CN201539361U - 风力发电用风车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种风力发电用风车，它包括一旋转轴、设置在所述旋转轴上的发电机、设置在所述旋转轴上用于连接所述叶片的连接杆和连接在所述连接杆上的复数个叶片，所述叶片的翼型为飞机的翼型；与现有技术相比，兼有传统升力型及阻力型垂直轴型的特点，采用飞机的翼型作为叶片的翼型，同时控制所述连接杆与所述叶片的翼弦之间的安装角度，使叶片在受风情况下，加大叶片的升力及压力差，风车启动更顺利，有效地提高风车的转动效率，从而得到高的发电效率，实现本实用新型的目的。

Description

风力发电用风车

技术领域

本实用新型涉及一种风车，特别涉及一种用于风力发电中使用的风车。

背景技术

作为能够以比较高的能量转换效率将风能变换为动力的风车，以往已知有以荷兰型风车为代表的旋转轴相对于风成水平的水平轴型风车和旋转轴相对于风成垂直的垂直轴型风车。

其中，水平轴型风车在大型风车的大部分中采用；对于垂直轴型风车，具有缺乏弱风时的自启动性的缺点，但具有完全不需要对风向的追随控制、在东西南北哪个方向上都相等地发挥性能的优点，因此特别作为适合于城市及生活圈内的设置的小型风车期待其发展和应用。

垂直轴型风车已知包括有像浆叶型与萨伏纽斯型等那样用在叶片上产生的阻力来转动风车的阻力型垂直轴型风车和像达里厄斯型与陀螺仪型等那样用在叶片上产生的抬升力来转动风车的升力型垂直轴型风车；阻力型垂直轴型风车将面向顶风方向的叶片的阻力减小，利用阻力差来使风车旋转的，与之相对，升力型垂直轴型风车是利用在叶片上产生的升力来使风车旋转的。

可是，阻力型垂直轴型风车当周速比(叶片的翼端速度/风速)为1时，就不会产生使风车更快地转动的力矩，因而就存在虽然风速上升，但也不能得到超过风速的转速，发电效率低这样的问题；另一方面，升力型垂直轴型风车虽然周速比在1以上时，风车的空气动力特性变好，能够使风车高效地转动，但当周速比在1以下时，风车的空气动力特性变差，转动风车的力矩变小。另外，还有起动力矩小，从停止状态起动变得非常困难的缺点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风力发电用风车，克服现有垂直轴型风车的不足，在大范围的风速区域内，有效地提高风车的转动效率，从而得到高的发电效率。

本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种风力发电用风车，其特征在于，它包括一旋转轴、设置在所述旋转轴上的发电机、设置在所述旋转轴上用于连接所述叶片的连接杆和连接在所述连接杆上的复数个叶片，所述叶片的翼型为飞机的翼型。

在本实用新型的一个实施例中，所述叶片的翼型为NACA四字型、五字型或RAF翼型。

在本实用新型的一个实施例中，所述叶片以所述旋转轴为中心，通过所述连接杆均匀设置在所述旋转轴上。

进一步，所述叶片为4片。

在本实用新型的一个实施例中，为了保证所述叶片的强度，在所述叶片的内部设置有内桁架，所述内桁架分别固定在所述叶片的上、下表面上，所述内桁架的侧面通过封板封装固定。

进一步，所述内桁架为剖面为C型或口形的内桁架。

在本实用新型的一个实施例中，在所述叶片的安装面上设置有安装座，所述安装座固定在所述叶片内的内桁架上，所述叶片通过所述安装座与所述连接杆固定连接。

另外，在本实用新型的一个实施例中，为了防止所述叶片在工作时产生的较大变形，并同时进一步提高所述叶片的强度，在所述叶片内部加装若干内衬条，所述内衬条与所述叶片及所述内桁架互相固定。

在本实用新型的一个实施例中，所述连接杆与所述叶片的翼弦之间形成5-10度的安装角，使所述叶片在受风情况下，加大所述叶片的升力及压力差，风车启动更顺利，效率明显提高。

本实用新型的一种风力发电用风车，与现有技术相比，兼有传统升力型及阻力型垂直轴型的特点，采用飞机的翼型作为叶片的翼型，同时控制所述连接杆与所述叶片的翼弦之间的安装角度，使叶片在受风情况下，加大叶片的升力及压力差，风车启动更顺利，有效地提高风车的转动效率，从而得到高的发电效率，实现本实用新型的目的。

