專利名稱：三角軟翼垂直軸偏距式風力機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種偏距式垂直軸風力機，尤其涉及一種三角軟翼垂直軸偏距式風力 機。
背景技術：
如今，石油、煤、天然氣等不可再生能源均面臨著儲量枯竭、價格上漲、甚至地球環(huán) 境的嚴重污染等。核裂變發(fā)電危險性高，核廢料污染環(huán)境、處理困難；利用核聚變能發(fā)電還 不可行。而太陽能和風能是可再生能源，對環(huán)境沒有污染。因此，各國都大力開發(fā)以風能和 太陽能為代表的清潔可再生能源。
在當前風能利用領域，現(xiàn)有的大多數(shù)大裝機容量的風力發(fā)電機大都處于待、停機 狀態(tài)，風機利用效率極低。在某些特殊條件下，甚至為了使風機隨時待機發(fā)電，還必須對風 機輸入控制電源，這使風機出現(xiàn)了負功率輸出狀態(tài)，極大降低了風能利用率。受到風力發(fā) 電機風輪結構的影響，現(xiàn)有風力發(fā)電機主要存在的以下問題1.啟動風速和額定風速均太 高，嚴重脫離實際情況。需研制適合大多數(shù)地區(qū)使用的風力機，其啟動風速和額定風速都要 很低；2.現(xiàn)有風輪的葉片細而長，實度極低，大部分從葉片之間的空隙漏走，風能沒有被充 分利用；3.風葉翼型設計不合理。當前使用最為廣泛的風輪葉片是根據(jù)直升機的旋翼結構 設計的。直升機的旋翼的結構設計是為了利用氣流提高其升力，但風輪葉片需要克服這種 力的作用，是相反的過程；4.多數(shù)風輪葉片扭轉角是固定的，不能適應不同的風速。但是在 實際應用中，風速大小是隨機的。因此風輪一般工作在非設計工作狀態(tài)，總體效率低，啟動 困難。
現(xiàn)有的偏距式葉片垂直軸風力發(fā)電機，葉片截面積增大，提高了捕風能力，降低啟 動風速。調整葉片傾斜角度可以調節(jié)風機旋轉速度。葉片截面積的增大可以大幅減小葉片 的長度，以致風輪葉片總重量大幅減少，能最大化地利用風能發(fā)電。占地面積少，全方向做 功，啟動快。
現(xiàn)有的偏距式葉片垂直軸風力發(fā)電機有三種方案1.在垂直軸上安裝葉片支架， 葉片以偏距形式安裝在葉片支架兩端，葉片由電機控制。順風時，控制使葉片豎直受風，把 風能轉化為葉輪的旋轉機械能。而在逆風時，控制使葉片呈水平位置，對風不產生任何阻 力。2.在垂直軸上安裝葉片支架，葉片以偏距形式安裝在葉片支架兩端。葉片支架上安裝 有90度單方向限位裝置，以使葉片單方向偏距不超過90度。任意方向來風時，葉片由于單 方向限位作用一邊保持原位，另一邊葉片與風向相同進行旋轉。3.在垂直軸上安裝葉片支 架，葉片以偏距形式在葉片支架兩端以90度夾角安裝葉片。在葉片支架上安裝最大擺動角 度為45度的限位裝置。任意方向來風使葉片支架一端的葉片擺動到水平位置；葉片支架另 一端的葉片在風力作用下擺動到豎直位置，風作用于豎直位置的葉片而使葉片帶動葉輪旋 轉；當豎直位置的葉片擺動到順風位置時，另一葉片支架的一葉片在風力作用下擺動到豎 直位置，繼續(xù)帶動葉輪旋轉。
但是，第一種方案中的葉片位置調整需要電機驅動旋轉，需要耗費電力，而且還增加了控制系統(tǒng)的復雜程度；第二種方案中的葉片在轉速時由于離心而不能可靠復位。以上 最后種方案，雖然實度比常規(guī)風輪大許多，捕風能力很強，但由于葉片自重，使得葉片由水 平到豎直的變化需要一定的風壓，因此特別是在風速很低的情況下，啟動比較困難。
因此，有必要開發(fā)設計出在風速很低的情況下更容易啟動的風力機。發(fā)明內容
為了克服現(xiàn)有風機的啟動風速高、風輪實度低，風能利用系數(shù)小、風輪風葉翼型和 扭轉角是固定而不能適應不同的風速、驅動旋轉需要耗費電力、葉片位置調整需要耗費電 力驅動電機旋轉，系統(tǒng)復雜，不能可靠復位等缺點，本發(fā)明提供了一種三角軟翼垂直軸偏距 式風力機。
為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用了如下技術方案三角軟翼垂直軸偏距式風力機，包括垂直軸、橫擔、輕質矩形透風網(wǎng)和輕質軟葉片；所述垂直軸豎直安裝在塔架上，可自由旋轉；3-6根等長的橫擔呈水平輻射狀對稱安裝于垂直軸上；在每根橫擔的外端下方豎直安 裝一輕質矩形透風網(wǎng)；在每個輕質矩形透風網(wǎng)的同一側面上安裝一片或者多片輕質軟葉片，輕質軟葉片呈直 角三角形，直角三角形的輕質軟葉片的斜邊沿輕質矩形透風網(wǎng)的對角連線固定于輕質矩形 透風網(wǎng)上，輕質軟葉片的兩直角邊不固定。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述輕質矩形透風網(wǎng)的骨架采用不銹鋼管或玻璃 鋼，骨架內采用不銹鋼絲或玻璃絲制作網(wǎng)。
作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，所述輕質軟葉片采用抗老化布料。
