性帆，受風力作用，主風葉和剛性帆產(chǎn)生旋轉力 矩。輪轂下端連接主軸，主風葉為翼形，翼形方向相反，二葉片以軸為中心對稱分布。受風力 作用，兩風葉在同方向的風中產(chǎn)生相加的力矩，兩力矩形成共同的驅(qū)動力推動渦輪機旋轉。
[0032]按以上分析,AerogeneratorX設計在取得省略主軸優(yōu)越性的創(chuàng)新點上確實可圈可 點，有顯著進步。但是也應該看到，在克服一個缺點的同時，另一個缺陷又冒了出來，那就是 風葉的懸臂梁結構又重新出現(xiàn)在新設計中，這就又重復了水平軸風葉的懸臂梁結構，復現(xiàn) 了強度剛度低這一大缺陷。
[0033] 本發(fā)明[3是在法英兩國技術成果的基礎上所作的系統(tǒng)改進，首先采用雙臂達里厄 風機結構，以克服其懸臂梁結構的缺陷，創(chuàng)造出一種更堅固高效實用的超大型垂直軸風力 渦輪機。雙臂達里厄風葉，就是將原有的單臂風葉改變?yōu)殡p臂風葉。雙臂的近端連接于短 主軸，形成牢固的單三角形結構。
[0034]單三角形結構達里厄風機的下葉片和上葉片在遠端相連接，連接的方式可以采用 特制的連接件的永久性固定連接方式，也可以采用在二葉之間接觸平面上的緊固件可拆卸 連接方式。上下葉片以雙臂風葉的結構形式連接后，可以相互依靠支撐以增加強度剛度， 克服單端連接懸臂梁結構的缺陷，兩葉片的近端則連接在主軸（1)的下端和上端，成三角 形相互支撐的態(tài)勢。整個風機有兩片雙臂風葉，每個雙臂風葉有上下兩張葉片，包括葉片 及其作為遠端連接件的端部〇葉片都為翼型，都可通過升力獲取風中的動能，端部〇葉 片有如單獨的連接件，其尺度相當于一個百kw級的〇型二葉片達里厄風機，但由于其遠 離軸心，力臂長，力矩更大，所以功率可增加到近kW級的水平。從圖中可以看出，所設計 的風葉由單片改為雙片后，恢復了基本達里厄風葉的強度剛度，既是對水平軸風機懸臂梁 結構的改進，同時達里厄風機的長主軸也大為縮短，可見，本改進既克服了水平軸風機或 AerogeneratorX設計葉片懸臂梁結構強度剛度不夠的缺點，又克服了達里厄〇型風機長 主軸晃動和制造成本高的缺點。
[0035]分析AerogeneratorX設計，其葉片長度約在226米，這么長的葉片，可采用大型飛 機機翼的制造方法，在工廠里分段制造后，運抵現(xiàn)場拼接成為一體，也可在現(xiàn)場按建筑施工 的方式，在平地上制造整體骨架建造，然后覆蓋蒙皮成型后，吊裝就位。
[0036] 雙臂達里厄風機的上下葉片可以采用特制的連接件的永久性固定連接結構，也可 以采用在二葉之間接觸平面上的緊固件可拆卸連接結構。
[0037] 為解決達里厄風機起動力矩不足的問題，本發(fā)明又在軸心處增加S型風葉風機。S 型風葉風機又稱薩沃紐斯型（Savonius)垂直軸風機（3)，具有部分升力，但主要還是阻力 型，薩沃紐斯裝置有較大的啟動力矩，在本發(fā)明的短主軸雙臂達里厄風葉結構軸心區(qū)增加S 型風葉，可有效解決垂直軸風機的起動問題。
[0038]薩沃紐斯風機總成（3)，包括了上端固定架（11)、下端固定架（12)和二個半圓柱 形葉片；薩沃紐斯風機安裝在軸心處，二個半圓柱形葉片反向?qū)ΨQ布置、分列在主軸（1)兩 邊，并牢固植入兩端固定架；葉片與主軸間留有足夠間隙，以使進入半圓柱內(nèi)的風流能自由 流出。
