[发明专利]一种H型垂直轴风力机叶轮的多系统组合结构

说明书

技术领域

本发明涉及到H型垂直轴风力发电机的结构。

背景技术

随着风电的不断开发利用,垂直轴风力机已经受到了社会的关注和市场的青睐,其最具有代表性的就是H型垂直轴风力机,且大型化,高性能将是H型垂直轴风力机未来的发展方向；图1、图2为目前H型垂直轴风力机风轮的结构形式，即一根轴上固定安装一个叶轮，在专利名称为一种具有多层风轮的垂直轴风力机的专利中，是采用了结构相同的叶轮在主轴上交错安装。对于目前存在的H型垂直轴风力机风轮的结构形式来讲，不能同时发挥不同翼型，不同风轮实度，以及不同高度位置的风速特点优势，体现在整体风力机上就是在低风速下不能启动，输出的效率也不高，或者是启动性能和高效性不能同时满足，这在大型的H型垂直轴风力机上显的更为突出。

发明内容

本发明的目的是在达到H型垂直轴风力机较高效率的同时实现低风速启动。

本发明是一种H型垂直轴风力机叶轮的多系统组合结构，同一根主轴上固定安装两个或两个以上的叶轮，两个或两个以上的叶轮串联安装；串联叶轮的结构形式均为H型，且串联叶轮之间在轴向上的间隔距离H为1m~3m；串联叶轮分别使用对称翼型和非对称翼型的组合形式，同一个叶轮使用的翼型是相同的。

 本发明达到的有益效果：1、在同一台H型垂直轴风力机上,同时发挥了对称翼型和非对称翼型各自的优势；2、在同一台H型垂直轴风力机上，不同实度的叶轮相结合，有助于实现效率最大化；3、在大型化的H型垂直轴风力机上，可根据不同高度风速的特点设计叶轮；4、在同一台H型垂直轴风力机上，每个叶轮都是一个独立的系统，且能够发挥各自系统优势，最终将各个系统的优势体现在整台风力机上。

 附图说明

图1为目前采用较多的H型垂直轴风力机叶轮结构的主视图（以4叶片为例），图2是图1所示结构的俯视图，图3为本发明H型垂直轴风力机叶轮多系统组合形式的主视图（以2个叶轮，每个叶轮4个叶片为例），图4为本发明H型垂直轴风力机叶轮多系统组合形式的俯视图，图5为H型垂直轴风力机在不同方位角下的攻角变化规律图。

具体实施方式

如图3所示，本发明是一种H型垂直轴风力机叶轮的多系统组合结构，同一根主轴上固定安装两个或两个以上的叶轮，两个或两个以上的叶轮串联安装；串联叶轮的结构形式均为H型，且串联叶轮之间在轴向上的间隔距离H为1m~3m；串联叶轮分别使用对称翼型和非对称翼型的组合形式，同一个叶轮使用的翼型是相同的。

所述同一根主轴上串联固定安装两个叶轮，叶轮之间在轴向的间隔距离H为1m~3m。

所述同一根主轴上串联固定安装两个以上的叶轮，叶轮之间在轴向上的间隔距离H为1m~3m。

如图4所示，所述串联叶轮的叶片第一安装角度α1=2度，第二安装角度α2=4度。

所述串联叶轮的叶片数目相同。

通过下面本发明的具体实例可以进一步清楚的了解本发明，但它们不是对本发明的限制。

如图3所示，叶片4使用的是NACA0018翼型，弦长为0.15m，第一安装角度α₁ 为2°，并通过连接件5进行固定连接；叶片6使用的是Goe63翼型，弦长为0.34m，第二安装角度α₂为4°，并通过连接件7进行固定连接，在主轴2上串联固定安装两个结构不同的叶轮1和叶轮3。其中叶轮1直径1.2m,高度为1.2m, 其中叶轮3直径1m,高度为1m,两个叶轮的安装角度相差45度，即如图4所示叶片1-1,1-2,1-3，1-4表示风轮3的4个叶片，叶片2-1,2-2,2-3，2-4表示风轮1的4个叶片，对应叶片之间的夹角如1-1和2-1,1-2和2-2,1-3和2-3,1-4和2-4均为45°，风轮顺时针方向转动，来流为沿X轴正方向的均匀来流。

以图4所示位置作为分析参考。叶轮3的安装相当于增加了整个风力机叶轮的叶片数，根据图5不同方位角与攻角的关系图可知，这减少了整个风轮的启动死点，同时叶片6使用的是升阻比较大的有弯度翼型，这些对H型垂直轴风力机的自启动是有利的。

针对于整个风轮来讲，在叶轮总高相等的情况下，图3中风轮1的存在，相当于在整个风轮的旋转圆周上布局了更多的叶片，具体到每一个风轮上，又不改变其流场的结构,这样的结构可以保证在风轮的一个周期的运动过程中总是有叶片处在较好的利用风能的位置,有利于提高风能利用率。

以上的实施方式，可体现出H型垂直轴风力机叶轮多系统组合形式的特点和组合方式。