[实用新型]全反差直升机式立轴风力发电原动装置

说明书

本实用新型公开了一种全反差直升机式立轴风力发电原动装置，属于风力发动机技术领域，用于风力发电机的原动力。

由于矿物燃料贮存量的不断减少，世界性能源危机的出现，近来世界各国对太阳能和风能的开发利用越来越重视，特别是对风力发电的研究更加关注，如美国加州，仅一个州就已安装风能发电机组二万余台。目前风力发电机的种类很多，但按其原动装置的结构来分，大致可分为两大类：一类为水平轴风力发电机，另一类为立轴风力发电机。前者是以各种不同形式的螺旋浆叶作为原动力装置，用挡风尾叶进行气流导向，它的叶面受风力作用产生的转矩小，效率低，且运行时因导向滞后于风向的变化，加上风叶和立杆受风力作用产生弯矩，因而整机振动、磨损和噪音都很大，一般每使用一、二年就需大修；后者按其受力方式又可分为两种：一种是升力式；另一种是差力式。升力式效率较高，但启动转矩小，二、三级风时无法启动；差力式启动转矩较大，但效率较低。为了充分开发利用丰富的风力资源，必须设计新的风力发电原动装置。

本实用新型的目的在于提供一种结构比较简单、易于保养维修、使用寿命长、既保留了立轴风机的全部优点又具有较大启动转矩和更高的较率，风对转子基本上只产生推力而不产生阻力，而且当风叶在空气中高速转动时产生的负压极小的全反差直升机式立轴风力发电原动装置。

根据空气动力学基本原理和风对转子能形成全反差状态的基本要求，针对已有技术中存在的主要问题，本实用新型的基本构思是：本装置应包括气流导向、风叶和制动三部份，气流导向应能使风叶只在正半周时受到风的推力作用，而在负半周时完全不受风的影响，即达到全反差状态，为此本实用新型应采取两块 1/4 圆柱面形的挡风板，呈对称安装，受尾叶推动随风向变化而转动到相对的挡风位置，为了提高风叶在正半周的推力，增加进风量，加大风速，进一步提高效率，并为了总体上的矩平衡，在每块挡风板的进风侧及相应侧各安装一挡风板付页；为了在相同风速下使风叶在正半周产生最大的推力（升力），且尽量减小风叶在空气中高速转动时所产生的负压，产生较大的转矩，应有三个以上性能优良的风叶，且每个风叶均应远离转轴轴心。

本实用新型的特征在于所述的全反差直升机式立轴风力发电原动装置，包括气流导向、风叶和制动三部份，由转轴、风叶、挡风板、挡板付页、十字叉、尾杆、尾叶、风机支架、靠轮和制动箍构成，上述的风叶由至少三个远离转轴的轴心翼宽小于 1/2 直径的变异机翼形风叶组成，上述的挡风板由能使风叶转动时达到全反差状态的两块结构完全相同的 1/4 圆柱面形挡风板组成，为了使系统保持稳定，采取对称安装，这两块挡风板上端用上述的十字叉和尾杆一起固定在上述的转轴的轴承上，下端和位于上述的风机支架上靠轮的凹槽间的圆形铁圈相连接，这样挡风板可在上述的尾叶的作用下在圆周上灵活转动，挡住一侧的来风，使风只从一侧流向风叶；上述的靠轮装于上述风机支架与挡风板之间的支架外壁上，以免挡风板受风摆动靠在支架上使之转动受阻。上述的风叶整体上为空心柱面形，其中每个风叶均为斜向截去侧尾端的截面呈旋转流线型的变异机翼形，分别由两根圆铁管固定于上述的转轴的法兰盘上，上述的至少三个风叶的外圈上下用两个圆形铁圈加固。上述的尾叶其形状为一不等腰梯形，连同上述的尾杆从侧面看去像直升飞机的尾部。上述的挡板付页，为安装于上述每块挡风板进风侧的矩形平板，其安装平面与上述的尾杆成40°～50°夹角，相应侧亦各装一付页只是为了总体上的矩平衡。

本实用新型的突出优点是：除立轴风力发电机具有的不振动、噪音小、易维修、使用寿命长等优点外，还由于本实用新型中采用了单向气流导向装置所起的全反差作用，即风叶只在正半周时受到风的作用产生推力，而在负半周时则完全不受风的影响，加上在挡风板进风侧增设了挡板付页，增加了进风量，加大了风速，且风叶具有极好的空气动力学特性，故本装置与现有任何类型的风力发电机相比，具有最高的效率，在风叶直径（面积）相同的情况下，最大输出功率由PW＝0.15SV³或PW＝0.2SV³提高到PW＝0.3SV³；此外由于采取了两块结构相同的挡风板对称安装，可使尾叶面积减小、尾杆长度缩短，整个系统稳定平衡，结构简单，转矩大易于启动。

附图1为本实用新型最佳实施例之一的整体结构俯视示意图，图2为包括与之配套的发电机在内的侧视纵剖示意图，图中1转轴，2风叶，3挡风板，4挡板付页，5十字叉、6尾杆、7尾叶，8风机支架，9靠轮，10与之配套的发电机，11制动箍。