CN218293745U - 一种用于垂直轴风力发电的叶片结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，通过改进叶片结构，解决了叶片阻风功率过低的问题，使得垂直轴风力发电结构得以重启；为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，包括骨架和包裹材料，所述骨架或直接连接在转动机构上，或通过增大骨架回转半径的延伸杆连接在转动机构上，所述转动机构竖直设置，所述骨架整体沿转动机构径向设置，所述骨架为框架结构，整体呈直板状或圆弧状结构，所述包裹材料包裹在骨架的背风面上，用于增大骨架迎风面的阻风能力。

Description

一种用于垂直轴风力发电的叶片结构

技术领域

本实用新型一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，属于风力发电技术领域。

背景技术

风力发电目前以水平轴风力发电为主流，通过叶片采集风能带动增速器及发电机实现发电，这种设备通常建立在山顶等地势较高的风口上，而且这种水平轴风力发电的叶片尺寸大，制造、运输及安装成本高，后期维护成本也很高，另外，水平轴风力发电一般需要集中多台运营来降低成本，对局部风口等位置有限的地方则不利于展开，因此，如何利用局部风口风能，一直是本领域技术人员研究的重点。

垂直轴风力发电以占地面积小，不受风向影响等优势著称，但常规的垂直轴风力发电阻风能力较弱，导致阻风功率过小，发电量低等问题，而逐渐被主流所抛弃。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术存在的不足，提供了一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，通过改进叶片结构，解决了叶片阻风功率过低的问题，使得垂直轴风力发电结构得以重启。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，包括骨架和包裹材料，所述骨架或直接连接在转动机构上，或通过增大骨架回转半径的延伸杆连接在转动机构上，所述转动机构竖直设置，所述骨架整体沿转动机构径向设置，所述骨架为框架结构，整体呈直板状或圆弧状结构，所述包裹材料包裹在骨架的背风面上，用于增大骨架迎风面的阻风能力。

两个或两个以上的所述骨架圆周均匀阵列分布在转动机构上。

所述延伸杆与骨架之间沿回转径向设置有直线传动机构，所述直线传动机构用于调整骨架回转半径，适应不同等级的风力。

所述骨架的迎风面端部设置有阻风板，所述阻风板朝向骨架的迎风面设置，所述阻风板或为直板型结构，或为圆心朝向骨架一侧的圆弧型结构，或为直板型结构和圆心朝向骨架一侧的圆弧型结构的组合，所述阻风板或为环绕骨架迎风面端部的环形闭合结构，所述阻风板或为设置于弧形骨架两端的盖板结构。

所述骨架和包裹材料构成的叶片上设置有单向导风板，所述单向导风板使得处于背风面的叶片迎风时能依靠风力打开单向导风板进行导风，减少叶片转动时的逆风阻力及利用风经过单向导风板的孔洞后产生反向推力提高叶片转动能力。

多个所述骨架和包裹材料构成的叶片环形围绕转动机构均匀设置，多个所述叶片的迎风面设置在靠近转动机构的一侧，且多个叶片的迎风面依次回旋连通，用于引导处于迎风面叶片上的尾风进入相邻叶片的迎风面，辅助推动相邻叶片转动。

所述骨架为横截面呈弓形结构时，构成所述骨架的弧形骨架体和直板骨架体外侧均使用包裹材料包裹设置，所述骨架的直板骨架体所在面为叶片迎风面，且在所述骨架的弧形骨架体所在面上设置有多个通孔，所述通孔用于骨架的弧形骨架体所在面迎风时，风从通孔进入骨架内，并从骨架的上下端开口排走，降低骨架弧形骨架体所在面迎风对叶片产生的反推力。

所述骨架的上、下端均设置有盖板，所述骨架的内腔与相邻的骨架的直板骨架体外侧之间设置有导风管，所述导风管用于排走骨架弧形骨架体所在面逆风时进入骨架内腔的气体，降低骨架弧形骨架体所在面逆风对叶片产生的反推力，所述导风管的一端设置在骨架的腔体内，所述导风管的另一端平行相邻骨架的直板骨架体设置，且该处的导风管或为盲孔结构，且朝向该相邻骨架的直板骨架体侧设置有多个排气孔，用于给骨架的直板骨架体提供转动推力；或为直通管，直接将导风管内的气体排走。

所述骨架为多根空间连接件组合而成的网格状稳定结构，且所述网格内通过斜拉件交错连接固定。

所述包裹材料或为轻型金属材料薄壳，或为非金属材料薄膜。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：本实用新型通过改变叶片的迎风结构，延长阻风时间，降低逆风结构的风阻，有效提高了阻风功率。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

