CN106677981A - 一种组合型垂直轴风力发电装置 - Google Patents

一种组合型垂直轴风力发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106677981A
CN106677981A CN201710107545.6A CN201710107545A CN106677981A CN 106677981 A CN106677981 A CN 106677981A CN 201710107545 A CN201710107545 A CN 201710107545A CN 106677981 A CN106677981 A CN 106677981A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combined
curved surface
blade
rotating shaft
power generating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710107545.6A
Other languages
English (en)
Inventor
吴畅
冯定忠
丁杨科
阙刚
程凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University of Technology ZJUT
Original Assignee
Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University of Technology ZJUT filed Critical Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority to CN201710107545.6A priority Critical patent/CN106677981A/zh
Publication of CN106677981A publication Critical patent/CN106677981A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D3/00—Wind motors with rotation axis substantially perpendicular to the air flow entering the rotor 
    • F03D3/06—Rotors
    • F03D3/061—Rotors characterised by their aerodynamic shape, e.g. aerofoil profiles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/74—Wind turbines with rotation axis perpendicular to the wind direction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wind Motors (AREA)

Abstract

一种组合型垂直轴风力发电装置，包括中心转轴，在中心转轴下方设有角接触球轴承，至少两组组合型叶片通过连接杆与中心转轴固定连接，每组组合型叶片包括至少两片组合型叶片，每片组合型叶片包括一片空心长方体直板和一片空心曲面流线型板，曲面流线型板包括正板与背板，曲面流线型板与空心直板的侧边固定连接。长方体直板是阻力型叶片，曲面流线型板是升力型叶片；阻力型叶片具有阻挡风力获得转动力矩、启动风速小的特点，而本发明所用升力型叶片正、背两面曲率不同，背面曲率更大，旋转过程中迎风面积大、升力大。本发明将阻力型和升力型叶片组合使用，使本发明具备启动风速低、发电效率高效的特点。

