CN207598421U - 一种小型非对称翼直叶片垂直轴风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型非对称翼直叶片垂直轴风力发电机，包括发电机和风轮，风轮包括与发电机相连的中心转轴，中心转轴通过主轴法兰盘和支撑臂连接有3～5个在圆周方向上均布的直叶片，直叶片的俯视投影的轮廓为非对称翼型，直叶片的翼弦长度为c，最大厚度为t，最大相对厚度为t/c，最大厚度处至叶片前缘的距离为Xt，最大弯度为y，最大相对弯度为y/c，最大弯度处至叶片前缘的距离为Xy；其中，t/c＝10.23％，Xt/c＝10％，y/c＝6.71％，Xy/c＝47.65％。本实用新型风力发电机采用的非对称翼叶片，可实现自启动，简化了小型垂直轴风力机的结构，节约了成本。可用于风力资源丰富的偏远地区，解决此类地区的用电问题。

Description

一种小型非对称翼直叶片垂直轴风力发电机

技术领域

本实用新型涉及风力发电领域，具体是涉及一种可自启动的小型非对称翼垂直轴风力发电机。

背景技术

随着社会经济和技术的发展，人类对于能源的需求日益增加，然而常规的不可再生能源正在枯竭，而且会造成严重的环境污染。风力发电是一种技术较为成熟、产业发展速度快且成本相对较低的利用可再生能源的方式，具有很好地发展前景。风力发电技术能很直接的利用风能，而且风电场的建设周期短，是我国可再生能源战略的重点发展方向。

风力发电机分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。水平轴风力发电机多用作大型发电。垂直轴风力发电机结构相对简单，能接受来自任何方向的来流风，不需要繁杂的偏航装置和变桨系统，更适合作为小型风力发电机。垂直轴风力机又包括阻力型(萨沃尼斯)风力机和升力型(达里厄)风力机。萨沃尼斯风力机启动性能较好但气动性能差，因此很少应用于发电；直叶片的达里厄垂直轴风力机质量轻、结构简单、平衡性好，具有广泛的应用前景。但由于结构上的限制，传统直叶片达里厄风机较难实现自启动，限制了其发展。

解决直叶片垂直轴风力机的自启动问题，有以下几种方式：

(1)利用电机将风轮带动至工作转速，风力机平稳运行后电机主轴与风轮主轴脱离；

(2)将阻力型的萨沃尼斯风力机与直叶片垂直轴风力机组合在一起，带动垂直轴风力机自启动；

(3)采用变桨距的方式增大风力机启动阶段叶片的受风面积，增强风力机的启动力矩；

(4)采用非对称翼翼型提高直叶片风力机的自启动性能。

实用新型内容

针对现有技术，本实用新型提供的一种非对称翼叶片的小型垂直轴风力发电机，无需采用额外驱动机构即可实现其自启动。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种小型非对称翼直叶片垂直轴风力发电机，包括发电机和风轮，所述发电机设置在一支撑塔架的顶部，所述风轮包括与发电机相连的中心转轴，所述中心转轴上固定有主轴法兰盘，所述主轴法兰盘通过支撑臂连接有3～5个在圆周方向上均布的直叶片，所述直叶片的俯视投影的轮廓为非对称翼型，所述直叶片的翼弦长度为c，所述直叶片的最大厚度为t，所述直叶片的最大相对厚度为t/c，所述直叶片的最大厚度处至叶片前缘的距离为Xt，所述直叶片的最大弯度为y，所述直叶片的最大相对弯度为y/c，所述直叶片的最大弯度处至叶片前缘的距离为Xy；其中，t/c＝10.23％，Xt/c＝10％，y/c＝6.71％，Xy/c＝47.65％。

进一步讲，本实用新型小型非对称翼直叶片垂直轴风力发电机，其中，所述直叶片的弦长方向与风轮半径切向的夹角α为-8°～8°，α优选值为0°

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的小型非对称翼直叶片垂直轴风力发电机，可用于风力资源丰富的偏远地区，解决此类地区的用电问题。本实用新型装置采用的非对称翼叶片，可实现自启动，简化了小型垂直轴风力机的结构，节约了成本。

