專利名稱：百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風力機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種偏距式垂直軸風力機，尤其涉及一種百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風力機。
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、甚至地球環境的嚴重污染等。核裂變發電危險性高，核廢料污染環境、處理困難；利用核聚變能發電還不可行。而太陽能和風能是可再生能源，對環境沒有污染。因此，各國都大力開發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，現有的大多數大裝機容量的風力發電機大都處于待、停機狀態，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電，還必須對風機輸入控制電源，這使風機出現了負功率輸出狀態，極大降低了風能利用率。受到風力發電機風輪結構的影響，現有風力發電機主要存在以下問題:1.啟動風速和額定風速均太高，嚴重脫離實際情況。需研制適合大多數地區使用的風力機，其啟動風速和額定風速都要很低。2.現有風輪的葉片細而長，實度低，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，并且逆風阻力大，總體效率低，啟動困難。現有的偏距式葉片垂直軸風力發電機，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電。占地面積少，全方向做功，啟動快。現有的偏距式葉片垂直軸風力發電機有三種方案。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。以上各種方案下，葉片由逆風轉變為順風狀態時，葉片有一個由水平到豎直的突然轉變，會帶來較大的沖擊。因此，有必要開發設計出在風速很低的情況下更容易啟動的風力機。
實用新型內容為了克服現有風機的啟動風速高，風輪實度低，風能利用系數小，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，系統復雜，不能可靠復位等缺點，本實用新型提供了一種百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風力機。為了解決上述技術問題，本實用新型采用了如下技術方案:百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風力機，包括垂直軸、橫梁、輕質矩形透風網和輕質軟葉片；所述垂直軸豎直安裝在塔架上，可自由旋轉；所述3-6根等長的橫梁呈水平輻射狀對稱固定于垂直軸上，在每根橫梁的外端下方豎直安裝一輕質矩形透風網；在每個輕質矩形透風網的同一側面上安裝多個相互平行的輕質軟葉片；所述輕質軟葉片呈梯形或者三角形，梯形的兩腰或者三角形的一相鄰兩邊相互垂直；呈梯形的輕質軟葉片的底邊或者三角形的最長邊與輕質矩形透風網的對角線相平行并安裝在輕質矩形透風網上，呈梯形的輕質軟葉片的一腰水平布置。作為本實用新型的一種優選方案，所述輕質矩形透風網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。作為本實用新型的另一種優選方案，所述輕質軟葉片采用抗老化布料。本實用新型的有益效果是:①風輪起動風速小:由于采用了輕質和柔軟設計，很微弱的風就能使順風葉片處于豎直位置而獲得較大的捕風面，而逆風時隨風飄動而無風阻，所以風機效率高；②由于采用了輕質矩形透風網和輕質軟葉片組成的百葉窗結構設計，其實度大，風能利用率大，微風發電能力強，啟動風速小，適合地區廣，發電運行時間比例高；③設計簡單，成本低，實用性更廣泛。
圖1為百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風力機的立體結構示意圖。附圖中:I一垂直軸；2—輕質軟葉片；3—輕質軟葉片；4一輕質矩形透風網；5—橫梁；6—輕質軟葉片。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風力機，包括垂直軸1、橫梁5、輕質矩形透風網4、輕質軟葉片2、3和6。垂直軸I豎直安裝在塔架上，可自由旋轉。3-6根等長的橫梁5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根橫梁5。在每根橫梁5的外端下方豎直安裝一輕質矩形透風網4。在每個輕質矩形透風網4的同一側面上安裝多個相互平行的輕質軟葉片，本實施例中，在每個輕質矩形透風網4的同一側面上安裝輕質軟葉片2、3和6， 輕質軟葉片呈梯形或者三角形，梯形的兩腰或者三角形的一相鄰兩邊相互垂直；呈梯形的輕質軟葉片的底邊或者三角形的最長邊與輕質矩形透風網4的對角線相平行并安裝在輕質矩形透風網4上，并且呈梯形的輕質軟葉片的一腰水平布置，而其他邊不固定。無風時，輕質軟葉片2、3和6自然下垂而展開。輕質軟葉片2、3和6采用輕質材料，很微弱的風就能使逆風輕質軟葉片6隨風飄動而無阻力，而順風輕質軟葉片2、3遮擋在輕質矩形透風網4上而獲得較大的捕風面，輕質矩形透風網4受到風壓，從而帶動垂直軸I旋轉，當逆風輕質軟葉片6在變為順風軟葉片2、3時，在風的吹動下順著風向展開，保證在順風狀態時獲得最大的捕風面。輕質矩形透風網4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，輕質軟葉片2、3和6可采用抗老化布料，質量輕、捕風面大，實度大，其啟動風速小，力矩大，成本低，狀態變化過渡迅速，效率高，實用性廣。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風力機，其特征在于:包括垂直軸(I)、橫梁(5)、輕質矩形透風網(4)和輕質軟葉片； 所述垂直軸(I)豎直安裝在塔架上，可自由旋轉； 所述3-6根等長的橫梁(5)呈水平輻射狀對稱固定于垂直軸(I)上，在每根橫梁(5)的外端下方豎直安裝一輕質矩形透風網(4)； 在每個輕質矩形透風網(4)的同一側面上安裝多個相互平行的輕質軟葉片；所述輕質軟葉片呈梯形或者三角形，梯形的兩腰或者三角形的一相鄰兩邊相互垂直；呈梯形的輕質軟葉片的底邊或者三角形的最長邊與輕質矩形透風網(4)的對角線相平行并安裝在輕質矩形透風網(4)上，呈梯形的輕質軟葉片的一腰水平布置。
2.根據權利要求1所述的百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風力機，其特征在于:所述輕質矩形透風網(4)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。
3.根據權利要求1所述的百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風力機，其特征在于:所述輕質軟葉片采用抗老化布料。
專利摘要本實用新型公開了百葉窗梯形軟翼式垂直軸偏距風力機，包括垂直軸、橫梁、輕質矩形透風網和輕質軟葉片；垂直軸安裝在塔架上，3-6根橫梁對稱安裝于垂直軸上；每根橫梁的外端下方豎直安裝輕質矩形透風網，輕質軟葉片呈梯形或者三角形，梯形的兩腰或者三角形的一相鄰兩邊相互垂直，其最長邊與輕質矩形透風網的對角線相平行并安裝在輕質矩形透風網上，梯形的一腰水平布置。輕質軟葉片采用輕質材料，很微弱的風就能使逆風輕質軟葉片隨風飄動而無阻力，而順風輕質軟葉片遮擋在輕質矩形透風網上具有最大的捕風面，輕質矩形透風網受到風壓，從而帶動垂直軸旋轉，當葉片由逆風變為順風時，葉片順著風向展開，使得葉片在順風時獲得最大的捕風面。
文檔編號F03D3/00GK203050988SQ20132006275
公開日2013年7月10日 申請日期2013年2月4日 優先權日2013年2月4日
發明者古亮, 李山 申請人:重慶理工大學