垂直轴风力发电机风轮.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102359433A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102359433A(43)申请公布日2012.02.22(21)申请号201110280419.3(22)申请日2011.09.20(71)申请人中冶京诚工程技术有限公司地址100176北京市大兴区北京经济技术开发区建安街7号申请人北京京诚泽宇能源环保工程技术有限公司(72)发明人赵楠唐焜璞李玉兰陆波王建新梁旭张红磊崔亨刘红娟郝景章王世芹柴凤飞(74)专利代理机构北京三友知识产权代理有限公司11127代理人何春兰(51)Int.Cl.F03D3/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称垂直轴风力发电机风轮(57)摘要本发明公开了一种垂直轴风力发电机风轮，其包括转轴，所述转轴上沿圆周方向均匀设有两个以上叶片，所述叶片为圆弧筒形，各所述叶片的圆弧内侧边缘分别与所述转轴相连，所述叶片的上边缘与下边缘相扭转，扭转夹角为60～180度。本发明的垂直轴风力发电机风轮的受风面积大，整体风载小，且风能利用系数大。CN1023594ACCNN110235943302359449A权利要求书1/1页1.一种垂直轴风力发电机风轮，其特征在于，其包括转轴，所述转轴上沿圆周方向均匀设有两个以上叶片，所述叶片为圆弧筒形，各所述叶片的圆弧内侧边缘分别与所述转轴相连，所述叶片的上边缘与下边缘相扭转，扭转夹角为60～180度。2.如权利要求1所述的垂直轴风力发电机风轮，其特征在于，所述叶片的横截面为圆弧形，其圆心角为90～180度。3.如权利要求1所述的垂直轴风力发电机风轮，其特征在于，所述叶片为三个，所述扭转夹角为120度。4.如权利要求1所述的垂直轴风力发电机风轮，其特征在于，每个所述叶片在靠近所述转轴的位置处，沿轴向方向开设有多个风孔。5.如权利要求1-4任一项所述的垂直轴风力发电机风轮，其特征在于，所述转轴由Q235钢制成。6.如权利要求1-4任一项所述的垂直轴风力发电机风轮，其特征在于，所述叶片由玻璃钢材料制成。7.如权利要求1-4任一项所述的垂直轴风力发电机风轮，其特征在于，所述叶片的圆弧内侧边缘的厚度大于所述叶片的圆弧外侧边缘的厚度。2CCNN110235943302359449A说明书1/4页垂直轴风力发电机风轮技术领域[0001]本发明有关于一种风轮，尤其有关于一种应用于风力发电技术中的垂直轴风力发电机风轮。背景技术[0002]目前，各个国家都在大力发展新能源产业，因风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，其已成为新能源商业化的首选。现有的风力发电机按风轮转轴的放置位置，可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类，水平轴风力发电机的风轮旋转轴与风向平行，而垂直轴风力发电机的风轮旋转轴垂直于地面或者气流方向。垂直轴风力发电机，在风向改变的时候无需对风，在这点上其相对于水平轴风力发电机是一大优势，它因具有结构设计简化、体积小、减少了叶片对风时的陀螺力等优势而广泛应用在风力发电系统中。[0003]如图1所示，为现有应用在垂直轴风力发电机上的萨沃尼斯(Savonius)风轮立体图，萨沃尼斯风轮是一种阻力型风轮，其最开始主要为帆船提供动力，随着风力发电技术的发展这种风轮逐渐在垂直轴风力发电机上应用。该风轮主要由两个半圆筒形叶片1’组成，两个叶片1’的半圆形凹面相对设置，且各自的中心轴错开一段距离，两个叶片1’的两端分别连接有端盖板2’。它的工作原理是：当气流流过两叶片1’后，叶片1’凹凸两面上的风的压力有一个差值，而气流通过叶片1’时要转折180度，两个叶片1’受到的压力差形成了一对气动力偶，叶片1’随之转动。另外，如图2所示，两个叶片1’之间还留有一定的缝隙3’，自其中一个叶片1’的凹面流过的气流会自该缝隙3’流到另一个叶片1’的凹面上(如图2中的箭头所示)，流过该缝隙3’的旋转气流增加了叶片1’的表面压力差，从而提高了风能利用率。[0004]但是，由于该风轮的叶片1’呈竖直的半圆筒形，气流仅垂直作用在叶片1’的凹面表面上，其不会产生沿风轮轴向方向上的力，因此，该种风轮的风载较大，其旋转速度不会大于风速，叶片1’几乎是与风速同样的速度在旋转，这就导致使用该种风轮的风力机在风速较低时无法产生足够的电能；另外，由于施加在两叶片1’上的阻力不同，因而该种风轮在动力学性能上表现不良，其风能利用系数很低，已不能满足日益发展的技术需求。若通过增大迎风面面积来增加风能利用效率，例如，将风轮的叶片1’宽度制作的较宽，这就导致风轮的旋转轴直径增大、以及固定该风轮的支架尺寸增加，显然，这种做法既不经济也不实用。[0005]因此，有必要提供一种风能利用效率更高，转矩更大的垂直轴风力发电机风轮，来克服上述缺陷。发明内容[0006