附图说明

图1是本实用新型风力发电机的主视图；

图2是图1所示风力发电机的俯视图；

图3是本实用新型风力发电机的非对称翼直叶片的俯视投影轮廓图。

图中：

1-非对称翼直叶片，2-主轴法兰盘，3-支撑臂，4-发电机，5-中心转轴，6-支撑塔架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本实用新型进行解释说明，并不用以限制本实用新型。

如图1和图2所示，本实用新型一种小型非对称翼直叶片垂直轴风力发电机，包括设置在一支撑塔架1顶部的发电机4，所述发电机4与风轮相连，所述风轮包括与发电机4(转子)相连的中心转轴5，所述中心转轴5上固定有主轴法兰盘2，所述主轴法兰盘2通过支撑臂3连接有3～5个在圆周方向上均布的直叶片1。

如图3所示，本实用新型中所述直叶片1的俯视投影的轮廓为非对称翼型，所述直叶片1的翼弦长度为c，所述直叶片1的最大厚度为t，所述直叶片1的最大相对厚度为t/c，所述直叶片1的最大厚度处至叶片前缘的距离为Xt，所述直叶片1的最大弯度为y，所述直叶片1的最大相对弯度为y/c，所述直叶片1的最大弯度处至叶片前缘的距离为Xy；其中，t/c＝10.23％，Xt/c＝10％，y/c＝6.71％，Xy/c＝47.65％。所述直叶片1的弦长方向与风轮半径切向的夹角α可根据需要自行设置大小，α的取值范围为-8°～8°，优选为0°。

如图1和图2所示，本实用新型的一个实施例是具有三个呈120°对称布置的直叶片1，风轮包括主轴法兰盘2、支撑臂3和直叶片1，主轴法兰盘2与中心转轴5固定，直叶片1弦长方向和风轮半径切向的夹角α为0°，中心转轴5可在三个直叶片1的带动下旋转，即风轮旋转时，便带动发电机4发电。

当有风时，风轮会得到扭矩，当风轮所得到的扭矩大小足以克服其它力矩及摩擦时，风轮会开始旋转，实现自启动，产生机械能。发电机4利用电磁感应原理，将直叶片1转动产生的机械能转化为电能。三个直叶片1旋转时，依次通过支撑臂3和主轴法兰盘2带动中心转轴5旋转，中心转轴5又带动发电机4内的转子在电磁线圈内转动，切割磁感线，产生电能，实现风力发电机的发电功能。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (3)

1.一种小型非对称翼直叶片垂直轴风力发电机，包括发电机(4)和风轮，所述发电机设置在一支撑塔架的顶部，所述风轮包括与发电机相连的中心转轴(5)，所述中心转轴(5)上固定有主轴法兰盘(2)，所述主轴法兰盘(2)通过支撑臂(3)连接有3～5个在圆周方向上均布的直叶片(1)，其特征在于：

所述直叶片(1)的俯视投影的轮廓为非对称翼型，所述直叶片(1)的翼弦长度为c，所述直叶片(1)的最大厚度为t，所述直叶片(1)的最大相对厚度为t/c，所述直叶片(1)的最大厚度处至叶片前缘的距离为Xt，所述直叶片(1)的最大弯度为y，所述直叶片(1)的最大相对弯度为y/c，所述直叶片(1)的最大弯度处至叶片前缘的距离为Xy；

其中，t/c＝10.23％，Xt/c＝10％，y/c＝6.71％，Xy/c＝47.65％。

2.根据权利要求1所述小型非对称翼直叶片垂直轴风力发电机，其特征在于，所述直叶片(1)的弦长方向与风轮半径切向的夹角α为-8°～8°。

3.根据权利要求2所述小型非对称翼直叶片垂直轴风力发电机，其特征在于，所述夹角α为0°。