升力型垂直轴风力发电机的风轮结构和风轮安装方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101994643A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101994643A(43)申请公布日2011.03.30(21)申请号200910168434.1(22)申请日2009.08.19(71)申请人严强地址200333上海市普陀区桃浦公路243号213室(72)发明人蒋超奇张冬牛海峰沈益辉严强(51)Int.Cl.F03D3/06(2006.01)F03D9/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称升力型垂直轴风力发电机的风轮结构和风轮安装方法(57)摘要本发明涉及升力型垂直轴风力发电机，尤指一种通过改变风轮结构和风轮的安装方法，由若干叶片通过上、下支持翼与垂直轴连接，构成风轮，其中下支持翼与叶片下端部连接，下支持翼与叶片下端部的连接部位处于同一水平面，所述的上支持翼与叶片连接，连接部位的位置从叶片高度的1/2处至距离叶片上端部1/3处，上支持翼与叶片的连接部位处于同一水平面。本发明提高垂直轴风力发电机的功率输出和稳定性，尤其适用于几千瓦以上的大、中型垂直轴风力发电机。ACN109463CCNN110199464301994648A权利要求书1/1页1.一种升力型垂直轴风力发电机风轮结构，由若干叶片通过上、下支持翼与垂直轴连接，构成风轮，所述叶片，其翼型是现有公开翼型库中的翼型，或利用现有公开翼型库中的两种翼型的二个不同曲面组成的翼型，或由多个至少满足二阶连续可导函数曲线组成的翼型，或由样条曲线组成的翼型，叶片的凸表面面向垂直轴安装，叶片安装角在0～12度之间，其特征在于，所述的下支持翼与叶片下端部连接，下支持翼与叶片下端部的连接部位处于同一水平面，所述的上支持翼与叶片连接，连接部位的位置从叶片高度的1/2处至距离叶片上端部1/3处，上支持翼与叶片的连接部位处于同一水平面。2.根据权利要求1所述的升力型垂直轴风力发电机风轮结构，其特征在于，所述叶片上端部之间通过钢丝对称固定连接。3.根据权利要求1所述的升力型垂直轴风力发电机风轮结构，其特征在于，所述叶片下端部之间通过钢丝对称固定连接。4.根据权利要求1所述的升力型垂直轴风力发电机风轮结构，特征在于，所述叶片上端部通过钢丝与垂直轴固定连接。5.一种升力型垂直轴风力发电机风轮安装方法，采用如权利要求1～4所述的任意一种风轮结构，沿风轮轴线布置发电机位置，在水平方向上，发电机上端面低于与下支持翼连接的叶片下端部位置。2CCNN110199464301994648A说明书1/3页升力型垂直轴风力发电机的风轮结构和风轮安装方法技术领域[0001]本发明涉及升力型垂直轴风力发电机，尤指一种通过改变风轮结构和风轮的安装方法，以此显著提高垂直轴风力发电机的输出效率。技术背景[0002]对于风力发电机技术领域，首先需明确如下常用的技术术语及定义：[0003]垂直轴风力发电机，依据风力发电机旋转轴在空间方向位置的不同，划分为水平方向的水平轴风力发电机和垂直方向的垂直轴风力发电机。[0004]风轮，垂直轴风力发电机由若干叶片通过支持翼与垂直轴(中心轴)连接，构成风轮。[0005]垂直轴风力发电机可分为阻力型和升力型，他们的原理和结构都是不相同的，阻力型风轮的叶片可采用类似风碗、半球型、半圆型桶体、甚至于一块平板。阻力型风轮的特征是风轮旋转的线速度永远低于风速，但阻力型风轮的最大风能利用率不超过2/27。[0006]为了克服阻力型垂直风轮的低效率，人们又发明了升力型垂直风轮。升力型风轮是利用叶片二面不同的形状，当风吹在叶片表面，由于叶片二面形状和叶片安装角的缘故，叶片外表面和内表面的风速是不同的，这样就在叶片的外表面和内表面形成了风速差，从流体力学可以知道，当内、外表面流体速度不一致时，在二个表面之间形成了压力差，也就是升力，当选择一定的叶片安装角(叶片前缘和后缘连线和风轮回转圆切线之间的夹角)时，由于压力差所产生的升力的分力就将产生绕风轮回转中心的驱动力矩，使风轮旋转。[0007]升力型风轮最显著的特征是叶片必须具有一定的翼型和叶片安装角较小，翼型通常是现有公开翼型库中的翼型，或利用这些公开翼型库中的二种不同翼型的二个不同曲面组成的新翼型，或由多个至少满足二阶连续可导函数曲线组成的翼型，或由样条曲线组成的翼型，因此风轮旋转的线速度通常都远大于风速，而且风轮中的任何部件和形状都将对垂直风机的效率产生很大影响。[0008]如图1、图2、图3和图4是典型的几种升力型垂直轴风力发电机风轮结构及其安装方法，在图1、图2、图3中，叶片1，支持翼2，发电机3和中心轴4。在这些升力型垂直轴风力发电机中，图1、图2和图3发电机都置于风轮的内部以缩短中心轴的长度，这样可以使得中心轴的加工更为容易，也使得风轮的结构更为紧凑。但由于发电