[0039] 增加薩沃紐斯風機有三個原因，第一個原因是需要解決達里厄垂直軸風機的起動 力矩不足的問題，第二個原因是需要克服二葉片達里厄風機在轉動過程中力矩的大幅波動 問題，第三個原因是為了增加機組總功率。
[0040] 由于二葉片的達里厄風機結構，在風向風速一定時，渦輪機運轉過程中由風能所 產(chǎn)生的旋轉力矩是隨葉片與風向所處角度位置而不斷變化的，當風機的葉片中軸線與風向 垂直時，力矩最大；當風機的葉片中軸線運轉到與風向平行位置時，渦輪機所產(chǎn)生的力矩最 小，也就是說，在該位置時，起動力矩也幾乎為零。對薩沃紐斯S形葉片而言，S形葉片風機 也存在運轉過程中由風能所推動的旋轉力矩不斷變化的情況，但當雙臂達里厄風葉與S風 機葉片的對稱軸成直角安裝、位置相互交錯布置時，即在雙臂達里厄風葉由風推動的力矩 為最小位置，恰好是S形葉片風機風推動力矩最大位置；同理，在雙臂達里厄風葉風機風推 動力矩最大位置，恰好是S形葉片風推動力矩最小位置。也就是說，二者的對稱軸相互垂直 且力矩方向一致時，就能使二者在同一風向下產(chǎn)生的力矩方向一致，且達到最佳的豐歉互 補效應，能使渦輪機系統(tǒng)的總推動力矩趨于穩(wěn)定和平衡。雙臂達里厄與薩沃紐斯復合風機 平視結構簡圖見圖3。
[0041]本發(fā)明對雙臂達里厄風機所做的進一步改進，是為進一步提高其強度剛度，方案 是將由上下風葉和主軸構成的單三角形結構，改變?yōu)橛蛇_里厄風機的上下風葉、薩沃紐斯 風機的上下端固定架和主軸構成的雙三角形結構。其具體結構為，雙臂達里厄風機的遠端， 由上葉片（22)通過端部〇葉片（21)連接下葉片（23)而成為一個整體風葉，而雙臂達里 厄風機的葉片近端連接為，其上葉片（22)連接于薩沃紐斯風葉的上端固定架（11)，其下葉 片（23)則連接于薩沃紐斯風葉的下端固定架（12)，而且他們的連接點也是相互交錯的，即 如果他們的上葉片（22)連接于薩沃紐斯風葉的上端固定架（11)的一條對角線，則他們的 下葉片（23)連接于薩沃紐斯風葉的下端固定架（12)的另一方向的對角線上。這樣就使得 主軸（1)、牢固連接于主軸的兩塊固定架（11和12)和上下葉片（22和23)，構成具有堅固 結構強度的雙三角形的結構，即每一張達里厄風葉，通過上下葉片、固定架和主軸組成的一 體結構，在水平投影和垂直投影中都呈現(xiàn)三角形狀，雙三角形結構比單三角形結構有更大 的抵抗風推力的結構強度。
[0042]本發(fā)明的雙臂結構反映在水平投影和垂直投影面都呈現(xiàn)穩(wěn)固的三角形結構，這樣 一種結構能有效抵抗來自垂直方向和水平方向的外力作用，降低葉片應力和形變。例如，水 平面投影的三角形結構可以抵抗風推力影響，增加風推力下的結構強度，而垂直面投影的 三角形結構可以抵抗葉片重力影響，所以說，本發(fā)明的作為主力產(chǎn)能的雙臂雙三角結構達 里厄風機具有比現(xiàn)今任何一款傳統(tǒng)水平軸渦輪機或垂直軸渦輪機高得多的結構強度和剛 度。在高結構強度的基礎上，就可以擴展風力發(fā)電機的工作風速范圍，例如，可以把渦輪機 的切出風速從一般的15~20米/秒提高到20~25米/秒，甚至25~35米/秒，從而擴 展渦輪機的產(chǎn)能風速范圍，從高風速風中獲取更大的能量。