Description

一种组合型垂直轴风力发电装置
技术领域
本发明涉及风力发电机的导风叶片组，特别涉及一种组合型垂直轴风力发电机。
背景技术
风能广泛蕴藏在陆地和海洋的各个角落，其可持续、绿色、无污染、易获取等优点成为大家争相开发的热点资源。我国风能资源很丰富，可开发的装机容量约2.5亿千瓦，居世界首位，但是我们国家实际风力发电装机容量仅占全国电力装机的0.11%，风力发电发展潜力巨大。
现有利用风能发电机主要包括两大类：水平轴和垂直轴风力发电机。目前国内外市场上，水平轴风力发电机还是主流形式。但是，水平轴式风力发电机有很大的不足之处。如：水平轴式风力发电机安装高度高、占用空间大，需要迎风的偏航系统，抗风能力较差，运行时噪音大，起动风速较高，一般要求3.5m/s以上。与水平轴式风力发电机相比，垂直轴风力发电机可以适应任何风向，安装高度低，可连体布置，占用空间小；运行时噪音小，启动风速低。因此近年来垂直轴风力发电机受到越来越多的重视。
垂直轴风力发电机主要分为阻力型和升力型。阻力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力的，启动风速较低；而升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力的，启动风速较高。由于叶片在旋转过程中，随着转速的增加阻力急剧减小，而升力反而会增大，所以升力型的垂直轴风力发电机的效率要比阻力型的高很多。
综观现有垂直轴风力发电机专利申请现状，大多是采用单一的阻力型或者升力型叶片，如专利CN104088754、CN204738907U等等，普遍存在风能利用不佳且无法兼顾发电效率低下、启动风速低的问题。少部分为了克服升力型叶片所需启动风速大的缺点在上下端加入阻力型叶片(或启动风杯)搭配使用，如专利CN106121910A、CN104131952A,以增强风速较小时的适应性。但是，上下端加上阻力型叶片和相关连接、脱除机构极大地增加了风力发电端重量，增加了下端角接触球轴承的负担，摩擦扭矩增大，发电效率和启动风速都很难得到有效的改善。
发明内容
为解决现有技术的不足，提供一种组合式垂直轴风力发电装置，这种风力发电装置，结构合理，发电效率高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种组合型垂直轴风力发电装置，包括中心转轴，在中心转轴下方设有角接触球轴承，至少两组组合型叶片通过连接杆与中心转轴固定连接，每组组合型叶片包括至少两片组合型叶片，每片组合型叶片包括一片空心长方体直板和一片空心曲面流线型板，曲面流线型板包括正板与背板，正板为远离中心转轴的曲面流线型板，背板为靠近中心转轴的曲面流线型板，曲面流线型板与空心直板的侧边固定连接。
上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，曲面流线型板与空心直板的空间夹角在90°—180°之间。
上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，长方体直板和曲面流线型板的高度比为1:1—1:1.5，宽度比为：0.5：1-1:1。
上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，曲面流线型叶片正板与背板的表面曲率不同，背板曲率大于正板曲率。
上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，每组组合型叶片等高等距分布。
上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，每组组合型叶片离中心转轴越近高度越高。
上述的一种组合型垂直轴风力发电装置，每组组合型叶片距中心转轴的距离不等。
曲面流线型板包括正板与背板，正板为远离中心转轴的曲面流线型板，背板为靠近中心转轴的曲面流线型板，正板与背板两侧连接后中间形成空心的曲面流线型板。
垂直轴风力发电机在运转过程中，叶片底部连接发电机的轴承要同时承受轴向重力和径向偏摆力。因此，选用轴承时也要兼顾可靠性问题。选用角接触球轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷，能在较高的转速下工作。其它轴承在两种载荷作用下表现不佳，如球接触轴承只能承受轴向载荷不能承受径向载荷；深沟球轴承主要承受径向载荷，轴向载荷较大时易于破坏等等。
长方体直板是阻力型叶片，曲面流线型板是升力型叶片；阻力型叶片具有阻挡风力获得转动力矩、启动风速小的特点，而本发明所用升力型叶片正、背两面曲率不同，背面曲率更大，旋转过程中迎风面积大、升力大。本发明将阻力型和升力型叶片组合使用，使本发明具备启动风速低、发电效率高效的特点。
本发明所用叶片皆为空心结构，极大地减轻了叶片重量，降低了角接触球轴承承受的载荷和摩擦功耗。并且，风速时高时低、不稳定的多变工况下，角接触球轴承偏矩得以减小，增强了使用寿命和可靠性。多排叶片叠放能充分利用风能。
本发明解决了现有技术低风速时发电效率低、风能利用不足，发电机低速启动性能不佳的问题。
附图说明
图1为本发明实施例一整体结构示意图。
图2为本发明实施例一的俯视图。
图3为本发明实施例二的整体结构示意图。
图4为本发明实施例三的俯视图。
图5为本发明等高组合型叶片的结构示意图。
图6为本发明非等高组合型叶片的结构示意图。
图中标记为：1组合型叶片，10曲面流线型板，11曲面流线型板的正板，12面流线型板的背板，13空心长方体直板，2中心转轴，3角接触球轴承，4连接杆。
具体实施方式
实施例一
一种组合型垂直轴风力发电装置，包括中心转轴2，在中心转轴下方设有角接触球轴承3，五组组合型叶片通过连接杆4与中心转轴固定连接，每组组合型叶片包括三片组合型叶片，每组组合型叶片等高等距分布；每片组合型叶片包括一片空心长方体直板13和一片空心曲面流线型板10，曲面流线型板包括正板11与背板12，正板为远离中心转轴的曲面流线型板，背板为靠近中心转轴的曲面流线型板，曲面流线型叶片正板与背板的表面曲率不同，背板曲率大于正板曲率；曲面流线型板与空心直板的侧边固定连接。
本例中，曲面流线型板与空心直板的空间夹角为135°；长方体直板和曲面流线型板的高度比为1:1，宽度比为：0.9:1。
实施例二
本实施例与实施例一的组合叶片等高布置不同，本例中每组组合型叶片离中心转轴越近高度越高。
实施例三
本实施例与实施例一的组合叶片等距布置不同，五组组合型叶片，每组距中心转轴的距离不等。

Claims (7)

1.一种组合型垂直轴风力发电装置，包括中心转轴，在中心转轴下方设有角接触球轴承，其特征在于至少两组组合型叶片通过连接杆与中心转轴固定连接，每组组合型叶片包括至少两片组合型叶片，每片组合型叶片包括一片空心长方体直板和一片空心曲面流线型板，曲面流线型板包括正板与背板，正板为远离中心转轴的曲面流线型板，背板为靠近中心转轴的曲面流线型板，曲面流线型板与空心直板的侧面固定连接。
2.如权利要求1所述的一种组合型垂直轴风力发电装置，其特征在于曲面流线型板与空心直板的空间夹角在90°—180°之间。
3.如权利要求1所述的一种组合型垂直轴风力发电装置，其特征在于长方体直板和曲面流线型板的高度比为1:1—1:1.5，宽度比为：0.5：1-1:1。
4.如权利要求1所述的一种组合型垂直轴风力发电装置，其特征在于曲面流线型叶片正板与背板的表面曲率不同，背板曲率大于正板曲率。
5.如权利要求1所述的一种组合型垂直轴风力发电装置，其特征在于每组组合型叶片等高等距分布。
6.如权利要求1所述的一种组合型垂直轴风力发电装置，其特征在于每组组合型叶片离中心转轴越近高度越高。
7.如权利要求1所述的一种组合型垂直轴风力发电装置，其特征在于每组组合型叶片距中心转轴的距离不等。
CN201710107545.6A 2017-02-27 2017-02-27 一种组合型垂直轴风力发电装置 Pending CN106677981A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710107545.6A CN106677981A (zh) 2017-02-27 2017-02-27 一种组合型垂直轴风力发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710107545.6A CN106677981A (zh) 2017-02-27 2017-02-27 一种组合型垂直轴风力发电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106677981A true CN106677981A (zh) 2017-05-17

