專利名稱：可調槳距、自啟動垂直軸風電機組的制作方法
可調鄉巨、自啟動垂直軸風電l^且 本發明是一種用于風力發電系統的可調鄉巨、自啟動垂直軸風電機組。
目前，國內夕卜M^發電主^S鵬均為水平軸Mi7發電WM，必須有對K^統(i^t系統)，^S省 去魏齒lfefi又帶來了大餅狀發電機弓胞的塔影5鵬。最后，國內夕卜對垂直軸發電拋且的研究尚存在一 些誤解，如不能調鄉巨、不能自啟動等。
本發明的目的是itt共一種可調鄉巨、自啟動的垂直軸風力發電t形且，它充分，了垂直軸風力發電
豐腿的優點，取消了m^統和^i齒 6ffi，還可以將笨重的豐;u^至哋面(也可留在i鞭)，從而， 掛共一種g先可在陸地、也可在銜K (近海)的造價相對較低、管理相x寸較易的風力發電inia。 本發明的目的是這樣實現的:風力發電講的是m槳葉的相對;n^，等于wi減去槳葉的旋^2度，
禾,相對3I^4行分析由于槳葉作圓周運動的方向時時在變^陷入十分，的數學計算中。而分別考慮
Mji和槳葉圓周運動，由，度弓胞槳葉截面^K~一葉素的空氣動力學分析得出只有弧形截面的槳葉
S3S合垂直軸離，因為它軎鎳升力形和阻力形優點并用，最大P艘i魅,風能，所以能誠^M下的 自啟動。而細弧形葉素，4蝶葉能做細做長，它根杯同于以往垂直軸風電t^且o型、w型、h型、n
型和s型等所有機型的槳葉。同時，弧形葉素細長的槳葉從中心(■)處向空間均勻輻射分布，構成
了本發明的核心。這不僅不同于目前所有的風電豐;ii且，而且可以ita手動或自動控制改，葉攻角，即 改鄉BI6S合艦的變化，提高風能利用率，且能在切出Mii下m^AU:作狀態改^J女角而輔助停車。 垂直軸m的si:皆效果是不，塔影 ，。可設計出適合M^,慢的直接驅動的多極發電機， 這種發電機是大餅狀的，但因為"餅"面是平行于風向的，所以沒有塔影 她。因此，省去了'魏齒輪 箱，也省去了m^統。在陸上時，還可以將發電in^ttJ:。 itk^卜垂直軸Mij發電mm統的重力是支
在iiLh (止推軸承上)，而7K辨由是支在前后兩M由承上。前者平衡的設計和安^B者要容易得多。^i^M,本發明由于采取垂直軸和flW^以滅葉從賺向空間鵬驗，觔發龜取完全可 以自啟動，也可以調節鄉巨，同時，可以相綱^t柳管SM奢費用。
圖1.為垂直軸M^槳葉上一點的岡速v、 ,n、圓周運動^gu^tiigw的示意圖。 圖.2 .為葉素効的空，力學分析圖。
圖3為槳葉m^m圖。
圖4為lfel^圖/，圖。
圖5為2纖w調iiig、自啟動垂直軸風imn縱咅靦構造圖。
圖中，l上槳葉，2下槳葉，3輪轂，4糊，5發電鵬子，6發^m^子，7止鄉承，8剎車系 統，9伺服電機，10^!服柳繊，ll伺服柳電源引出aS解，12mS引出滑環，13伺服獻ili 鵬輪，14葉柄從^m&， 15槳Bt^雷系統，16.1-16. 5槳葉 ， 17槳葉-葉柄從^^縫接板。
從圖1可以看出，^tm上的某點^ttO旋轉，織n為圖中順時針，P誠v從圖中下方向上吹， u^^作圓周運動的^S， ^j"該點的ffi^繊w=v—u ，圖中，I、 II、 III、 IV標J^誠v不變圓 周運動J^M為l/2v、 v、 3/2v、 2v時對應的相對^w。顯然w^自點在圓周上的^^不同而大不一 樣，因而各點的受力及其鄉(如糊鄉、升力還是阻力等)姬一樣，{踐，分別分豐廠Tv禾Pu^葉素 的空氣動力報性，卻能^^很娥方便。從圖.2. (A) (B)可以看出，贈取化和~01的攻角， 圓周運動的^IS u ，其空，力學分析，所得到的升力F，，正攻角(+a)時，勘方向分量，是與+u 方向相反的，而負I魏時，是與+u方向一致的。所以，在垂直軸助發柳中，槳葉的葉素只有 取負功角時，t^^PJJ^tait的切向力。而當 只^1作用時，由于葉素在圓周的不同位置，風 的方向不同。所以如設,不動，貝ijm自四面八方，從圖'2 (C)可以看出，只有弧形葉素，才能 既得到升力W^，又lfe^P膽力的反作用W^動(即風Wm動)。圖.2 (C)中，A、 B、 C方向的 風穀幗弧fWW鵬，Otll與l臓反作用而向ffi^t。所l^發明能在艦下啟動，如同杯形WI計 (魏面是W)在鵬中，也t6^i^]—樣。
有了上面的分析， 可以考慮湘對風速w=v-u 。首先，由vm出既可以mij較^;的升力由可以辭UI^:阻力的反作用力M3/iy^m以及該,時對Mil的攻角的角度范圍，然后^S個范圍內選取圓 周運動的負緣i^5i(^iil將，也可^iffii^^。而往fe^ffilz:者的結合(特別JMi風
洞微)來iJI^A滿翻i^m的。
圖3中，16.卜16.5表明贈的,不一樣，其下弦并不平行，說明槳葉有一定扭角，以適合相 同的旋轉判5B^相對m的大小和方向的不同。圖中15為槳t^t^雷系統，包辦尖的鍋導雷片和槳葉 中線的導電電纜，fg^雷引導至l^^0，油，《iSAife。
圖4微為^C體，(A)為縱剖面，只畫了新l對應的部分(槳nt2與其平販[^l直)。fe) 為mi湎，呈圓形。中央為伺服*^9，它ii^湖艮^ai繊輪i3和ffi從^i^輪i4的嚙合，可同
步改變4^葉的I她C)。伺服^F工作時，與四4^葉^^^4和發^M^子5"^^J。 而伺服電機與4嫂葉之間的齒輪縣，也保證了它們的+§^#止。17麟葉和ffi從^Mfei^fe
來，同時，XMM:M^與f6I^TO， t^f^^t
圖.5為本發明的^JI例。圖中，下槳ftt2畫的，線，用意是表明它并TO圖中的位置，而是在
與圖中紙面垂直的位置。當m&i卿^l切入Mii (3.5^/秒)時，槳nfM^3糊,和發電
tn^5同步糊，臘刊發出三相交流電。7為ltl^C， 8為剎車系統。槳葉葉亂,為400默，槳 葉峰L2為3800絲，槳葉根部寬d,為480絲，葉尖寬ch為150絲，葉根中鵬為60就，從葉根 逐漸麟到葉她其中鵬為12絲，葉柄直徑為200*^。槳葉材料為復合有鵬料，翻濕鄉 融術制乍。f6i^裕為520^t,高270就。賺糊4長11000^，因考慮艦MJI^的偏心轉 艦糊的周^t，和由此弓胞的槳葉驗、^fD^總，^M35絲厚夕裕為260絲的鋼 管。最后，轉軸的外面3131軸^ffl衍架效(圖中未畫衍架)，其設計和^^i^^活，造價也是各 種加固方法中衝氐的。
權利要求
1.本發明為一種可調槳距、自啟動垂直軸風力發電機組，其特征是槳葉截面由兩條曲線構成，一條為普通流線型，另一條為凹入的弧形。
2. 根據權利要求l戶皿的可調鄉巨、自啟動垂直軸風力發電豐/ll且，，征是四片槳葉從,向 空間均勾輔射，即兩片卿0度夾角斜向上，另兩片也成90度夾角而斜向下，兩片斜向下槳葉 組成的平面與斜向上兩片組成的平面垂直。四片槳葉與垂直于地面的轉軸的夾角均為45度。
3. 根據權利要求l所述的可調鄉巨、自啟動垂直軸風力發電^i且，，征是槳葉的葉柄在, 內i!3i伺月艮電機可以調整它們的鄉巨。
4. 根據權利要求l所悉的可調鄉巨、自啟動垂直軸風力發電mi且，，征是JxU^直接驅動發電 機。
全文摘要
本發明是一種用于風力發電系統的可調槳距、自啟動垂直軸風電機組。目前，國內外風力發電主流機型均為水平軸風力發電機組，必須有對風系統(偏航系統)，要想省去變速齒輪箱又帶來了大餅狀發電機引起的塔影效應。最后，國內外對垂直軸發電機組的研究尚存在一些誤解，如不能調槳距、不能自啟動等。本發明的目的是提供一種可調槳距、自啟動的垂直軸風力發電機組，它充分發揮了垂直軸風力發電機組的優點，取消了偏航系統和變速齒輪箱，還可以將笨重的機艙移到地面(也可留在塔頂)，從而，提供一種既可在陸地、也可在淺水(近海)的造價相對較低、管理相對較易的風力發電機組。
文檔編號F03D7/06GK101315060SQ20071004132
公開日2008年12月3日 申請日期2007年5月28日 優先權日2007年5月28日
發明者強 方 申請人:強 方