[0043] 圖3和圖4就是本發(fā)明所改進的雙臂雙三角形風葉達里厄與薩沃紐斯復合風機平 視和俯視結構簡圖。
[0044] 圖3中，發(fā)電機（5)安裝在基礎（6)上，主軸（1)通過上下軸承自由轉動，軸承座 安放在軸心（10)上，軸心埋入底座或基礎。如果采用無齒輪箱直驅(qū)方案，則主軸（包括渦 輪機軸和發(fā)電機軸）為一體結構。
[0045] 圖4為改進的雙臂達里厄與薩沃紐斯復合風機俯視結構簡圖。簡圖為去除上端固 定架所能觀察到的結構。從圖4中可以分析得出，如果風從水平方向吹入，則達里厄風機所 獲得的力矩很小，但是薩沃紐斯風葉所產(chǎn)生的力矩很大；如果風從垂直方向吹入，則達里厄 風機所獲得的力矩很大，而薩沃紐斯風葉的力矩可能最小。因此，薩沃紐斯風機與達里厄風 機的對稱軸相互垂直安裝并且使二者在同一風向下產(chǎn)生的力矩方向一致，以達到最佳的產(chǎn) 能互補效應。安裝應使薩沃紐斯風機與達里厄風機各自產(chǎn)生最大力矩或最小力矩的風向角 相互交錯，例如，在0°或180°方向的風可使薩沃紐斯風葉產(chǎn)生最大力矩，而90°或270° 方向的風則可使達里厄風機所獲得的力矩最大。二者的對稱軸相互垂直且力矩方向一致 時，就能產(chǎn)生最佳的互補效應，能使渦輪機系統(tǒng)的總推動力矩趨于穩(wěn)定和平衡。
[0046] 圖5為幾種薩沃紐斯風機S形葉片形狀圖。S形葉片形狀對于薩沃紐斯風機的截 風效率、運行轉速有很大影響。圖5僅為S形葉片的結構形狀的幾種簡要例子，不代表全部 可能的設計案例。由于S形葉片的大小和形狀的產(chǎn)能效率，將決定該種渦輪機能從風動能 中所轉化為機械能的數(shù)量，所以其設計的要求很高。特別是形狀，在一定的材料成本基礎 上，應該根據(jù)空氣動力學設計計算出S形葉片形狀和大小，設計計算水平的高低至關重要， 首先要考慮他們所受到的風推力，推力越大，所獲風能也大，其次考慮風阻力，通常如果一 邊葉片受到風推力，則另一邊葉片必定受到風阻力，二者之差才能形成驅(qū)動力矩。最簡單的 葉片形狀是半圓柱形，如圖5a)所示，半圓柱形葉片可以用最省的材料得到最大的風推力， 但其風阻力也很大，所以并不是最理想的葉片形狀。圖5b)為橢圓柱形或流線柱型葉片，由 于流線柱型葉片的風阻力較小，但風推力卻與流線形狀無關，所以其風推力與風阻力的差 值增大，截風能力優(yōu)于半圓柱形。圖5c)為不對稱邊形的S形葉片，利用不對稱邊產(chǎn)生的升 力，可以更多地增加S形渦輪機的升力力矩，提高風能轉化效率。由于S形葉片兼具阻力型 和升力型的兩種不同類型的產(chǎn)能特性，所以通過理論和實驗，可以設計出多種形狀，本發(fā)明 只能配合10WM大型機組的需要，舉出三種形狀的實例，不可能概括更多種類形狀。
[0047] 關于S形葉片的上下端兩塊固定架，圖4中所標示的是長方形形狀，在圖5中顯示 為三種不同的形狀，例如，圖a)和圖c)為橢圓形，而圖b)為根據(jù)特定S形葉片的不對稱柱 形，其材料成本最低。當S形葉片的形狀和位置確定后，就可設計出固定架的確實形狀，處 于節(jié)約材料、減輕整機重量的目標，固定架也可采用其他結構件，例如非整塊的固定架。
[0048] 由于固定架不單是薩沃紐斯風機S形葉片