Family

ID=58861678

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710107545.6A Pending CN106677981A (zh) 2017-02-27 2017-02-27 一种组合型垂直轴风力发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106677981A (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002130110A (ja) * 2000-10-30 2002-05-09 Wasaburo Murai 縦軸型風力発電装置
CN101842586A (zh) * 2007-07-09 2010-09-22 霍里亚·尼卡 带有切向转子叶片的边界层风力涡轮机
CN203404020U (zh) * 2013-06-21 2014-01-22 张远林 一种运行稳定的垂直轴风力发电机叶片
CN204648605U (zh) * 2014-12-15 2015-09-16 汤溪蔚 一种流线式侧吹风风口叶片
CN105257469A (zh) * 2015-11-23 2016-01-20 上海僖舜莱机电设备制造有限公司 混合动力型垂直轴风力发电机
CN105649871A (zh) * 2016-01-07 2016-06-08 上海理工大学 双叶片式垂直轴风力发电机
JP6031208B1 (ja) * 2016-04-28 2016-11-24 豊 根本 垂直軸型風力発電機用風車の羽根
CN206539452U (zh) * 2017-02-27 2017-10-03 浙江工业大学 一种组合型垂直轴风力发电装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002130110A (ja) * 2000-10-30 2002-05-09 Wasaburo Murai 縦軸型風力発電装置
CN101842586A (zh) * 2007-07-09 2010-09-22 霍里亚·尼卡 带有切向转子叶片的边界层风力涡轮机
CN203404020U (zh) * 2013-06-21 2014-01-22 张远林 一种运行稳定的垂直轴风力发电机叶片
CN204648605U (zh) * 2014-12-15 2015-09-16 汤溪蔚 一种流线式侧吹风风口叶片
CN105257469A (zh) * 2015-11-23 2016-01-20 上海僖舜莱机电设备制造有限公司 混合动力型垂直轴风力发电机
CN105649871A (zh) * 2016-01-07 2016-06-08 上海理工大学 双叶片式垂直轴风力发电机
JP6031208B1 (ja) * 2016-04-28 2016-11-24 豊 根本 垂直軸型風力発電機用風車の羽根
CN206539452U (zh) * 2017-02-27 2017-10-03 浙江工业大学 一种组合型垂直轴风力发电装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN201574886U (zh) 一种组合型垂直轴风力发电机
CN202132181U (zh) 一种垂直轴升阻复合型风力发电系统
CN103174584A (zh) 新型自启动式Darrieus-Savonius组合式垂直轴风力机
CN106640518A (zh) 一种阻力型垂直轴风力发电机
CN108661856B (zh) 一种高效垂直轴Savonius风力机
CN104329219B (zh) 一种Sistan风机叶轮
CN104564517B (zh) 一种具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮
CN206539452U (zh) 一种组合型垂直轴风力发电装置
CN108561271A (zh) 一种组合式垂直轴风力机
CN202132172U (zh) 一种垂直轴标准阻力差式螺旋转体风力发电系统
CN204716464U (zh) 利用隧道风能的发电装置
CN103629050A (zh) 贯旋流风力发电机
CN206144708U (zh) 阻力型微风自变桨风力发电机
CN106677981A (zh) 一种组合型垂直轴风力发电装置
CN104595104B (zh) 一种具有柔性叶片的垂直轴风机叶轮
CN103726991B (zh) 行星式增速风轮立轴风力发电机
CN105545583B (zh) 风力发电叶片及背风面出流切线倾角的确定方法
CN113417799A (zh) 一种垂直轴风力机支臂辅助启动装置
CN202181985U (zh) 一种叶轮龙骨结构及由其构成的垂直轴风力发电系统
CN202047934U (zh) 风力发电机多组叶轮的龙骨架结构
CN204436688U (zh) 一种具有阻力型支撑杆且可变转动惯量的垂直轴风轮
CN204327398U (zh) 带有分层错位组合式叶片的垂直轴风力机
CN110107455A (zh) 一种鱼尾摆动式垂直轴风力机叶片
CN202047949U (zh) 风力发电机的多组叶轮
CN202091120U (zh) 垂直轴风力发电机装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170517

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication