垂直轴活动叶片式风轮机.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101929425A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101929425A(43)申请公布日2010.12.29(21)申请号200910148652.9(22)申请日2009.06.26(71)申请人吕敬桥地址513000广东省英德市武装部新楼201号(72)发明人吕敬桥汪德明梁北岳(51)Int.Cl.F03D3/00(2006.01)F03D3/06(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图4页(54)发明名称垂直轴活动叶片式风轮机(57)摘要本发明涉及一种垂直轴风轮机，其主要特点是叶片在风力的作用下绕中心轴公转，同时叶片通过偏心轴和风力的作用在一定范围内自转，使其叶片在扭矩输出方与风向保持一定的角度或者垂直，在扭矩阻碍方与风向基本保持平行，减小阻碍方的阻力，从而提高了输出扭矩。CN109245ACN101929425A权利要求书1/1页1.一种垂直轴风轮机，利用风能吹动叶片绕中心轴旋转做功，其叶片在一定范围内通过风力作用而自转，使其叶片在扭矩输出方与风向成一定角度或者垂直，而在扭矩阻碍方基本与风向保持平行。2.根据权利要求1所述的垂直轴活动叶片式风轮机，其特征是：叶片设计成圆弧形，两头拉直封边，叶片上设有偏心轴，偏心轴可设计在圆弧上三分之一处，自转角度110～125度。3.根据权利要求1所述的垂直轴活动叶片式风轮机，其特征是：任意风向，风轮机都保持同一方向旋转。2CN101929425A说明书1/2页垂直轴活动叶片式风轮机技术领域[0001]本发明涉及一种风轮机，是把风能转化成旋转机械能的一种装置。背景技术[0002]目前普遍使用的风轮机有“水平轴叶片式风轮机”，它缺点是效率低，制造成本高，不便于维护；“垂直轴风轮机”尽管有很多奇思妙想，但由于克服不了反向阻力的作用，没有大扭矩输出，在风能领域里始终没有得到突破。发明内容[0003]本发明要解决的技术问题在于提供一种效率高，输出扭矩大，制造成本低，便于维护使用的“风轮机”。其主要特点是叶片在风力的作用下绕中心轴公转，同时叶片通过偏心轴和风力的作用在一定范围内自转，使其叶片在扭矩输出方与风向保持一定的角度或者垂直，在扭矩阻碍方与风向基本保持平行，减小阻碍方的阻力，从而提高了输出扭矩。附图说明：[0004]“图1”为风轮机整体结构要图；[0005]“图2”为单个叶片结构要图；[0006]“图3、图5、图7、图9、图11”为风轮机在运转各过程中的前(正)视图；[0007]“图4、图6、图8、图10、图12、图13”为风轮机在运转各过程中的上视图；[0008]“图14”为逆时针旋转风轮机。具体实施方式：[0009]“垂直轴活动叶片式风轮机”的主要部件及名称：1、叶片；2、支架；3、基座等部件组成(如图1)。叶片各部分的名称：①偏心轴；②叶片前端；③叶片正面；④叶片尾端；⑤叶片背面；⑥限制槽。[0010]工作原理：[0011]1、我们首先假设“风轮机”处于最原始状态(在此设计为互为对称的四个叶片)，各个叶片都平行各自的支撑架，如图3(前视)、如图4(上视)。[0012]2、我们假设风从正视方向吹去，分别分析各个叶片的受力情况：叶片a的“叶片前端”的背面受到一个较小力的作用，有使叶片逆时针自转的趋势，但叶片受到支撑架的限制，叶片a不能自转；叶片b的“叶片正面”与风向基本垂直，受到一个较大的作用力，由于叶片是偏心的，这个力也有使叶片b逆时针自转的趋势，但叶片b也受到支撑架的限制而不能自转，这个较大的力就会迫使支架做顺时针旋转；叶片c的“叶片尾部”的背面也受到一个较小的力的作用，这个力使叶片c做顺时针自转，叶片c开始调整位置；叶片d的“叶片背面”受风力作用后，由于叶片是偏心的，“叶片前端”受力比“叶片尾端”小，所以叶片会顺时针自转来调整位置，直到叶片与风向平行为止；在各叶片位置不断的调整过程中，整个风3CN101929425A说明书2/2页轮机受到“叶片b”强大的推力作用，迫使风轮机绕中心轴顺时针旋转，如图5(正视图)、如图6(上视图)。[0013]3、叶片在绕中心轴旋转过程中，叶片a正面开始受到风力的作用，随着转动角度增大，叶片a正面的受力面积也不断增大，对中心轴产生的扭矩也不断增大；叶片b正面随着风轮机的转动由与风向垂直变成与风向成一定角度，受力面积不断减小，对中心轴产生的扭矩也不断地减小；叶片c和叶片d在受到离心力和风力的作用下，叶片正面与风向保持基本平行。这种状态下，风轮机旋转20°(如图7、图8)，旋转45°(如图9、图10)，旋转75°(如图11、图12)，直到旋转90°(如图13)，风轮机的状态回到了“图6”位置，完成了一个周期的循环(循环周期为90°)，开始下一个周期的循环。[0014]4、不管风向从任何方向吹来，