缺陷：1、在高风速时震动大，在10米/S的风速中，可以明显看见风轮震动；叶片重，给发电机的轴承带来了不利的影响，从而降低了发电功率和整个发电系统的寿命。2、传统的萨尔纽斯款的风轮不够美观。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，该种风轮能降低叶片重量，降低风轮成本，减少风轮震动，提高风轮发电功率。

本发明可以采取如下技术方案:

一种萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，其特征是：包括至少两片叶片、支柱、连接件，各叶片通过连接件与支柱连接，各叶片其上端部的边缘线在过支柱轴线的竖直面的正投影为曲线或折线或直线，在该投影中，所述边缘线其靠近支柱的那一端的对应投影的水平高度为D1，所述边缘线其远离支柱的那一端的对应投影的水平高度为D2，D1大于D2。

本发明解决问题还可以进一步采取以下改进措施：

叶片的数量为三片。

所述曲线其形状为圆滑曲线。

所述边缘线其远离支柱的那一端与叶片中与该端连接的边缘线圆滑过渡。

所述叶片其上端部靠近支柱的那一部分为上小下大的尖状。

所述边缘线其靠近支柱的那一端与所在叶片上端部最靠近支柱的那一角顶点间具有距离。

所述曲线其形状为弧线。

上述技术方案具有这样的技术效果:

1、本发明风轮的结构，风叶相当于在传统风叶其上端部切削了一块。在相同尺寸的叶片下，本发明的叶片重量轻。降低了风轮的成本。

2、本发明风轮的结构，使风轮更轻更加利于风力发电机系统的启动和提高发电功率。

3、本发明风轮的结构，在工作过程中风轮的震动减少了，与传统风轮相比，震动明显减少，根据能量守恒定律，震动的减少，即可以减少因震动而出现的能量损失，该部分能量将转为电能，有利于提高发电机的发电率。

4、本发明风轮其叶片美观，风轮类似火炬，可以满足人们追求时尚生活的需求。

附图说明

图1是本发明风轮的结构立体图。

图2、图3、图4、图5、图6是本发明风轮不同视觉方向的结构示意图。

图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13是风轮其叶片不同视觉方向的示意图。

图14是本发明风轮的分解示意图。

图15、图16、图17、图18是现有技术风轮不同视觉方向的示意图。

图19、图20、图21、图22、图23、图24、图25是现有技术风轮其风叶不同视觉方向的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行具体描述。

实施例1：如图1至图14所示，一种萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，包括两片叶片1、支柱2、连接件，各叶片1通过连接件与支柱连接，连接件分为长连接件4与短连接件3。各叶片1其上端部的边缘线在过支柱轴线的竖直面的正投影为曲线或折线或直线，在该投影中，所述边缘线其靠近支柱2的那一端的对应投影的水平高度为D1，所述边缘线其远离支柱的那一端的对应投影的水平高度为D2，D1大于D2。

所述曲线其形状为圆滑曲线。

所述边缘线其远离支柱的那一端与叶片中与该端连接的边缘线圆滑过渡，在本例中与该端连接的边缘线为叶片的外侧边缘线。所述曲线其形状为弧线。

所述叶片其上端部靠近支柱的那一部分5为上小下大的尖状。

所述边缘线其靠近支柱的那一端与所在叶片上端部最靠近支柱的那一角顶点间具有距离L。这样可以使该角不变，保留该角可以使叶片具有与原来一样的高度。

将本发明装置与传统风轮相比，可见是在传统叶片的上端部切削一部分得到本发明装置。在本发明是以弧线进行切削。

垂直轴风力发电机的发电原理：

如图2、图6所示，可以看出，当风从图示方向（从左向右）过来时，会在叶片上产生图示方向的推力Q（从左向右），从而产生旋转力矩T；在该旋转力矩T的作用下，叶片（风轮）逆时针或顺时针转动，从而产生了机械能；这个机械能经过发电机的电磁转换，产生了电能输出。这样，风能转换成了电能。

垂直轴风力发电机产生的功率P。

从以上可以看出，叶片吸收了风能后，通过发电系统，产生了电能，这个电能就是功率P,这个当然就是消费者最关心的指标和性能。

P=0.5ρAV³ …………公式1）

公式1）中，P…发电系统产生的功率（单位：瓦）；

ρ…空气的密度（单位：公斤/立方米）；

A…风轮的扫风面积（单位：平方米）；

V…风速（单位：米/秒）

从公式1）中可以看出，风力发电机产生的功率P是和风轮的扫风面积成正比的关系。

A=2rH …………公式2）

公式2）中，r…风轮的半径

H…风轮的高度

从公式2）中可以看出，风轮A是和风轮高度H成正比，和叶片的类型没关系。

1、本发明明显降低了成本：

在相同尺寸的叶片下，本发明的叶片重量轻。以1.6米高*0.4米宽*0.05米厚的叶片比较，本发明的叶片重量是2995.59克。而传统型的同尺寸的叶片（指高度，厚度，半径等尺寸）为3426.60克。

