CN106640518A - 一种阻力型垂直轴风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阻力型垂直轴风力发电机，包括端板、转轴、内叶片和回转叶片。本发明在经典的Savonius风力机的回转叶片内侧增加了一个小的内叶片，且其与回转叶片相连。当风吹向此风力机，迎风的内外叶片受到空气的作用，能够增加风力机的静态扭矩，同时减小了回转叶片的阻力，给风力机带来自动启动性能上的提升。与此同时，在转动过程中，由于内外叶片的共同作用，能够提升风力机的功率输出。

Description

一种阻力型垂直轴风力发电机
技术领域
本发明涉及一种垂直轴风力发电机，特别涉及一种阻力型垂直轴风力发电机。
背景技术
随着全球变暖、环境污染等问题的日益严重，人们更加注重可再生能源的开发利用。可再生能源的利用能够减少常规能源资源的开发和影响，促进社会的可持续发展。在众多可开发利用的可再生能源中，风能因其储量大、分布广泛和清洁，安全而备受关注。
风能是一种潜力很大的新能源，而且我国风能资源丰富，分布广泛，并且我国也早在上个世纪就开始使用风能。目前所使用的风力发电机主要分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种。相比于水平轴风力发电机，垂直轴风力发电机对来流方向没有要求，不需要任何的导流装置；具有结构简单、易于安装等特点；垂直轴风力机又分为阻力型和升力型。阻力型垂直轴风力机因其结构简单、建造成本低、回转力矩高、启动风速低等优点而备受关注；同时其运行不受风向限制、气动噪音小，使其能与城市建筑有效结合，充分利用建筑环境的风能，减少了一次能源的消耗。然而，阻力型垂直轴风力发电机并没有太好的自动启动性能，同时其效率、输出功率也相对较低。
发明内容
本发明是针对阻力型垂直轴风力发电机存在的问题，提出了一种萨沃纽斯式风力机，对阻力型垂直轴风力发电机结构进行改进创新，从阻力型垂直轴风力发电机结构入手，考虑现代空气动力学理论，在传统的Savonius风力机的叶片内侧增加一个内叶片。内外两个叶片同时作用能有效提高垂直轴风力发电机的自动启动性能、效率和输出功率。
本发明的技术方案为：一种阻力型垂直轴风力发电机，两块圆形端板通过中心一根转轴形成一轴盘，两块圆形端板中间两个半圆柱面叶片弧面向内对称安装在转轴两侧，两个半圆柱面叶片4个边与转轴中心在一条直线上，两叶片柱面朝向相反，且半圆柱面叶片部分交错，称为回转叶片，在两回转叶片交错一端，沿着两个回转叶片有半径小于回转叶片，并且弧度方向与对应的回转叶片相反的半圆柱面内叶片。
所述半圆柱面内叶片直径小于回转叶片直径的1/6。
本发明的有益效果在于：本发明阻力型垂直轴风力发电机，新型阻力型垂直轴风力发电机，保证了垂直轴风力机结构简单、易于安装维护等其他优点，同时又改善了垂直轴风力机自动启动性能的不足，提高了功率系数和效率。
附图说明
图1为本发明阻力型垂直轴风力发电机无端板的上视图；
图2为本发明阻力型垂直轴风力发电机立体结构图；
图3为本发明阻力型垂直轴风力机气流图。
具体实施方式
Savonius风力机由两个半圆柱面叶片弧面向内对称安装在转轴两侧，两叶面柱面朝向相反，两个半圆柱面叶片部分交错，两个半圆柱面叶片4个边与转轴中心在一条直线上，如图1所示阻力型垂直轴风力发电机无端板的上视图中1-1和1-2就是Savonius风力机的两个半圆柱面叶片，这里称为回转叶片，3为转轴，在外叶片内侧，也就是靠近转轴3，分别沿着外叶片1-1和1-2增加半径较小的半圆柱面内叶片2-1和2-2，并且其弧度方向与外叶片相反。内叶片的直径大小根据两外叶片1-1和1-2之间的距离设定，如图3，内叶片要选择合适的直径，其直径不宜过大，因为过大反而会减小迎风的静态扭矩，同时也会导致功率系数降低，不利于提高风力机功率。所以，我们定义其内叶片的直径应小于回转叶片直径的1/6。当风吹向此风力机，迎风的内外叶片受到空气的作用，能够增加风力机的静态扭矩，同时减小了回转叶片的阻力，给风力机带来自动启动性能上的提升。与此同时，在转动过程中，由于内外叶片的共同作用，能够提升风力机的功率输出。
如图2为阻力型垂直轴风力发电机立体结构图，半圆柱面叶片上下两端与两块圆形端板4固定在一起，转轴3上下固定在两块圆形端板中心点，内外叶片的大小不同，两叶片间的距离可以改变，距离越大，阻力型垂直轴风力发电机的输出功率也越大，但其静态扭矩越小，相对自动启动性能越差。但是，相比于传统Savonius风力发电机，自动启动性能还是有较大的提升。

Claims (2)

1.一种阻力型垂直轴风力发电机，两块圆形端板通过中心一根转轴形成一轴盘，两块圆形端板中间两个半圆柱面叶片弧面向内对称安装在转轴两侧，两个半圆柱面叶片4个边与转轴中心在一条直线上，两叶片柱面朝向相反，且半圆柱面叶片部分交错，称为回转叶片，其特征在于，在两回转叶片交错一端，沿着两个回转叶片有半径小于回转叶片，并且弧度方向与对应的回转叶片相反的半圆柱面内叶片。
2.根据权利要求1所述阻力型垂直轴风力发电机，其特征在于，所述半圆柱面内叶片直径小于回转叶片直径的1/6。
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