CN202483798U

CN202483798U - 一种低阻力垂直轴风机

Info

Publication number: CN202483798U
Application number: CN2012200626897U
Authority: CN
Inventors: 齐琳; 朱永强; 刘艳章
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2022-02-22

Abstract

本实用新型公开了风力电机驱动技术领域中的一种低阻力垂直轴风机。本实用新型包括发电机、叶片、支架、第一转轴和弹簧装置；支架和发电机连接；叶片和支架通过第一转轴连接；弹簧装置包括连杆、第二转轴和弹簧；连杆的一端和第二转轴连接；第二转轴和弹簧的一端连接；弹簧的另一端固定在支架上，连杆的另一端和叶片连接。本实用新型装置结构简单，安装方便，风阻力小，启动力矩低，经济性高。

Description

一种低阻力垂直轴风机

技术领域

本实用新型属于风力电机驱动技术领域，尤其涉及一种低阻力垂直轴风机。

背景技术

在风力发电领域，有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种。水平轴风力发电机在风太小时则不能启动，风太大也会停下来。所以现在安装的许多风机大多处于静止状态，利用率很低。成熟的垂直轴风机的先进设计方法，弥补了水平轴风机噪声大，支柱重大，安装和维修不方便的缺陷。也改善了水平轴风机的低效模式。虽然相较于水平轴风力发电机很容易启动，但都不可避免，在其中一个叶片为风机转动提供动力，而其他叶片则带来阻力的缺点。而这一阻力令风机的风能利用率不高，影响风机效率。

最近出现了改变攻角叶片式垂直轴发电机，能够相应的提高风能利用率，但是制造工艺比较复杂，成本高，不利于普遍。

发明内容

针对上述背景技术中提到现有垂直轴风机制造工艺复杂、成本高等不足，本实用新型提出了一种低阻力垂直轴风机。

本实用新型的技术方案是，一种低阻力垂直轴风机，包括发电机和叶片，其特征是该垂直轴风机还包括支架、第一转轴和弹簧装置；

所述支架和发电机连接；叶片和支架通过第一转轴连接；

所述弹簧装置包括连杆、第二转轴和弹簧；连杆的一端和第二转轴连接；第二转轴和弹簧的一端连接；弹簧的另一端固定在支架上，连杆的另一端和叶片连接。

所述叶片的数量可以为2-5个，沿垂直轴均匀分布。

所述叶片为弧形。

所述支架为三角形。

本实用新型的优点在于：

1、叶片所带来的阻力小，启动力矩低，风能利用率高。

2、主要采用机械装置，结构简单，安装方便，经济性高。

附图说明

图1为所述低阻力垂直轴风机整体示意图；

图1a为静态平视图；图1b为静态俯视图；

图2为所述低阻力垂直轴风机受风力转动叶片位置图；

图2a为叶片在位置1时的示意图；图2b为叶片在位置2时的示意图；图2c为叶片在位置3时的示意图；图2d为叶片在位置4时的示意图；

图3为所述低阻力垂直轴风机处于高转速状态；

图4为所述低阻力垂直轴风机叶片横截面图；

图5为所述低阻力垂直轴风机弹簧装置示意图。

具体实施方式

以三个叶片的低阻力垂直轴风机为例。下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及其应用。

本实用新型设计了低阻力垂直轴风机，当风机叶片处于阻力位置时，叶片会顺着风向转过一个角度，减少风机叶片带来的阻力，降低启动力矩，提高风能利用率，提升风机效率。本实用新型要解决的问题是，在风机转动过程中一个叶片提供动力而其他叶片带来阻力，风能利用率低。本实用新型通过改变叶片的角度来降低阻力，来提高风能利用率。