节省的材料为：

3426.60-2995.59=431.01克计算………1)

节省的材料率为：

431.01/3426.6=12.58% 计算………2)

目前的材料费是105元人民币每1000克，人工费是每片290元

节省的材料费，

每片是431.01/1000*105=45.26元计算………3)

材料节省成本率，

每片为431.01/3426.60*105=13.21% 计算………4)

节省的人工费,

每片是290/3426.60*431.01=36.48元计算………5)

节省的人工费率，

每片是36.48/290=12.58% 计算………6)

对于每套风轮来说，最少是两个叶片，那么，

节省的材料费，

每套是45.26*2=90.52元计算………7)

材料节省成本率，

每套为13.21% 计算………8)

节省的人工费,

每套是36.48*2=72.96元计算………9)

节省的人工费率，

每套是12.58% 计算………10)

从以上计算可见，

每套风轮就可以降低费用为90.52+72.96=163.48元

计算………11)

每套风轮的成本为，

（3426.60*105/1000+290）*2=1299.59元计算………12)

每套风轮节省的成本率为，

163.48/1299.59=12.58% 计算………13)

所以，经过修改后的本发明，可以减低12.58%的成本。

2、本发明更加利于风力发电机系统的启动和提高发电功率。

可以看出，由于风叶的重量降低了12.58%，所以更加利于风力发电机系统的启动和提高发电功率。

这两种风轮（均是1.6米高*0.4米宽*0.05米厚的叶片），分别配上以下的零件一起测试：

200瓦/200转每米的永磁电机一个；普通功能的控制器一个；12伏，200安时的可充电电池两个；风洞一个；得到以下的测试结果：

传统款叶片的风速-功率（发电量）数据

本发明的叶片的风速-功率（发电量）数据

3米/秒时的功率比较，本发明提高了发电功率为：

3.2–1.3=1.9瓦………计算14）

到达额定功率200瓦时的风速，本发明是11米/秒，传统款的需要到12米/秒，本发明的发电能力强………测试比较1）

在12米/秒时的发电量的比较，本发明多产生的功率为232-196=36瓦………计算15)

在12米/秒时的发电量的比较，本发明多产生的功率率为36/196=18.37%………计算16)

从计算16）中可以看出，本发明能多产生18.37%的发电量。

按照目前中国大陆的居民电费0.72元/度电，就可以多产生0.72*18.37%=0.13元的效益………计算17）

所以，从计算17）来看，这是很有经济效益的。

3、在10米/S的风速下，目测观察本发明风轮，与传统风轮相比，震动明显减少，根据能量守恒定律，震动的减少，即可以减少因震动而出现的能量损失，该部分能量将转为电能，有利于提高发电机的发电率。同样从发电率数据的提升，可以反证震动是减少了。同样，在其它的风速的情况，目测观察本发明风轮，与传统风轮相比，震动也明显减少。

4、本发明风轮其叶片美观，风轮类似火炬。

实施例2：叶片的数量为三片或者更加多片，这个可以根据设计需要而定。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，其特征是：包括至少两片叶片、支柱、连接件，各叶片通过连接件与支柱连接，各叶片其上端部的边缘线在过支柱轴线的竖直面的正投影为曲线或折线或直线，在该投影中，所述边缘线其靠近支柱的那一端的对应投影的水平高度为D1，所述边缘线其远离支柱的那一端的对应投影的水平高度为D2，D1大于D2。

2.根据权利要求1所述的萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，其特征是：叶片的数量为三片。

3.根据权利要求1所述的萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，其特征是：所述曲线其形状为圆滑曲线。

4.根据权利要求1所述的萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，其特征是：所述边缘线其远离支柱的那一端与叶片中与该端连接的边缘线圆滑过渡。

5.根据权利要求1所述的萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，其特征是：所述叶片其上端部靠近支柱的那一部分为上小下大的尖状。

6.根据权利要求1所述的萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，其特征是：所述边缘线其靠近支柱的那一端与所在叶片上端部最靠近支柱的那一角顶点间具有距离。

7.根据权利要求1所述的萨尔纽斯小型风力发电机的风轮，其特征是：所述曲线其形状为弧线。