CN104481811A - 一种垂直轴升阻力综合型风力发电机 - Google Patents

一种垂直轴升阻力综合型风力发电机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种垂直轴升阻力综合型风力发电机，包括底座，主轴固定连接于底座上，发电机固定安装于所述主轴下部，所述主轴上部设置有智能调节器，位于所述主轴顶部的风向标与所述智能调节器相连，叶片与所述主轴平行且绕主轴等距排列，叶片中间为叶片轴，所述叶片轴通过连接杆与发电机的转子相连。本发明的有益效果是，该垂直轴升阻力综合型风力发电机设计结构简单，并能够根据风速大小和风向智能调节叶片的迎风角度，综合利用升力和阻力推动旋转，从而大大提高了风能的转化率，时刻达到最佳发电状态。

Description

一种垂直轴升阻力综合型风力发电机
技术领域
本发明涉及一种垂直轴风力发电机领域，尤其涉及一种垂直轴升阻力综合型风力发电机。
背景技术
风能是一种最有前途、最实用、发展最快且相对成熟的一种可再生能源，但是其作为发电能源的应用只占一小部分，到2010年，中国风力发电装机容量4182.7万千瓦，成为世界第一。
风力发电机分为水平轴和垂直轴两种，水平轴风力发电机的旋转轴与地面平行，叶面迎风旋转。小型水平轴风力发电机旋转时噪音大，影响人们正常休息；大型水平轴风力发电机制造复杂，单机售价高，影响了并网电价；市面上大多数采用水平轴风力发电机，只利用升力发电，不能阻力发电，大型机组甚至在风速5m/s时都不能正常发电，特别是大风条件下，当风速达到25m/s时，反而会停机，真正适合发电的额定风速为12m/s以上，但是发电的时间和地点就成了稀缺资源。垂直轴风力发电机相较于传统的水平轴风力发电机，具有装机容易、安全、不需要对风等优点，更适合于我们的居住环境，被誉为新一代的风力发电机，相较于传统的水平轴风力发电机，具有成本低、效率高等优点；垂直轴风力发电机旋转轴与地面垂直，分为阻力型和升力型两种，阻力型发电机使用阻力型叶片，启动性能好，但是发电效率相对较低，升力型发电机使用升力型叶片，发电效率高，但启动性能相对较差。
目前中国乃至世界的风力发电机组主要是水平轴风力发电机组，风能转化率很难再提高，而且控制复杂，需要对风、偏航、变桨、解缆等技术破解其中难题，尤其是现有大型风力发电机存在重量大、安装困难、不易维修、造价高、运营成本高、垃圾电、飞车等问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种垂直轴升阻力综合型风力发电机，它具有效率高、重量轻、安装维护简易的特点；产品设计结构简单，在旋转过程中侧向力小，形成陀螺回转效应，减小风轮对风时的陀螺力；另外，可根据风向、风速智能调节叶片的迎风姿态，时刻达到最佳发电状态。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种垂直轴升阻力综合型风力发电机，包括底座，主轴固定连接于底座上，发电机固定安装于所述主轴下部，所述主轴上部设置有智能调节器，位于所述主轴顶部的风向标与所述智能调节器相连，叶片与所述主轴平行且绕主轴等距排列，叶片中间为叶片轴，所述叶片轴通过连接杆与发电机的转子相连。
特别的，该风力发电机还包括设置于所述主轴上部的风速仪。
特别的，所述叶片与所述连接杆均通过铰链方式连接。
特别的，所述叶片的数量为3-5片。
特别的，所述连接杆包括连接固定杆和连接调整杆两部分，连接固定杆用于固定叶片位置，连接调整杆用于调整叶片的迎风姿态。
特别的，所述转子位于所述主轴的下部，为发电机的一部分。
与现有技术相比，本发明具有本发明的有益效果：
1、该发电机结合了阻力型风力发电机组和升力型风力发电机组的优点，其转速更慢、噪音更低，抗风能力更强，适合水平轴风力发电机无法使用的恶劣环境。
2、该发电机采用升阻互补设计，启动性能良好，轻风(3m/s)即可正常启动发电，且发电范围广，大风条件下(风速达到30m/s)也能很好的正常发电，理论风能利用系数较高。
3、该发电机的智能调节器自动根据风向标调整对风，避免了整体叶片对风，更加灵活快速，运行更加平稳，而且成本较低。
4、该发电机在旋转过程中侧向力小，形成陀螺回转效应；在静止时，因为有效接触来流风的面积较小，适合固定于建筑顶部，即，当采用风电-建筑一体化设计时，该垂直轴升阻力综合型风力发电机的优势更加明显，而且视觉上更加美观，易与建筑融为一体。
5、该发电机可根据风力资源的情况可以或完全取代市电，满足风力发电机额定功率范围内的各种电器的用电需求。
6、该发电机具有重量轻、工作噪声低、效率高、安装方便等多种优点。
7、该垂直轴升阻力综合型风力发电机能够根据风速大小和风向智能调节叶片的迎风角度，综合利用升力和阻力推动旋转，时刻达到最佳发电状态，从而大大提高了风能的转化率，比一般的垂直轴风力发电机的风能转化率高15％以上，甚至可比水平轴风力发电机的风能转化率高10％。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
其中，1、主轴；2、发电机；3、转子；4、底座；5、智能调节器；6、风向标；7、连接杆；8、叶片；9、叶片轴；10、风速仪。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
