專利名稱：一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及升力型和阻力型垂直軸風(fēng)輪的技術(shù)和設(shè)備。
背景技術(shù)：
風(fēng)能、太陽能是目前國內(nèi)外極為受關(guān)注的新能源，也是21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的新能源。目前 世界上90%的風(fēng)力機(jī)采用水平軸風(fēng)輪，水平軸風(fēng)輪葉片設(shè)計(jì)復(fù)雜、其核心設(shè)計(jì)技術(shù)僅掌握在 少數(shù)幾家供應(yīng)商手中，因而設(shè)備費(fèi)用較高。此外，水平軸風(fēng)輪還具有啟動(dòng)力矩小、受風(fēng)向限 制、風(fēng)輪噪音較大、安裝和維護(hù)費(fèi)用較高、風(fēng)輪的可靠性較差、允許運(yùn)行的風(fēng)速范圍(5~25m/s) 較窄、葉片較長、運(yùn)輸不便等的不足之處。
相反，垂直軸風(fēng)輪在上述水平軸風(fēng)輪的不足之處都有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，且升力型垂直軸 風(fēng)輪風(fēng)能利用系數(shù)不低于水平軸風(fēng)輪。因此，發(fā)展升力型垂直軸風(fēng)輪是降低風(fēng)電成本一種良 好的選擇。
打蛋器形升力型風(fēng)輪是目前唯一可巨型化的垂直軸風(fēng)輪，但其啟動(dòng)力矩為零，需借助外 力啟動(dòng)，嚴(yán)重限制其發(fā)展。為了解決上述問題，現(xiàn)也有升阻互補(bǔ)型風(fēng)輪，即采用直葉片S型 風(fēng)輪來啟動(dòng)升力型風(fēng)輪，但其僅在部分功角具有啟動(dòng)性能，啟動(dòng)力矩小，這一不足在大型化 后將更為明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種具自啟動(dòng)性，且啟 動(dòng)力矩大的升阻互補(bǔ)型風(fēng)輪。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案如下 一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)輪，包括 風(fēng)輪軸，在所述的風(fēng)輪軸上設(shè)置有2 3片升力型葉片和2 3片螺旋形阻力型葉片，螺旋形 阻力型葉片的旋轉(zhuǎn)直徑與升力型葉片旋轉(zhuǎn)赤道直徑比值為1: 3~7。
所述的升力型葉片密實(shí)度a為0.13 0.5， <T=2iVC/D，其中C為葉片弦長，N為葉片數(shù)，
3D為升力型葉片旋轉(zhuǎn)赤道直徑。
所述的螺旋形阻力型葉片的螺旋角度為90°~360°。
在所述的螺旋形阻力型葉片的兩端設(shè)置有端蓋，在所述的螺旋形阻力型葉片的內(nèi)表面間 隔地設(shè)置有隔板。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明升阻互補(bǔ)型風(fēng)輪的有益效果是
1、 在風(fēng)輪軸上同時(shí)設(shè)置升力型葉片和螺旋形阻力型葉片，風(fēng)能利用率比現(xiàn)有互補(bǔ)型風(fēng)輪 高5%，啟動(dòng)力矩在所有轉(zhuǎn)角都比現(xiàn)有互補(bǔ)型風(fēng)輪的要大，所以在任何角度都具有良好的啟動(dòng) 性能。升力型葉片轉(zhuǎn)速較快，最高功率時(shí)葉尖線速度為風(fēng)速的3~5倍；而螺旋形阻力型葉片 轉(zhuǎn)速較慢，最大功率時(shí)葉尖線速度為風(fēng)速0.8倍左右，因此，設(shè)計(jì)阻力型葉片旋轉(zhuǎn)直徑與升力 型葉片赤道直徑比值為l: 3~7的結(jié)構(gòu)，并可使風(fēng)輪風(fēng)能利用率比現(xiàn)有互補(bǔ)型風(fēng)輪的高5%。
2、 升力型葉片密實(shí)度0=0.13~0.4，此區(qū)間內(nèi)升力型葉片輸出功率最大；阻力型葉片螺旋 角度設(shè)計(jì)為90°~360°，在任意轉(zhuǎn)角都有部分順風(fēng)凹面葉片受到風(fēng)的推力，增加了風(fēng)輪的正力 矩，從而也增加了風(fēng)輪的效率；在阻力型葉片兩端加端蓋和葉片內(nèi)加隔板均可增加凹面葉片 的聚風(fēng)能力，增加正力矩，增大風(fēng)輪效率。


圖1是本發(fā)明新型升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)輪示意圖。
圖2是本發(fā)明有端蓋和隔板的螺旋形阻力型葉片結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是螺旋形阻力型葉片斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1、風(fēng)輪軸；2、升力型葉片；3、螺旋形阻力型葉片；4、端蓋；5、升力型葉片旋