图1为本实用新型的结构示意图，亦即本实用新型为两片弧形叶片时的俯视示意图。

图2为图1的立体示意图。

图3为本实用新型为三片弧形叶片时的俯视示意图。

图4为图3的立体示意图。

图5为本实用新型中具有延伸杆时双叶片俯视示意图。

图6为图5的立体示意图。

图7为图5中双叶片大扭矩示意图。

图8为图5中双叶片小扭矩示意图。

图9为图5中叶片不产生扭矩的示意图。

图10为本实用新型中具有延伸杆时三叶片俯视示意图。

图11为图10的立体示意图。

图12为本实用新型中双叶片环绕设置时的俯视示意图。

图13为图12的立体示意图。

图14为本实用新型中三叶片环绕设置时的俯视示意图。

图15为图14的立体示意图。

图16为本实用新型中带导风管结构的俯视示意图。

图17为图16的立体示意图。

图18为本实用新型带阻风板结构的直板型双叶片俯视示意图。

图19为图18的立体示意图。

图20为本实用新型带阻风板结构的直板型三叶片俯视示意图。

图21为图20的立体示意图。

图中：1为骨架、2为包裹材料、3为转动机构、4为延伸杆、5为单向导风板、6为通孔、7为盖板、8为导风管、9为阻风板。

具体实施方式

如图1～图21所示，本实用新型一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，包括骨架1和包裹材料2，所述骨架1或直接连接在转动机构3上，或通过增大骨架1回转半径的延伸杆4连接在转动机构3上，所述转动机构3竖直设置，所述骨架1整体沿转动机构3径向设置，所述骨架1为框架结构，整体呈直板状或圆弧状结构，所述包裹材料2包裹在骨架1的背风面上，用于增大骨架1迎风面的阻风能力，其中圆弧状结构的骨架1为了增加结构强度，通过连接件将圆弧的两侧连接在一起。

两个或两个以上的所述骨架1圆周均匀阵列分布在转动机构3上。

所述延伸杆4与骨架1之间沿回转径向设置有直线传动机构，所述直线传动机构用于调整骨架1回转半径，适应不同等级的风力。

所述骨架1的迎风面端部设置有阻风板9，所述阻风板9朝向骨架1的迎风面设置，所述阻风板9或为直板型结构，或为圆心朝向骨架1一侧的圆弧型结构，或为直板型结构和圆心朝向骨架1一侧的圆弧型结构的组合，所述阻风板9或为环绕骨架1迎风面端部的环形闭合结构，所述阻风板9或为设置于弧形骨架1两端的盖板结构。

所述骨架1和包裹材料2构成的叶片上设置有单向导风板5，所述单向导风板5使得处于背风面的叶片迎风时能依靠风力打开单向导风板5进行导风，减少叶片转动时的逆风阻力及利用风经过单向导风板5的孔洞后产生反向推力提高叶片转动能力。

多个所述骨架1和包裹材料2构成的叶片环形围绕转动机构3均匀设置，多个所述叶片的迎风面设置在靠近转动机构3的一侧，且多个叶片的迎风面依次回旋连通，用于引导处于迎风面叶片上的尾风进入相邻叶片的迎风面，辅助推动相邻叶片转动。

所述骨架1为横截面呈弓形结构时，构成所述骨架1的弧形骨架体和直板骨架体外侧均使用包裹材料2包裹设置，所述骨架1的直板骨架体所在面为叶片迎风面，且在所述骨架1的弧形骨架体所在面上设置有多个通孔6，所述通孔6用于骨架1的弧形骨架体所在面迎风时，风从通孔6进入骨架1内，并从骨架1的上下端开口排走，降低骨架1弧形骨架体所在面迎风对叶片产生的反推力。

所述骨架1的上、下端均设置有盖板7，所述骨架1的内腔与相邻的骨架1的直板骨架体外侧之间设置有导风管8，所述导风管8用于排走骨架1弧形骨架体所在面逆风时进入骨架1内腔的气体，降低骨架1弧形骨架体所在面逆风对叶片产生的反推力，所述导风管7的一端设置在骨架1的腔体内，所述导风管7的另一端平行相邻骨架1的直板骨架体设置，且该处的导风管7或为盲孔结构，且朝向该相邻骨架1的直板骨架体侧设置有多个排气孔，用于给骨架1的直板骨架体提供转动推力；或为直通管，直接将导风管7内的气体排走。

所述骨架1为多根空间连接件组合而成的网格状稳定结构，且所述网格内通过斜拉件交错连接固定。

所述包裹材料2或为轻型金属材料薄壳，或为非金属材料薄膜。

所述骨架1与转动机构3之间设置有变桨机构，所述变桨机构用于调整骨架1的迎风角度。

所述骨架1的径向两侧之间设置有连接件，用于提高骨架1的结构强度。

所述包裹材料2固定在骨架1的外侧面上。

所述变桨机构可是定力矩弹簧，或电机机构。

使用时，直板状叶片结构优先采用两个叶片，环形围绕转动机构3设置的叶片优先采用三片叶片。

本实用新型中直线传动机构用于驱动骨架1横向移动，改变骨架1的回转半径，风力较小时，可以增大骨架1的回转半径，获得较大的扭矩，风力较大时，降低骨架1的回转半径，减小扭矩，风力过大时，两个弧形的骨架1迎风面相互对应，形成圆筒状结构来抗风。

