[发明专利]低重心高效垂直轴风力机

权利要求书

1.一种低重心高效垂直轴风力机，包括确定垂向旋转轴线的固定塔架和支撑于塔架上的风轮，所述风轮与塔架构成轴向约束的水平转动副；所述风轮包括旋转中心支撑于所述塔架的轮架、以及分布于所述轮架周边的叶片；其特征是，所述叶片为上下延伸的流线形截面叶片；所述轮架包括一组周向均布水平延伸且上、下对应的辐条；所述轮架的辐条分别构成一旋转中心支撑于塔架的传动框、以及至少一个连接框，所述连接框经支撑件与相邻的连接框或传动框固定连接；所述传动框、连接框辐条的外端分别与叶片的上、下相应部位直接固定连接、或者与固连于叶片的固定件固定连接或转动连接。

2.根据权利要求1所述低重心高效垂直轴风力机，其特征是，所述轮架采用第一结构：

所述传动框中部呈正多边形、并设有桁架；所述桁架由第一法兰和均布于第一法兰周向且沿径向延伸的承重臂构成，所述承重臂末端分别与传动框中部正多边形各顶点、或者正多边形各边的中部固连；当所述桁架承重臂末端分别与传动框中部正多边形各边的中部固连时，所述传动框中部正多边形相邻两边之间还设有与承重臂固连的连杆；所述第一法兰形成传动框的旋转中心，并与塔架顶端构成轴向约束的水平转动副。

3.根据权利要求2所述低重心高效垂直轴风力机，其特征是，所述风轮还包括与塔架顶端转动连接、且轴线沿垂向布置的主轴或者负载的动力输入轴，所述第一法兰与主轴或者与动力输入轴同轴固连；所述叶片为垂向延伸的流线形截面叶片；所述叶片具有分别呈凸形、且非对称地分布于叶片翼弦两侧的朝外叶面和朝内叶面；所述叶片横截面形状呈非对称液滴形；所述叶片的中弧线拱向所述旋转轴线；所述叶片的截面中、垂直于翼弦方向上的厚度最大处在翼弦上的垂足与前缘点之间的距离为翼弦长度的0.12-0.29倍。

4.根据权利要求1所述低重心高效垂直轴风力机，其特征是，所述轮架采用第二结构：

所述传动框中部呈正多边形、并设有桁架；所述桁架由两上下排布且同轴的第二、第三法兰，以及分别均布于第二、第三法兰周向且沿径向延伸的承重臂和加强臂构成，所述承重臂和加强臂的末端分别与传动框中部正多边形各顶点固连；对应的承重臂和加强臂之间设有至少一个支筋；所述第二、第三法兰形成传动框的旋转中心，并与塔架顶端构成轴向约束的水平转动副。

5.根据权利要求4所述低重心高效垂直轴风力机，其特征是，所述风轮还包括与塔架顶端转动连接、且轴线沿垂向布置的主轴或者负载的动力输入轴，所述第二、第三法兰与主轴或者与动力输入轴同轴固连；所述叶片为垂向延伸的流线形截面叶片；所述叶片具有分别呈凸形、且非对称地分布于叶片翼弦两侧的朝外叶面和朝内叶面；所述叶片横截面形状呈非对称液滴形；所述叶片的中弧线拱向所述旋转轴线；所述叶片的截面中、垂直于翼弦方向上的厚度最大处在翼弦上的垂足与前缘点之间的距离为翼弦长度的0.12-0.29倍。

6.根据权利要求1至5任一项所述低重心高效垂直轴风力机，其特征是，所述固定件为一端与传动框或连接框的辐条外端固定连接或转动连接、另一端与叶片朝内叶面固连的直板；或者，所述固定件为具有两外端和一转角端的“V”形件，所述“V”形件的两外端分别与叶片朝内叶面或叶片端面固连，所述“V”形件的转角端与传动框或连接框的辐条外端固定连接或转动连接；或者，所述固定件为具有流线形外边缘的板件，所述板件的板面与叶片端面固连，所述板件朝传动框或连接框延伸有突出耳，所述突出耳与传动框、连接框辐条的外端固定连接或转动连接；或者，所述固定件为具有流线形外边缘的箍环，所述箍环内边缘箍于叶片周向，所述箍环外边缘朝传动框或连接框延伸有突出耳，所述突出耳与传动框、连接框辐条的外端固定连接或转动连接。

7.根据权利要求1至5任一项所述低重心高效垂直轴风力机，其特征是，所述固定件朝向传动框或连接框的一侧与传动框或连接框辐条之间设有用以转动叶片角度的伸缩式控制器，或者，所述固定件靠近叶片的部位与传动框或连接框辐条之间设有用以转动叶片角度的伸缩式控制器；所述控制器为弹性部件，或者，所述控制器为受控端外接控制设备的电动控制器。