專(zhuān)利名稱(chēng)：垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片及加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電的螺旋型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片的加工方法。
背景技術(shù)：
垂直軸風(fēng)電發(fā)電機(jī)主要分為四種=Savonius型、Darrieus型、H型和潤(rùn)輪型。Savonius型屬于阻力型風(fēng)力機(jī)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，低風(fēng)速時(shí)對(duì)風(fēng)能捕捉能力好，但風(fēng)能利用率低，而因其風(fēng)能轉(zhuǎn)換效率不高，很少用Aarrieus型屬于升力型風(fēng)力機(jī)，效率較高但自啟動(dòng)能力差，且葉片加工非常復(fù)雜；H型是Darrieus型風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的機(jī)型，自啟動(dòng)能力好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，是目前垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用最多的機(jī)型，但其要求啟動(dòng)風(fēng)速高，在居民區(qū)因風(fēng)速低，風(fēng)況復(fù)雜常處于停機(jī)狀態(tài)或不穩(wěn)定工作狀態(tài)(如能量脈動(dòng)和啟動(dòng)死角等)；渦輪型則對(duì)空氣密度較低的環(huán)境適應(yīng)性好。因此對(duì)于風(fēng)力資源欠豐富的村鎮(zhèn)和高樓林立風(fēng)況復(fù)雜的城市地區(qū)，上述類(lèi)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)不太適用，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)和性能優(yōu)化。實(shí)用新型專(zhuān)利201020112299.7將S型葉片適當(dāng)變形與螺旋形葉片組合使用，未能說(shuō)明螺旋形葉片的具體結(jié)構(gòu)，風(fēng)能利用情況不明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種加工方便、使用性能好的風(fēng)力發(fā)電的螺旋型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片及加工方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種風(fēng)力發(fā)電的螺旋型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片，其特征是:葉片為螺旋型結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)角為180°，高徑比h/d為1.2，葉片材料為鋁合金實(shí)心結(jié)構(gòu)，葉片水平截面形狀與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)航空翼型NACA4418相同或近似，葉片兩端部分別加工通孔，用于與風(fēng)力機(jī)固定圓盤(pán)連接。一種風(fēng)力發(fā)電的螺旋型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片的加工方法，其特征是:包括下列步驟:(I)將鋁合金板斜向切割成條狀，傾斜角度α由螺旋型葉片高度和弦長(zhǎng)計(jì)算得到；(2)將鋁條加工成橫截面為楔形，楔形截面的長(zhǎng)、寬及楔角由NACA4418轉(zhuǎn)換計(jì)算得到；(3)將若干楔形鋁條緊密平行排列，各鋁條端部焊接或采用其他方法固接成平行四邊形鋁板；(4)用卷板機(jī)將鋁板卷曲成半圓筒形，其卷曲半徑為所需螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)半徑；(5)將卷曲后的鋁條拆開(kāi)，將棱角稍加打磨至NACA4418截面形狀，即為一只螺旋葉片。
一種風(fēng)力發(fā)電的螺旋型垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片的加工方法，其特征是:包括下列步驟:(I)將鋁合金板斜向切割成條狀，傾斜角度α由螺旋型葉片高度和弦長(zhǎng)計(jì)算得到；(2)將鋁條加工成橫截面為楔形，楔形截面的長(zhǎng)、寬及楔角由NACA4418轉(zhuǎn)換計(jì)算得到；(3)將若干斜楔形鋁條緊密平行排列，各鋁條端部焊接或采用其他方法固接成矩形鋁板；(4)用卷板機(jī)將鋁板卷曲成圓筒形，其卷曲半徑為所需螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)半徑；(5)將卷曲后的鋁條拆開(kāi)，沿圓筒軸線方向牽引鋁條的兩端至高徑比h/d=2.4;(6)將鋁條截?cái)喑筛叨认嗟鹊膬刹糠?，將棱角稍加打磨至NACA4418截面形狀，即為兩只螺旋葉片。本發(fā)明克服了垂直軸風(fēng)力機(jī)能量脈動(dòng)和啟動(dòng)死角的缺點(diǎn)，解決了垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)不適用于風(fēng)力資源欠豐富的城市和人口稠密地區(qū)風(fēng)況復(fù)雜的問(wèn)題，解決了垂直軸風(fēng)力機(jī)能量脈動(dòng)和啟動(dòng)死角的問(wèn)題；解決了螺旋型葉片復(fù)雜曲面加工的問(wèn)題，將大幅提升我國(guó)風(fēng)能利用比例，推動(dòng)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1為使用本發(fā)明葉片的垂直軸螺旋型風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為垂直軸螺旋型風(fēng)力機(jī)上下圓盤(pán)支架俯視圖；圖3為本發(fā)明葉片主視圖；圖4為本發(fā)明葉片俯視圖；圖5為本發(fā)明葉片展開(kāi)圖；圖6本發(fā)明葉片剖面圖；圖7為本發(fā)明卷曲后葉片剖面圖；圖8為本發(fā)明打磨后葉片剖面圖；圖9為垂直軸螺旋型風(fēng)力機(jī)工作原理圖。