轉(zhuǎn)赤道直徑；6、阻力型凸面葉片；7、阻力型凹面葉片；8、隔板；9、阻力型葉片旋轉(zhuǎn)直徑。
具體實(shí)施例方式
1、 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明，如圖1所示，本發(fā)明升阻互補(bǔ)型風(fēng)輪，包
括風(fēng)輪軸，在風(fēng)輪軸1上安裝有2 3片升力型葉片2和2 3片螺旋形阻力型葉片3。圖2 是2葉片的有端蓋4和隔板的螺旋形阻力型葉片結(jié)構(gòu)示意圖，由一片凸面葉片6和凹面葉片7 組成，軸向相隔180。，斷面成S型，如圖3所示。螺旋形阻力型葉片由S形葉型沿風(fēng)輪軸1軸向旋轉(zhuǎn)一定角度后形成，葉片旋轉(zhuǎn)角度為90°~360°;偏心距e與葉片直徑d比值(偏心系 數(shù))在0-0.4之間；葉片兩端設(shè)有封蓋4，則其直徑與旋轉(zhuǎn)直徑9比值為1~1.2;葉片內(nèi)表面 可間隔的增設(shè)內(nèi)隔板8，內(nèi)隔板示意圖如2所示。
2、 螺旋形阻力型葉片的旋轉(zhuǎn)直徑9與升力型葉片的赤道直徑5比值為1: 3~7。升力 型葉片密實(shí)度ct為0.13~0.4， o=2NC/D，其中C為葉片翼型弦長，N為葉片數(shù)和D為葉片旋 轉(zhuǎn)赤道半徑。
本發(fā)明為新型升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)輪，由升力型葉片2與螺旋形阻力型葉片3組成，其 中螺旋形阻力型葉片在任何功角都具有較高啟動(dòng)力矩，推動(dòng)升力型葉片啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)。升力型葉 片旋轉(zhuǎn)赤道直徑為螺旋形阻力型葉片旋轉(zhuǎn)直徑的3~7倍，阻力型葉片始終都對(duì)升力型葉片旋 轉(zhuǎn)起著推動(dòng)作用，增加了力矩，從而加大了互補(bǔ)型風(fēng)輪的風(fēng)能轉(zhuǎn)化率。
權(quán)利要求
1、一種升阻互補(bǔ)型風(fēng)輪，包括風(fēng)輪軸(1)，在所述的風(fēng)輪軸上設(shè)置有2～3片升力型葉片(2)和2～3片螺旋形阻力型葉片(3)，螺旋形阻力型葉片的旋轉(zhuǎn)直徑(9)與升力型葉片的赤道直徑(5)比值為1∶3～7。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的升阻互補(bǔ)型風(fēng)輪，其特征在于所述的升力型葉片密實(shí)度^為 0.13~0.4， ff="VC/D，其中C為葉片弦長，N為葉片數(shù)和D為葉片旋轉(zhuǎn)赤道直徑。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的升阻互補(bǔ)型風(fēng)輪，其特征在于所述的螺旋形阻力型葉 片的螺旋角度為90。~360°。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的所述的升阻互補(bǔ)型風(fēng)輪，其特征在于在所述的螺旋 形阻力型葉片的兩端設(shè)置有端蓋(4)，在所述的螺旋形阻力型葉片的內(nèi)表面間隔的設(shè)置有隔 板(8)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種升阻互補(bǔ)型垂直軸風(fēng)輪，包括風(fēng)輪軸，在所述的風(fēng)輪軸上設(shè)置有2～3片升力型葉片和2～3片螺旋形阻力型葉片，螺旋形阻力型葉片的旋轉(zhuǎn)直徑與升力型葉片旋轉(zhuǎn)赤道直徑比值為1∶3～7。與現(xiàn)有技術(shù)相比，設(shè)計(jì)阻力型葉片旋轉(zhuǎn)直徑與升力型葉片赤道直徑比值為1∶3～7的結(jié)構(gòu)，并可使風(fēng)輪風(fēng)能利用率比現(xiàn)有互補(bǔ)型風(fēng)輪的高5％。升力型葉片密實(shí)度σ＝0.13～0.4，此區(qū)間內(nèi)升力型葉片輸出功率最大；阻力型葉片螺旋角度設(shè)計(jì)為90°～360°，在任意轉(zhuǎn)角都有部分順風(fēng)凹面葉片受到風(fēng)的推力，增加了風(fēng)輪的正力矩，從而也增加了風(fēng)輪的效率；在阻力型葉片兩端加端蓋和葉片內(nèi)加隔板均可增加凹面葉片的聚風(fēng)能力，增加正力矩，增大風(fēng)輪效率。
文檔編號(hào)F03D3/06GK101566126SQ20091003117
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者吳玉萍, 周大慶, 濤 王, 胡國祥, 趙振宙, 源 鄭 申請(qǐng)人:河海大學(xué);南京河?？萍加邢薰?br>