[实用新型]组合式垂直轴风力机

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力机技术，特别是一种组合式垂直轴风力机。 

背景技术

目前，常用的垂直轴风力机是S型(阻力差型)风轮的或者达里厄型(升力型)风轮的，这是因为，它们结构简单，容易制造，而且比其他它形式的垂直轴风力机的功率系数高。S型风力机最大功率系数可达0.3(理论近似值)，达里厄型风力机最大功率系数略高于此值，而且达里厄型风力机制造用料最省，所以它最被常用。但是：第一，这两种垂直轴风力机的最大功率系数远比水平轴风力机的最大功率系数(理论值约为0.6)小一半，此缺陷是限制使用它们的最主要原因；第二，它们在运行中，总是受到周期变化的作用力而产生气动载荷力增加，易造成叶片的自激振动与材料的疲劳破坏；第三，它们与有效风力作用存在风向死角，即，当S型风力机的叶片直径方向与风向一致时不能获得转矩，当达里厄型风力机的叶片的叶素翼型的对称面与风向一致时不能获得转矩，所以存在起动死点，需要辅助起动。第二和第三缺陷也是限制使用它们的主要原因。 

发明内容

本实用新型设计一种组合式垂直轴风力机，克服S型风力机和达里厄型风力机的上述缺陷，最大功率系数较高，运转较平稳。 

本实用新型通过下述技术方案实现。 

如图1至图3示。在垂直轴发电机1的垂直轴2上同轴心联接下圆盘10，一号半圆形叶片3和二号半圆形叶片9按照S型风力机的结构联接在下圆盘10上端面组成下S型风力机，下S型风力机的旋转轴心与下圆盘10的轴心重合；在下S型风力机的上端同轴心联接中圆盘8，三号半圆形叶片5和四 号半圆形叶片7按照S型风力机的结构联接在中圆盘8上端面组成上S型风力机，上S型风力机的旋转轴心与中圆盘8轴心重合，使三号半圆形叶片5和四号半圆形叶片7的直径所在的方向线C(图2示)与一号半圆形叶片3和二号半圆形叶片9的直径所在的方向线D(图3示)互相垂直，简言之上S型风力机与下S型风力机互相垂直；在三号半圆形叶片3和四号半圆形叶片9的上端联接上圆盘6，上圆盘6的轴心与上S型风力机的旋转轴心重合；在下圆盘10的上端面与上圆盘6的下端面之间按照达里厄型风力机结构联接数叶(一般为两叶或三叶)叶片4组成本新达里厄型风力机，叶片4的翼型具有升力效应，叶片4在上S型风力机和下S型风力机之外围，使本新达里厄型风力机的叶片与上S型风力机的叶片、下S型风力机的叶片布置成优化的角度，新达里厄型风力机旋转轴心与上S型风力机和下S型风力机的旋转轴心重合；新达里厄风力机、上S型风力机、下S型风力机构成所述组合式垂直轴风力机。 

当任意水平方向的风吹到所述组合式垂直轴风力机，由于新达里厄风力机的叶片数稀少(一般为两叶或三叶)，风吹到新达里厄风力机的叶片，也能通过新达里厄风力机的两叶片之间的空当吹到上、下S型风力机的叶片。因为上、下S型风力机互相垂直，所以至少总有一个S型风力机的叶片与来风成远大于零度的起动角，使组合式垂直轴风力机灵敏起动。起动后，风对新达里厄风力机、上S型风力机、下S型风力机作功，使所述组合式垂直轴风力机旋转，从而带动发电机发电。 

本实用新型有益的效果： 

1、由于上、下S型风力机互相垂直，所述组合式垂直轴风力机不存在起动死角。 

2、上、下S型风力机互相垂直，而且所述达里厄风力机的叶片与上、 下S型风力机的叶片布置成优化的角度，就能大大减缓风对所述组合式垂直轴风力机的作用力交替变化，使其受力较平稳，减轻噪音，显著缓解叶片的自激振动与材料的疲劳破坏，延长组合式垂直轴风力机的寿命。 

3、因为在达里厄风力机的空腹中设置互相垂直的上、下S型风力机，能捕获比单独的达里厄风力机接收的更多的风力，提高了接收风的能量密度。所以所述组合式垂直轴风力机最大功率系数比单独的达里厄风力机的或单独的S型风力机的高许多，估算大0.45以上，所以所述组合式垂直轴风力机效率较高。 

4、由于以上优点，所述组合式垂直轴风力机能得到推广，也应该大力推广，且容易推广。对风能发电事业又重大意义。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图； 

图2为图1的A-A剖视图； 

图3为图1的B-B剖视图。 

具体实施方式

实施例：如图1至图3示。在垂直轴发电机1的垂直轴2上同轴心联接下圆盘10，一号半圆形叶片3和二号半圆形叶片9按照S型风力机的结构联接在下圆盘10上端面组成下S型风力机，下S型风力机的旋转轴心与下圆盘10的轴心重合；在下S型风力机的上端同轴心联接中圆盘8，三号半圆形叶片5和四号半圆形叶片7按照S型风力机的结构联接在中圆盘8上端面组成上S型风力机，上S型风力机的旋转轴心与中圆盘8轴心重合，使三号半圆形叶片5和四号半圆形叶片7的直径所在的方向线C(图2示)与一号半圆形叶片3和二号半圆形叶片9的直径所在的方向线D(图3示)互相垂直，简言之上S型风力机与下S型风力机互相垂直；在三号半圆形叶片5和四号半圆形叶片7的上端联接上圆盘6，上圆盘6的轴心与上S型风力机的旋转轴心重合；在下圆盘10的上端面与上圆盘6的下端面之间按照达里厄型风力机结构联接数叶(一般为两叶或三叶)叶片4组成本新达里厄型风力机，叶片4的翼型具有升力效应，叶片4在上S型风力机和下S型风力机之外围，使本新达里厄型风力机的叶片与上S型风力机的叶片、下S型风力机的叶片布置成优化的角度，新达里厄型风力机旋转轴心与上S型风力机和下S型风力机的旋转轴心重合；新达里厄风力机、上S型风力机、下S型风力机构成所述组合式垂直轴风力机。