本实用新型中传动机构可以是电机拉锁结构，通过电机正方转拉动钢丝绳驱动骨架1往复移动，其中，骨架1滑动设置在支撑框架的导轨上；传动机构可以是丝杠滑块结构，也可以齿轮齿条结构。

本实用新型通过改变叶片的迎风结构，延长阻风时间，降低逆风结构的风阻，有效提高了阻风功率。

上面结合附图对本实用新型的实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，其特征在于，包括骨架(1)和包裹材料(2)，所述骨架(1)或直接连接在转动机构(3)上，或通过增大骨架(1)回转半径的延伸杆(4)连接在转动机构(3)上，所述转动机构(3)竖直设置，所述骨架(1)整体沿转动机构(3)径向设置，所述骨架(1)为框架结构，整体呈直板状或圆弧状结构，所述包裹材料(2)包裹在骨架(1)的背风面上，用于增大骨架(1)迎风面的阻风能力。

2.根据权利要求1所述的一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，其特征在于，两个或两个以上的所述骨架(1)圆周均匀阵列分布在转动机构(3)上。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，其特征在于，所述延伸杆(4)与骨架(1)之间沿回转径向设置有直线传动机构，所述直线传动机构用于调整骨架(1)回转半径，适应不同等级的风力。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，其特征在于，所述骨架(1)的迎风面端部设置有阻风板(9)，所述阻风板(9)朝向骨架(1)的迎风面设置，所述阻风板(9)或为直板型结构，或为圆心朝向骨架(1)一侧的圆弧型结构，或为直板型结构和圆心朝向骨架(1)一侧的圆弧型结构的组合，所述阻风板(9)或为环绕骨架(1)迎风面端部的环形闭合结构，所述阻风板(9)或为设置于弧形骨架(1)两端的盖板结构。

5.根据权利要求4所述的一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，其特征在于，所述骨架(1)和包裹材料(2)构成的叶片上设置有单向导风板(5)，所述单向导风板(5)使得处于背风面的叶片迎风时能依靠风力打开单向导风板(5)进行导风，减少叶片转动时的逆风阻力及利用风经过单向导风板(5)的孔洞后产生反向推力提高叶片转动能力。

6.根据权利要求1、2、5任一项所述的一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，其特征在于，多个所述骨架(1)和包裹材料(2)构成的叶片环形围绕转动机构(3)均匀设置，多个所述叶片的迎风面设置在靠近转动机构(3)的一侧，且多个叶片的迎风面依次回旋连通，用于引导处于迎风面叶片上的尾风进入相邻叶片的迎风面，辅助推动相邻叶片转动。

7.根据权利要求1或2所述的一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，其特征在于，所述骨架(1)为横截面呈弓形结构时，构成所述骨架(1)的弧形骨架体和直板骨架体外侧均使用包裹材料(2)包裹设置，所述骨架(1)的直板骨架体所在面为叶片迎风面，且在所述骨架(1)的弧形骨架体所在面上设置有多个通孔(6)，所述通孔(6)用于骨架(1)的弧形骨架体所在面迎风时，风从通孔(6)进入骨架(1)内，并从骨架(1)的上下端开口排走，降低骨架(1)弧形骨架体所在面迎风对叶片产生的反推力。

8.根据权利要求1或2所述的一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，其特征在于，所述骨架(1)的上、下端均设置有盖板(7)，所述骨架(1)的内腔与相邻的骨架(1)的直板骨架体外侧之间设置有导风管(8)，所述导风管(8)用于排走骨架(1)弧形骨架体所在面逆风时进入骨架(1)内腔的气体，降低骨架(1)弧形骨架体所在面逆风对叶片产生的反推力，所述导风管(8)的一端设置在骨架(1)的腔体内，所述导风管(8)的另一端平行相邻骨架(1)的直板骨架体设置，且该处的导风管(8)或为盲孔结构，且朝向该相邻骨架(1)的直板骨架体侧设置有多个排气孔，用于给骨架(1)的直板骨架体提供转动推力；或为直通管，直接将导风管(8)内的气体排走。

9.根据权利要求1所述的一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，其特征在于，所述骨架(1)为多根空间连接件组合而成的网格状稳定结构，且所述网格内通过斜拉件交错连接固定。

10.根据权利要求7所述的一种用于垂直轴风力发电的叶片结构，其特征在于，所述包裹材料(2)或为轻型金属材料薄壳，或为非金属材料薄膜。

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