CN105697229A - 用于垂直轴风力机的叶片 - Google Patents

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陈榴
刘鹏玮
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Abstract

本发明涉及一种用于垂直轴风力机的叶片由叶片内表面和叶片外表面构成，叶片内、外表面过渡连接形成抛物面叶片，外表面上开有一个叶片开口，形成空气流动空间，使空气通过开口流入叶片内部，用于提高垂直轴风力机的静态扭矩，提升垂直轴风力机的自启动性能。叶片还包括叶片翼型前缘、叶片翼型尖端，叶片翼型前缘1位于所述叶片内、外表面过渡连接处，叶片翼型尖端设置在叶片内表面一端。叶片内表面靠近转动轴。叶片开口的大小由相对于叶片翼型弦长的比率确定，比率介于0.4~0.6之间。本发明的叶片可直接安装于垂直轴风力机上，保证了垂直轴风力机结构简单、易于安装维护等其他优点，同时又改善了垂直轴风力机自动启动性能的不足。

Description

用于垂直轴风力机的叶片
技术领域
本发明涉及一种垂直轴风力发电机，尤其是一种用于垂直轴风力机的叶片。
背景技术
日益增长的能源需求导致了如今化石能源的短缺已经严重的环境问题。因此，如何高效利用清洁可再生能源成为了人类继续发展的关键。
风能在中国的储存量巨大，在内蒙古、青海等省份都存在的丰富的风能资源。风能作为一种清洁、安全、无污染的可再生能源，在如今的能源形势下，风能作为一种清洁、安全、无污染的可再生能源是非常重要的。中国是最早开始使用风能的国家之一，并且风力发电已经成为了中国常规能源之一。
在多建筑地区使用小型风力发电机有诸多的好处：由风力机产生的电能能够直接使用在建筑物用电中，能够减少电网传电所带来的损失及能耗；使用风力机发电能够减少化石能源的使用，从而降低了二氧化碳的排放。相比于开阔的区域，多建筑地区的风能利用率总是相对较低，且由于建筑物产生的湍流流动以及经常性变化的风向给风力机的使用带来的困难。相比于水平轴风力机，垂直轴风力机在建筑物中的运用非常广泛，它结构简单，方便安装维护，噪声小，对风向没有任何的要求。与此同时，在多建筑地区，垂直轴风力机拥有比水平轴风力机更高的风能利用效率。然而，垂直轴风力机缺少良好的自动启动性能，非常小的静态扭矩无法让垂直轴风力机自动旋转起来。它极大的限制了垂直轴风力机的应用。针对上述垂直轴风力机的缺点，需要对叶片进行改进创新，通过不断的测试发现提高自动启动性能的方法，设计一种能克服上述垂直轴风力机的缺点的新型叶片。
发明内容
本发明为了解决现有垂直轴风力机所存在的技术问题，而提供一种用于垂直轴风力机的叶片。从垂直轴风力机叶片入手，考虑现代空气动力学理论，在传统的叶片翼型基础上进行改变，将叶片外表面上的叶片去除，形成一个开口，完全改变的叶片的气动结构。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种用于垂直轴风力机的叶片，由叶片内表面和叶片外表面构成，所述叶片内、外表面过渡连接形成抛物面叶片，所述外表面上开有一个叶片开口，形成空气流动空间，使空气通过开口流入叶片内部，用于提高垂直轴风力机的静态扭矩，提升垂直轴风力机的自启动性能。
所述叶片还包括叶片翼型前缘、叶片翼型尖端，所述叶片翼型前缘1位于所述叶片内、外表面过渡连接处，所述叶片翼型尖端设置在叶片内表面一端。所述叶片内表面靠近转动轴。所述叶片开口的大小由相对于叶片翼型弦长的比率确定，比率介于0.4~0.6之间。
本发明的有益效果是：
本发明的叶片开口形成新的流动空间。在垂直轴风力机未旋转的状态下，空气能通过开口流入翼型内部，翼型内部的空洞相当于将空气包裹进去，使得本应脱落的涡留了下来，从而使得空气流动对风力机的作用增大。风力机获得的静态扭矩增大，能够更加容易的自行转动运行。
本发明的叶片可直接安装于垂直轴风力机上，保证了垂直轴风力机结构简单、易于安装维护等其他优点，同时又改善了垂直轴风力机自动启动性能的不足。
附图说明
图1为本发明的用于垂直轴风力机的叶片的俯视图
图2为安装本发明的开口叶片的垂直轴风力机示意图。
具体实施方法
下面结合附图对本发明做更详细的描述：
参见图1，2，一种用于垂直轴风力机的叶片，包括叶片翼型前缘1、叶片翼型尖端2、叶片外表面3、叶片内表面4、叶片开口5。
叶片由叶片内表面4和叶片外表面3构成，叶片内、外表面4，3呈连续的抛物曲面，外表面3上开有一个叶片开口5，形成空气流动空间，使空气通过开口流入叶片内部，用于提高垂直轴风力机的静态扭矩，提升垂直轴风力机的自启动性能。
叶片翼型前缘1位于所述叶片内、外表面4，3过渡连接处，叶片翼型尖端2设置在叶片内表面4一端。叶片内表面4靠近转动轴。叶片开口5的大小S由相对于叶片翼型弦长C的比率确定，比率介于0.4~0.6之间。
本发明所述的新型叶片制造非常简单。叶片材料主要为铝合金，先将已配好的铝合金进行熔炼、锻造制成所需规格的圆铸棒；再更具开口叶片形状特性制作模具，利用挤压方法将加热好的圆铸棒从模具中挤压成型，制成开口叶片的形状；最后根据需求将其进行一系列的后处理，则可生产出成品，装配在垂直轴风力机上。易于批量生产且成本低廉。
本发明所述的新型叶片，它的开口端的位置可以改变，并且可通过开口端相对于翼型弦长的比率进行确定。不同的开口位置会产生一定的性能差异。

Claims (4)

1.一种用于垂直轴风力机的叶片，由叶片内表面（4）和叶片外表面（3）构成，其特征在于：所述叶片内、外表面（4，3）过渡连接形成抛物面叶片，所述叶片（3）上开有一个叶片开口（5），形成空气流动空间，使空气通过叶片开口（5）流入叶片内部，用于提高垂直轴风力机的静态扭矩，提升垂直轴风力机的自启动性能。
2.根据权利要求1所述的用于垂直轴风力机的叶片，其特征在于：所述叶片还包括叶片翼型前缘（1）、叶片翼型尖端（2），所述叶片翼型前缘（1）位于所述叶片内、外表面（4，3）过渡连接处，所述叶片翼型尖端（2）设置在叶片内表面（4）一端。
3.根据权利要求1所述的用于垂直轴风力机的叶片，其特征在于：所述叶片内表面（4）靠近转动轴。
4.根据权利要求1所述的用于垂直轴风力机的叶片，其特征在于：所述叶片开口（5）的大小由相对于叶片翼型弦长的比率确定，比率介于0.4~0.6之间。
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