具體實(shí)施例方式以三片葉片為例，見(jiàn)附圖1。本發(fā)明的垂直軸螺旋型風(fēng)力機(jī)包括基礎(chǔ)平臺(tái)1，在基礎(chǔ)平臺(tái)中央上方焊接立柱21，立柱21上部相距h距離分別裝配兩個(gè)軸承51，52，兩軸承外圈與軸承套22配合，軸承套22與上下圓盤(pán)支架31，32以螺釘進(jìn)行固定，3個(gè)葉片4端部分別固定于上下圓盤(pán)支31，32，葉片4圍繞立柱21周向均勻分布，構(gòu)成風(fēng)輪。風(fēng)輪實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的吸收和轉(zhuǎn)換?；A(chǔ)平臺(tái)I可以是鋼筋混凝土平臺(tái)，可以是鋼板，也可以是鋼架結(jié)構(gòu)。施工時(shí)要求基礎(chǔ)平臺(tái)I的上表面與水平面平行。立柱21采用無(wú)縫鋼管或?qū)嵭匿摪袅希锥伺c基礎(chǔ)平臺(tái)I焊接，立柱21與基礎(chǔ)平臺(tái)I連接處焊接6-8片加強(qiáng)筋以穩(wěn)固立柱21。施工時(shí)要求立柱21與水平面垂直。立柱21上端加工軸承配合面和定位面以安裝軸承，立柱21與軸承51，52的配合采用過(guò)渡配合。軸承22兩端加工軸承配合面和定位面以安裝軸承51，52，并與軸承有過(guò)渡配合關(guān)系。軸承套22材料為無(wú)縫鋼管。圓盤(pán)支架31，32與軸承套22以螺釘固結(jié)。為減小風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高風(fēng)力機(jī)整機(jī)機(jī)械性能，圓盤(pán)支架31，32采用中空結(jié)構(gòu)只剩外圍一圈和三根加強(qiáng)筋，見(jiàn)附圖2。圓盤(pán)支架31，32材料為不銹鋼或45#鋼。裝配葉片4時(shí)保證上下圓盤(pán)加強(qiáng)筋錯(cuò)開(kāi)60°，見(jiàn)附圖2。螺旋型葉片4以美國(guó)航空標(biāo)準(zhǔn)翼型NACA4418為基礎(chǔ)，共3片。葉片4采用實(shí)心結(jié)構(gòu)，材料為鋁合金，葉片4的主視圖見(jiàn)附圖3，俯視圖見(jiàn)附圖4。葉片4的外切圓柱直徑為d，高為h，葉片4的高徑比h/d取1.2。葉片4的旋轉(zhuǎn)角為180°。葉片4的展開(kāi)圖和剖視圖見(jiàn)附圖5、圖6。圖中α由高徑比h/d=l.2可以計(jì)算得
權(quán)利要求
1.一種垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片的加工方法，其特征是:包括下列步驟: (1)將鋁合金板斜向切割成條狀，傾斜角度α由螺旋型葉片高度和弦長(zhǎng)計(jì)算得到； (2)將鋁條加工成橫截面為楔形，楔形截面的長(zhǎng)、寬及楔角由NACA4418轉(zhuǎn)換計(jì)算得到； (3)將若干斜楔形鋁條緊密平行排列，各鋁條端部焊接或采用其他方法固接成矩形鋁板； (4)用卷板機(jī)將鋁板卷曲成圓筒形，其卷曲半徑為所需螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)半徑； (5)將卷曲后的鋁條拆開(kāi)，沿圓筒軸線方向牽引鋁條的兩端至高徑比h/d=2.4 ； (6)將鋁條截?cái)喑筛叨认嗟鹊膬刹糠?，將棱角稍加打磨至NACA4418截面形狀，即為兩只螺旋葉片； 葉片為螺旋型結(jié)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)角為180°，高徑比h/d為1.2，葉片材料為鋁合金實(shí)心結(jié)構(gòu)，葉片水平截面形狀與美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)航空翼型NACA4418相同或近似，葉片兩端部分別加工通孔，用于與風(fēng)力機(jī)固定圓盤(pán)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種垂直軸風(fēng)力機(jī)葉片及加工方法，將鋁合金板斜向切割成條狀，傾斜角度α由螺旋型葉片高度和弦長(zhǎng)計(jì)算得到；將鋁條加工成橫截面為楔形，楔形截面的長(zhǎng)、寬及楔角由NACA4418轉(zhuǎn)換計(jì)算得到；將若干斜楔形鋁條緊密平行排列，各鋁條端部焊接或采用其他方法固接成矩形鋁板；用卷板機(jī)將鋁板卷曲成圓筒形，其卷曲半徑為所需螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)半徑；將卷曲后的鋁條拆開(kāi)，沿圓筒軸線方向牽引鋁條的兩端至高徑比h/d=2.4；將鋁條截?cái)喑筛叨认嗟鹊膬刹糠?，將棱角稍加打磨至NACA4418截面形狀，即為兩只螺旋葉片；本發(fā)明解決了螺旋型葉片復(fù)雜曲面加工的問(wèn)題，將大幅提升我國(guó)風(fēng)能利用比例，推動(dòng)風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展。
文檔編號(hào)F03D3/06GK103075299SQ20131000980
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日
發(fā)明者曹陽(yáng), 吳國(guó)慶, 茅靖峰, 周井玲, 吳樹(shù)謙, 沈世德, 朱維南, 張旭東 申請(qǐng)人:南通大學(xué)