[发明专利]垂直轴风轮和风力发电机

说明书

本发明提供一种垂直轴风轮和风力发电机，所述垂直轴风轮，包括叶片、轮毂、连接杆、中心杆，所述连接杆的一端与叶片连接，所述连接杆的另一端连接到轮毂上，所述轮毂的中心与中心杆连接，所述中心轴与叶片平行设置，所述连接杆能够调节所述垂直轴风轮的半径；所述垂直轴风力发电机，包括发电机以及所述的垂直轴风轮，所述发电机的转轴与所述垂直轴风轮的轮毂通过中心轴连接；本发明具有能够同时实现快速启动和高效率的优点。

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，具体涉及一种垂直轴风轮和使用该风轮的风力发电机。

背景技术

风力发电机是把风能转换为电能的装置，其中垂直轴风力发电机具有无需装备调向设备、易于安装保养维修、机械噪音及空气噪音较小和叶片结构简单等优势。

垂直轴风力发电机的一个重要设计指标是风机实度(solidity)，风机实度的定义式为：σ＝(nc)/R，式中n、c分别为叶片的数量和叶片弦长，R代表风机半径，通过改变n、c或R最终导致风机实度的改变，对于风机效率会产生明显的影响。当风机的实度较大，且风机处在低转速启动阶段时，风机的效率C_p较高，风机的效率是由叶片产生的推动力矩得出，所以也可以间接说明风机推动力矩较大时，启动速度也相对较快。

当风机实度较大的时候，虽然风机在低转速时效率较高，启动速度较快，但是风机的最高效率C_pmax相对于低实度风机显著偏低。因此，现有技术中的风机无法同时满足快速启动和高效率，只能舍弃一个，或是找到一个合理的中间较理想点同时实现相对较快的启动速度和相对较高的风机的最高效率C_pmax。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种具有快速启动和高的最高效率的垂直轴风轮和风力发电机。

为实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：

一种垂直轴风轮，包括叶片、轮毂、连接杆、中心杆，所述连接杆的一端与叶片连接，所述连接杆的另一端连接到轮毂上，所述轮毂的中心与中心杆连接，所述中心杆与叶片平行设置，所述连接杆能够调节所述垂直轴风轮的风机半径。

优选的，所述连接杆包括外筒、内筒，所述内筒和外筒通过弹簧连接，所述外筒上设置有限位卡槽，所述内筒上设置有与所述限位卡槽相配合的限位卡件。

优选的，所述连接杆为可伸缩液压棒；所述垂直轴风轮还包括连接杆控制装置，用于控制所述可伸缩液压棒的伸缩。

优选的，所述连接杆为可伸缩气压棒；所述垂直轴风轮还包括连接杆控制装置，用于控制所述可伸缩气压棒的伸缩。

优选的，所述垂直轴风轮还包括弹簧，所述弹簧的一端连接在轮毂上，另一端连接到连接杆上；所述弹簧和轮毂的连接点位于连接杆和轮毂连接点的上方，所述弹簧和连接杆的连接点不在连接杆的两端。

优选的，所述连接杆为电动伸缩杆；所述垂直轴风轮还包括连接杆控制装置，用于控制所述电动伸缩杆的伸缩。

优选的，所述叶片为3-6个，沿轮毂圆周方向均匀分布。

一种垂直轴风力发电机，包括发电机和所述的垂直轴风轮，所述发电机的转轴与所述垂直轴风轮的轮毂通过中心杆连接。

优选的，所述发电机设置于中心杆底部或中心杆顶端。

本发明的有益效果是：本发明提供的技术方案在风机启动时，所述连接杆处于收缩状态，此时风机半径较小，风机实度较大，能够使风机快速启动；当风机转速增大时，所述连接杆拉伸变长，当风机完全启动进入稳定发电状态时，风机半径相较于启动时变大，风机实度相比启动时减小，能够提高风机效率的最大值C_pmax；本发明提供的垂直轴风轮和风力发电机同时具有快速启动和高效率的优点。

附图说明