[发明专利]一种新型升阻互补型垂直轴风力机

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型升阻互补型垂直轴风力机，属于风力发电领域。

背景技术

随着越来越严重的环境污染问题的出现和化石然料有限储量减少的双重危机的日益加深，人类对可再生能源的开发和利用变得无比迫切，在众多可开发利用的可再生能源（即新能源，主要有风能、太阳能、生物质能、潮汐能等）中，风能以其储量大、分布广泛和开发技术相对成熟而成为目前世界能源结构中的一个重要组成部分，欧洲风能协会和国际绿色和平组织于本世纪初就做出大胆预测，预计到2020年全球电力供应的12％将来自风能。

H型升力风力机是典型的升力型垂直轴风力机，上世纪30年代最早出现在法国，其叶片横截面为翼型，这就使得这种风力机在合适的风速下能有一个较好的风能捕捉能力，因而倍受人们的青睐，但是这种风力机在启动风速比较大，在较低风速下就比较难启动，而且当来流风向在某些情况下，风力机就很难启动，也就是这种风力机对风向的依赖性比较高，这就影响了这种垂直轴风力机在风速较低和风向变化较大地区的使用。

发明内容

根据本发明的一个方面，通过把螺旋状S型阻力型风力机叶片和螺旋状升力型风力机叶片组合在一起，除了具有传统垂直轴风力机不受来流风向的影响之外，还不仅使风力机在低风速下能够顺利启动，而且使得风力机在运行过程中保持基本恒定的转矩和弯矩，从而不仅提高了风力机风能利用效率还大大提高了风力机的寿命。

传统的垂直轴升力型风力机（H型风力机）的启动风速比较大，在较低风速下就比较难启动，而且依赖风向，影响了这种垂直轴风力机在风速较低和风向变化较大地区的使用。另外，即使启动了，由于升力的周期性变化，以至于转矩值呈现出周期性变化的模式。为此，在根据本发明的一个方案中，通过升阻组合的方式，降低这种风力机的启动力矩，通过螺旋使得转矩相对恒定，进而扩大风力机的应用范围，挺高了风力机的寿命。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：在垂直轴螺旋状升力型风力机中央加一个螺旋叶片S型垂直轴阻力型风力机，通过这种耦合就把升力型和阻力型风力机结合在一起了，这种结合的优点是当风速较低的时候，中央的S型风力机便可启动，进而带动升力型风力机转动，当风速较高的时候螺旋状升力型风力机便可自主转动捕捉风能。

根据本发明的一个方面，提供了一种升阻互补型垂直轴风力机，其特征在于包括：

设置在中心轴附近的螺旋状S型阻力型风力机叶片（2），和

远离中心轴设置的螺旋升力型风力机叶片（1）。

本发明的有益效果包括：风力机不受来流风向的影响，而且在较低风速下便能启动，从而提高了垂直轴风力机的风能利用效率，通过合适的耦合，可以使得，在任意时间风力机的转矩和弯矩比较稳定，适合风速较低而且风向不定性较大地区的居民使用，极大地减少维修费用。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的新型升阻互补型垂直轴风力机的总体示意图。

图2是图1所示实施例的新型升阻互补型垂直轴风力机的左视图。

图3是图1所示实施例的新型升阻互补型垂直轴风力机的前视图。

附图标记：

1、螺旋状升力型风力机叶片2、S型风力机螺旋叶片3、挡板4：底座

具体实施方式

参见图1，根据本发明的一个实施例的一种新型升阻互补型垂直轴风力机包括：螺旋状升力型风力机叶片（1）；以及，在螺旋状升力型风力机叶片（1）的中央加置的一个螺旋状S型垂直轴阻力型风力机叶片（2）。

例如，在本发明的一个具体实施例中，螺旋状S型风力机叶片（2）的高度为1.5m，旋转直径为0.8m，螺旋角度为180°，螺旋状升力型风力机（1）的旋转直径为1.5m。

参见图2，根据本发明的一个实施例的一种新型升阻互补型垂直轴风力机的中心轴附近的螺旋状S型风力机叶片（2）旋转直径约占螺旋状升力型风力机叶片（1）旋转直径（即整个风力机旋转直径）的三分之一，为简单起见，图2显示了有两个升力型风力机叶片的实施例；但在根据本发明的其他实施例中，螺旋状升力型风力机可以包括其他数目（例如3个或4个）升力型风力机叶片。

参见图3，标号1表示升力型风力机叶片，标号2表示螺旋状S型风力机叶片，标号3表示挡板，标号4表示底座。

在如图1－3所示的实施例中，升力型风力机叶片1连接在挡板3上，而挡板3与升阻互补型垂直轴风力机的转轴相连接。