本發(fā)明的有益效果是①風輪起動風速小由于采用了輕質設計，很微弱的風就 能使順風輕質軟葉片隨風飄動而無阻力，而逆風輕質軟葉片遮擋在輕質矩形透風網(wǎng)上而獲 得較大的捕風面，輕質矩形透風網(wǎng)受到風壓，從而帶動垂直軸旋轉，所以風力機微風發(fā)電能 力強，啟動風速小，力矩大，適合地區(qū)廣，發(fā)電運行時間比例高；②設計簡單，成本低，狀態(tài)變 化過渡迅速，實用性更廣泛。
圖1為三角軟翼垂直軸偏距式風力機的立體結構示意圖。
附圖中1 一垂直軸；2—輕質軟葉片；3—輕質矩形透風網(wǎng)；4一橫擔。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1所示，三角軟翼垂直軸偏距式風力機包括垂直軸1、橫擔4、輕質矩形透風網(wǎng) 3和輕質軟葉片2。垂直軸I豎直安裝在塔架上，可自由旋轉。橫擔4為等長的3-6根，且 呈水平輻射狀對稱安裝于垂直軸I上，本實施例中，采用了 4根橫擔。在每根橫擔4的外端 下方豎直固定安裝一輕質矩形透風網(wǎng)3。
在每個輕質矩形透風網(wǎng)3的同一側面上安裝一片或者多片輕質軟葉片2(附圖中， 在每個輕質矩形透風網(wǎng)3上安裝一片輕質軟葉片2)，每個輕質軟葉片2呈直角三角形，直角三角形的輕質軟葉片2的斜邊沿輕質矩形透風網(wǎng)3的對角連線固定于輕質矩形透風網(wǎng)3 上，輕質軟葉片2的斜邊底端位于輕質矩形透風網(wǎng)3的外側邊底部，而輕質軟葉片2的兩直 角邊不固定。無風時，輕質軟葉片2自然下垂，輕質軟葉片2的一直角邊處于水平位置，另一 直角邊處于豎直位置。很微弱的風就能使順風輕質軟葉片2隨風飄動而無阻力，而逆風輕 質軟葉片2遮擋在輕質矩形透風網(wǎng)3上而獲得較大的捕風面，輕質矩形透風網(wǎng)3受到風壓， 從而帶動垂直軸I旋轉。之所以把輕質軟葉片2設計成在無風時自然下垂，兩直角邊中的 一直角邊處于水平位置，另一直角邊處于豎直位置，是保證輕質軟葉片2在斜邊的束縛下， 輕質軟葉片2在剛啟動時自然下垂展開，并且在正常運行中由逆風轉變?yōu)轫橈L狀態(tài)時輕質 軟葉片2還可以沿風向展開，從而進一步保證輕質軟葉片2在順風時的受風面最大。
輕質矩形透風網(wǎng)3的骨架可采用不銹鋼管或玻璃鋼，骨架內采用不銹鋼絲或玻璃 絲制作網(wǎng)；輕質軟葉片2可采用抗老化布料。由于采用輕質材料，很微弱的風就能使順風輕 質軟葉片隨風飄動而對風無阻力，而逆風輕質軟葉片處于豎直位置而獲得較大的捕風面， 其啟動風速小、力矩大；而且成本極低，狀態(tài)變化過渡迅速，實用性更廣泛。
最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較 佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本 發(fā)明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.三角軟翼垂直軸偏距式風力機，其特征在于包括垂直軸(I)、橫擔(4)、輕質矩形透風網(wǎng)(3)和輕質軟葉片(2)；所述垂直軸(I)豎直安裝在塔架上，可自由旋轉；3-6根等長的橫擔(4)呈水平輻射狀對稱安裝于垂直軸(I)上；在每根橫擔(4)的外端下方豎直安裝一輕質矩形透風網(wǎng)(3);在每個輕質矩形透風網(wǎng)(3)的同一側面上安裝一片或者多片輕質軟葉片(2)，每個輕質軟葉片(2)呈直角三角形，直角三角形的輕質軟葉片(2)的斜邊沿輕質矩形透風網(wǎng)(3)的對角連線固定于輕質矩形透風網(wǎng)(3)上，輕質軟葉片(2)的兩直角邊不固定。
2.根據(jù)權利要求1所述的三角軟翼垂直軸偏距式風力機，其特征在于所述輕質矩形透風網(wǎng)(3)的骨架采用不銹鋼管或玻璃鋼，骨架內采用不銹鋼絲或玻璃絲制作網(wǎng)。
3.根據(jù)權利要求1所述的三角軟翼垂直軸偏距式風力機，其特征在于所述輕質軟葉片(2)采用抗老化布料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三角軟翼垂直軸偏距式風力機，包括垂直軸、橫擔、輕質矩形透風網(wǎng)和輕質軟葉片；垂直軸豎直安裝在塔架上，可自由轉動，3-6根等長的橫擔呈水平輻射狀對稱安裝于垂直軸上，在每根橫擔的外端下方豎直安裝一輕質矩形透風網(wǎng)，在每個輕質矩形透風網(wǎng)的同一側面上安裝一輕質軟葉片。無風時，輕質軟葉片自然下垂；輕質軟葉片采用輕質材料，很微弱的風就能使順風輕質軟葉片隨風飄動而無阻力，而逆風輕質軟葉片遮擋在輕質矩形透風網(wǎng)上而獲得較大的捕風面，輕質矩形透風網(wǎng)受到風壓，從而帶動垂直軸旋轉；其啟動風速小，力矩大；且成本低，狀態(tài)變化過渡迅速，實用性更廣泛。
文檔編號F03D3/06GK103047080SQ201310021069
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權日2013年1月21日
發(fā)明者古亮, 陳新崗 申請人:重慶理工大學