CN104564517A - 一种具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，包括转轴、风轮叶片、叶片安装箍和支撑杆，每个风轮叶片均通过上下两根支撑杆和转轴相连接；支撑杆的一侧呈凹槽型，另一侧呈凸槽流线型；每根支撑杆的凹槽及凸槽内各放置有配重球，配重球通过其中心穿一根钢丝绳连接在支撑杆上。装置中支撑杆使用槽钢和钢板折弯及两头连接处的圆钢进行焊接形成中空结构，不仅加工工艺简单，而且可在保证强度的同时，大大减轻支撑杆重量。支撑杆的中空结构中加入配重球，使得风轮在转动起来后，配重球在离心力的作用下运动到离叶片最近处，增加风轮转动惯量，使得风轮在变化多端的风速下增加风轮转速的稳定性。

Description

一种具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮
技术领域
本发明涉及一种具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，属于风力发电技术领域。
背景技术
能源作为社会生存和经济发展的基本需求，越来越受到国家的重视。风能作为一种无污染的可再生绿色能源，具有广阔的应用前景。风能的利用主要是水平轴及垂直轴风力发电系统。目前的垂直轴风力机具备能接收来自任何方向的风，无须对风，发电机能安装在地面上，维修方便等优点而逐步被重视，应用也越来越广泛。
目前，在《一种垂直轴风力机的自启动装置》(申请号：201010281148.9)专利中，公开了一种垂直轴风力机的自起动装置。其中，一种自起动装置包括：转轴、叶片以及支撑杆；所述叶片为直叶片；所述支撑杆的横截面呈前凹后尖形状；其中，所述叶片的数量至少为二片，而且每一片所述叶片与所述转轴之间至少连接一根所述支撑杆；所述转轴下端连接发电机的传动轴。上述专利，支撑杆横截面的形状虽为前凹后尖，但形状较为复杂，加工难度大，制作成本较高，且为实心结构，较为笨重。
不仅如此，目前垂直轴风力发电系统也存在很多不足，主要体现在：风能利用率低，自启动能力差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，以便更好地加工制造，并具有较好的自启动能力和稳定运行的优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。
一种具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，包括转轴、风轮叶片、叶片安装箍和支撑杆，叶片安装箍设置在风轮叶片上，每个风轮叶片均通过上下两根支撑杆和转轴相连接；支撑杆的一侧呈凹槽型，另一侧呈凸槽流线型；每根支撑杆的凹槽及凸槽内各放置有配重球，配重球通过其中心穿一根钢丝绳连接在支撑杆上。
进一步地，支撑杆由底面带有斜坡的槽钢、圆钢和折弯钢板焊接而成。
进一步地，支撑杆底面自转轴至风轮叶片方向向上倾斜。
进一步地，配重球的材质为铅或钢。
进一步地，支撑杆的凹槽及凸槽内放置的配重球均有5个。
进一步地，风轮叶片设置有5个。
该发明的有益效果在于：本装置中支撑杆使用槽钢和钢板折弯及两头连接处的圆钢进行焊接形成中空结构，不仅加工工艺简单，而且可在保证强度的同时，大大减轻支撑杆重量。另外，在支撑杆的中空结构中加入配重球，使得风轮在转动起来后，配重球在离心力的作用下运动到离叶片最近处，增加风轮转动惯量，从而使得风轮在变化多端的风速下，能在一定程度上增加风轮转速的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例中所使用装置结构示意图。
图2是本发明实施例中所使用装置中的支撑杆和配重球组合示意图。
图3是本发明实施例中所使用装置中的支撑杆横截面结构图。
图中标记说明：1、转轴；2、风轮叶片；3、叶片安装箍；4、支撑杆；5、配重球；6、钢丝绳；7、槽钢；8、圆钢；9、折弯钢板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好地理解本发明。
实施例
如图1所示的具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，包括转轴1、风轮叶片2、叶片安装箍3和支撑杆4，其中支撑杆4结构如图2所示，其横截面如图3所示，支撑杆4由底面带有斜坡的槽钢7、圆钢8和折弯钢板9焊接而成。如图1所示，风轮叶片2设置为5片，每个风轮叶片2均通过两根支撑杆4和转轴1相连接。其中，5根支撑杆4位于同一水平面，另5根位于另一水平面。当风轮叶片按图1所示安装方向进行安装时，风轮按逆时针旋转，此时同一水平面上的每根支撑杆4的迎风面指向下一根支撑杆4的背风面的连线方向均为逆时针方向。支撑杆4的一侧呈凹槽型，另一侧呈凸槽流线型。当风来时，通过支撑杆4两侧的压力差实现风轮的进一步自启动，可有效地增强风轮自启动能力，加宽风力机适应风速的范围，使风能利用率提高5％～10％。另外，在每根支撑杆4的凹槽及凸槽内各放置有5个配重球5，配重球5通过其中心穿一根钢丝绳6连接在支撑杆4上，支撑杆4底面自转轴1至风轮叶片2方向向上倾斜，因此，当风轮未开始转动时，配重球5的初始位置位于离转轴1最近处，当风轮转动起来，配重球5在离心力的作用下运动到离叶片2最近处，从而使得风轮的转动惯量增加。当风轮停止转动时，配重球5在重力作用下沿槽钢7斜坡回到初始位置。配重球5的材质为铅或钢。
该实施例中，支撑杆4的一侧呈凹槽型，另一侧呈凸槽流线型。当风轮按逆时针旋转时，每根支撑杆4的迎风面指向下一根支撑杆4的背风面的连线方向均为逆时针方向；当风轮按顺时针旋转时，每根支撑杆4的迎风面指向下一根支撑杆4的背风面的连线方向均为顺时针方向。当较小的风来临时，阻力型支撑杆的前凹后凸的结构，使得支撑杆受到压力差，从而推动叶片旋转，有利于风力机的自启动，可降低对自启动风速的要求，有效地提高风能的利用率。另外，充分利用支撑杆4的结构，将配重球5置于支撑杆4槽内，由于支撑杆4的槽是倾斜的，所以，当风轮未启动时，配重球5位于槽的最低处(即离转轴最近处)，当风轮转动起来后，配重球5在离心力的作用下，沿支撑杆4槽内的钢丝绳6运动到离叶片最近处，此时风轮的转动惯量增加，在变化多端的风速中，可一定程度的稳定风速。当风速很小或无风时，配重球5在自身重力的作用下，回到初始位置。如此反复运行，在不影响风轮自启动能力的前提下，实现改变风轮的转动惯量。以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，包括转轴、风轮叶片、叶片安装箍和支撑杆，叶片安装箍设置在风轮叶片上，其特征在于：所述风轮叶片通过上下两根支撑杆和转轴相连接；所述支撑杆的一侧呈凹槽型，另一侧呈凸槽流线型；所述支撑杆的凹槽及凸槽内均放置有配重球，配重球通过其中心穿一根钢丝绳连接在支撑杆上。
2.根据权利要求1所述的具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，其特征在于：所述支撑杆由底面带有斜坡的槽钢、圆钢和折弯钢板焊接而成。
3.根据权利要求1所述的具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，其特征在于：所述支撑杆底面自转轴至风轮叶片方向向上倾斜。
4.根据权利要求1所述的具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，其特征在于：所述配重球的材质为铅或钢。
5.根据权利要求1所述的具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，其特征在于：所述支撑杆的凹槽及凸槽内放置的配重球均有5个。
6.根据权利要求1所述的具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮，其特征在于：所述风轮叶片设置有5个。
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