附图说明

图1为本实用新型的风力发电用风车的结构示意图；

图2为本实用新型的风力发电用风车的叶片配置的俯视图；

图3为本实用新型的叶片的结构示意图；

图4为本实用新型的叶片安装时的结构示意图；

图5为本实用新型的叶片周围的压力分布示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

如图1、图2所示，一种风力发电用风车，兼有传统升力型及阻力型垂直轴型的特点，它包括一旋转轴10、设置在旋转轴10上的发电机20、设置在旋转轴10上用于连接叶片30的连接杆40和连接在连接杆40上的复数个叶片30，叶片30的翼型采用NACA四字型、五字型或RAF翼型等在飞机上所使用的飞机翼型并将其延长并垂直安装在连接杆40上，在低风速情况下，可顺利启动，利用风力产生升力及阻力压差而使风车作逆时针旋转从而带动发电机20来高效运转发电。

叶片30以旋转轴10为中心，通过连接杆40均匀设置在旋转轴10上；在本实施例中，叶片30为4片，叶片30由铝合金、玻璃钢、碳纤维塑料等轻型材料加工而成，叶片30以旋转轴10为中心，在旋转轴10的360度旋转范围内均匀设置。

如图3、图4、图5所示，为了保证叶片30的强度，在叶片30的内部设置有内桁架31，内桁架31分别固定在叶片30的上表面32和下表面33上，内桁架31的侧面通过封板34封装固定，内桁架31与叶片30的上表面32和下表面33之间分别通过铆钉或粘接剂安装，内桁架31采用为剖面为C型或口形的内桁架。

在叶片30的安装面上设置有安装座35，安装座35固定在叶片30内的内桁架31上，叶片30通过安装座35与连接杆40固定连接，安装座35也通过铆钉分别与叶片30及内桁架31固定。

另外，为了防止叶片30在工作时产生的较大变形，并同时进一步提高叶片30的强度，在叶片30内部加装若干内衬条36，内衬条36与叶片30及内桁架31互相固定，数量可按实际增加或减少，叶片30通过安装座35和连接杆40连接，再经过连接杆40和旋转轴10连接，从而将旋转力传递给发电机20，使其旋转后发电。

连接杆40与叶片30的翼弦之间形成5-10度的安装角，使叶片30在受风情况下，加大叶片30的升力及压力差，风车启动更顺利，效率明显提高。

如图5所示，叶片30接受来自前方的风力而形成图示的压力分布。根据伯努利原理可知，叶片30的上部外凸流线型其流过的风速快形成负压从而产行向上和向前的分力，升力从而形成，通过适当加大连接杆40与叶片30的翼弦之间的安装角度，相对形成曲面长，而升力得以提高，而在叶片30的下部基本是封闭的，风力经过时阻力小，由于较平坦，流过风速慢形成向外的正压。

叶片30接受前方来风F1后形成分力即升力，使其产生向前(逆时针)旋转的趋势；而在另一片叶片30上的F2，直接吹地翼片上，由于叶片30及连接杆40存在5-10度的安装的偏转角，相对叶片30和风接触的截面较大，形成的推动压力差也大，在其推动下更容易使叶片30产生逆时针旋转的趋势；本实用新型的风力发电用风车与现有的垂直轴型风车在相同情况下的转动效率的试验检测数据比较，参见下表。

如上表，在相同条件下的检测结果表明，本实用新型的风力发电用风车的转动效率比现有的垂直轴型风车的转动效率要高45-55％。

综上所述，本实用新型的风力发电用风车所用叶片30因采用相对较大的安装角，使其形成较大的升力及压力差，使叶片30更易启动运转，由此可被广泛使用和推广。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内，本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种风力发电用风车，其特征在于，它包括一旋转轴、设置在所述旋转轴上的发电机、设置在所述旋转轴上用于连接所述叶片的连接杆和连接在所述连接杆上的复数个叶片，所述叶片的翼型为飞机的翼型。

2.如权利要求1所述的风力发电用风车，其特征在于，所述叶片的翼型为四字型、五字型或翼型。

3.如权利要求1所述的风力发电用风车，其特征在于，所述叶片以所述旋转轴为中心，通过所述连接杆均匀设置在所述旋转轴上。

4.如权利要求3所述的风力发电用风车，其特征在于，所述叶片为4片。

5.如权利要求1所述的风力发电用风车，其特征在于，在所述叶片的内部设置有内桁架，所述内桁架分别固定在所述叶片的上、下表面上，所述内桁架的侧面通过封板封装固定。

6.如权利要求5所述的风力发电用风车，其特征在于，所述内桁架为剖面为C型或口形的内桁架。

7.如权利要求5所述的风力发电用风车，其特征在于，在所述叶片的安装面上设置有安装座，所述安装座固定在所述叶片内的内桁架上，所述叶片通过所述安装座与所述连接杆固定连接。

8.如权利要求5所述的风力发电用风车，其特征在于，在所述叶片内部加装若干内衬条，所述内衬条与所述叶片及所述内桁架互相固定。

9.如权利要求1所述的风力发电用风车，其特征在于，所述连接杆与所述叶片的翼弦之间形成5-10度的安装角。

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