本实用新型的技术方案：

垂直轴风机包括发电机1、三角形支架2、叶片3(包括A、B、C三个叶片)、第一转轴4、弹簧装置5；

叶片通过三角形支架2与发电机1相连接。三角形结构稳定，这种结构可以更加稳定的支撑叶片，坚固性强，相对于叶片直接连到转轴上来说，这种结构可以减小阻力，并能节约材料。叶片3和三角支架2相连的地方使用第一转轴4连接。在叶片处于阻力位置时，叶片能够顺着力的方向绕第一转轴4转动，可以帮助风机快速旋转。

叶片3是弧形设计，内凹外凸，在逆风向时能减小阻力。在作为产生力矩叶片时可以增大受力面积，增大力矩，而且叶片的上面弧形弯曲较大，下半部分为小角度倾斜(如图4所示)，这种结构可以产生向上的升力。

在叶片3与三角支架2相连接处，安装了弹簧装置5。弹簧装置5可以防止叶片转动过程过于激烈，损伤叶片，另外在叶片3中任意一个转到动力位置时，可以帮助叶片快速回到原来的位置。

结合附图对本实用新型的具体运行方式做进一步说明。

低阻力垂直轴风机，由发电机1、三角支架2、叶片3(包括A、B、C三个叶片)、第一转轴4、弹簧装置5组成，如图1所示。

状态1：风机处于静态。

此时没有风或风很小时，风机处于静止状态，叶片的所处状态如图1(b)所示。

状态2：风机中速或低速运转。

当风机受图2(a)所示风力时，叶片B为主要动力叶片，产生力矩，风机开始逆时针转动；叶片A所处位置，也受风力，为风机旋转提供少量动力；而叶片C则完全处于阻力位置，产生阻碍风机旋转的反方向力，叶片C由于受到风力作用，开始绕第一转轴4顺着风的方向旋转，这一旋转使它所产生的阻力大大的减少。由于安有弹簧装置5，叶片C绕轴转动过程不会很激烈，避免了叶片由于激烈的旋转碰撞而损伤。综合三个叶片的受力情况，此时风机有比较大的转动力矩。

当风机逆时针转到图2(b)的位置时，叶片B与风力方向趋近于垂直，产生的力矩很大；但是此时叶片A处于顺风向，基本不产生力的作用；而叶片C旋转的角度比图2(a)中更大，弹簧装置5基本达到压缩极限。风机继续旋转，由于受到旋转所产生的离心力和弹簧装置5的弹力，叶片C将恢复发到原来的位置，如图2(c)所示。在图2(c)所示的情况下，叶片B完全垂直于风力方向，将产生最大的转矩，而叶片C和叶片A则处于阻力位置，但是由于其绕第一转轴4旋转的行为，使其产生的阻力很小，不会阻碍风机转动。图2(d)中，风机叶片C转到了动力位置，为风机的旋转提供力矩，叶片B同时也为风机旋转提供力矩，而叶片A则处于阻力位置。同时，也因为叶片A的绕第一转轴4旋转的行为，降低了叶片A产生的阻力。

状态3：风机高速运转。

当风很大时，风机旋转的很快，此时叶片所受离心力很大，叶片处于阻力位置时不会再绕第一转轴4转动，风机旋转的示意图如图3所示。

如图4所示，为叶片的横截面示意图。当叶片收到风力作用时，叶片的上半部分的较大幅度弯曲，下半部分的小角度倾斜，使它在聚风力的同时，也会产生向上的升力，减轻了了叶片支架的负担，同时也在一定程度上减少了摩擦。

如图5所示，为弹簧装置示意图。当叶片绕第一转轴4旋转时，弹簧装置中的连接杆也绕第二转轴T3旋转并压缩弹簧T1。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种低阻力垂直轴风机，包括发电机和叶片，其特征是该垂直轴风机还包括支架、第一转轴和弹簧装置；

所述支架和发电机连接；叶片和支架通过第一转轴连接；

2.根据权利要求1所述的一种低阻力垂直轴风机，其特征是所述叶片为弧形，且上面弧形弯曲较大，下半部分为小角度倾斜。

3.根据权利要求1所述的一种低阻力垂直轴风机，其特征是所述支架为三角形。