一种垂直轴升阻力综合型风力发电机，如图1，包括底座4，主轴1固定连接于底座4上，发电机2固定安装于所述主轴1下部，主轴1上部设置有智能调节器5，位于主轴1顶部的风向标6与智能调节器5相连，叶片8与主轴1平行且绕主轴1等距排列，叶片8中间为叶片轴9，叶片轴9通过连接杆7与发电机2的转子3相连。
该风力发电机还包括设置于主轴1顶部的风速仪10；叶片8与连接杆7均通过铰链方式连接，连接杆包括连接固定杆和连接调整杆两部分，连接固定杆用于固定叶片8位置，连接调整杆用于调整叶片8的迎风姿态；叶片8的数量为3-5片；转子3位于主轴1的下部，为发电机的一部分。
智能调节器5能够根据风向标对风，避免了整体叶片对风。根据空气动力学理论，在不同的迎风角和风速下，翼型产生的升力和阻力是不同的，为了产生最大的转矩，智能调解器需要调整叶片的迎风角，以产生最大的转矩，智能调节器能够根据风向对风，同时计算得出每一片叶片所处旋转位置应该保持的迎风角，并由智能调节器通过连接调整杆调节叶片的姿态，达到最佳的迎风角，使5个叶片(或者3个叶片)综合随时输出最大转矩，达到最大的发电功率，整体提高风能转化率，解决了一般垂直轴风力发电机要么启动困难，要么转化率低的难题，同时克服了水平轴风力发电机的一系列固有的难题。
该垂直轴升阻力综合型风力发电机在风向改变时智能调节器自动对风，无需叶片对风，相对于水平轴风力发电机是一大优势，此产品设计结构简单，并且减少了风轮对风时的陀螺力。可根据风向、风速智能调节叶片8迎风角度，利用升力发电的同时还可利用阻力发电，大大提高风力发电机风能转化率，小风(3m/s)启动，就能正常发电，很好解决了垃圾电的问题；大风(30m/s)也能很好的正常发电，在同样的地点和同样的时间段内可以发出更多的电。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种垂直轴升阻力综合型风力发电机，其特征在于，包括底座，主轴固定连接于底座上，发电机固定安装于所述主轴下部，所述主轴上部设置有智能调节器，位于所述主轴顶部的风向标与所述智能调节器相连，叶片与所述主轴平行且绕主轴等距排列，叶片中间为叶片轴，所述叶片轴通过连接杆与发电机的转子相连。
2.如权利要求1所述的垂直轴升阻力综合型风力发电机，其特征在于，该风力发电机还包括设置于所述主轴顶部的风速仪。
3.如权利要求1所述的垂直轴升阻力综合型风力发电机，其特征在于，所述叶片与所述连接杆均通过铰链方式连接。
4.如权利要求1或3所述的垂直轴升阻力综合型风力发电机，其特征在于，所述叶片的数量为3-5片。
5.如权利要求1或3所述的垂直轴升阻力综合型风力发电机，其特征在于，所述连接杆包括连接固定杆和连接调整杆两部分。
6.如权利要求1所述的垂直轴升阻力综合型风力发电机，其特征在于，所述转子位于所述主轴的下部。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110657688A (zh) * 2019-09-29 2020-01-07 山东大学 一种自适应环境侧风的高效冷却塔系统及方法
CN115962088A (zh) * 2023-02-01 2023-04-14 宜兴乃尔风电科技有限公司 一种垂直轴风机发电机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379115B1 (en) * 1999-08-02 2002-04-30 Tetsuo Hirai Windmill and windmill control method
WO2010071261A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 Snu R&Db Foundation Displayable wind turbine
CN201757026U (zh) * 2010-03-08 2011-03-09 王德恒 分体式垂直轴风力发电机系统
CN102678467A (zh) * 2012-05-28 2012-09-19 哈尔滨工程大学 一种变桨距垂直轴风力机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6379115B1 (en) * 1999-08-02 2002-04-30 Tetsuo Hirai Windmill and windmill control method
WO2010071261A1 (en) * 2008-12-18 2010-06-24 Snu R&Db Foundation Displayable wind turbine
CN201757026U (zh) * 2010-03-08 2011-03-09 王德恒 分体式垂直轴风力发电机系统
CN102678467A (zh) * 2012-05-28 2012-09-19 哈尔滨工程大学 一种变桨距垂直轴风力机

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110657688A (zh) * 2019-09-29 2020-01-07 山东大学 一种自适应环境侧风的高效冷却塔系统及方法
CN115962088A (zh) * 2023-02-01 2023-04-14 宜兴乃尔风电科技有限公司 一种垂直轴风机发电机
CN115962088B (zh) * 2023-02-01 2023-11-10 宜兴乃尔风电科技有限公司 一种垂直轴风机发电机

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