[发明专利]可变距垂直轴风力机

说明书

本发明涉及垂直轴风力发电机中起风能转换作用的风力机，通过改变阻力 型叶片的旋转半径，提高了垂直轴风力机的起动性能、风能利用系数和动力性 能，减少了超、失现象。

背景技术

现有垂直轴风力机主要有2种类型，1种为阻力型风力机(其叶片称为阻力 型叶片)，另1种为达里厄型风力机(其叶片简称为帆形叶片)。阻力型风力机 自起动转矩较大，但高速性系数及风能利用系数较低；达里厄型风力机高速性 系数及风能利用系数较高，但不能自起动，2种类型风力机特点和缺陷都很明显。

发明内容

为了克服传统垂直轴风力机的缺点，本发明通过在达里厄型风力机上增加 阻力型叶片，该阻力型叶片可沿径向移动，根据需要移动到不同的位置，起到 起动、高速牵引、制动等作用。

附图1是本发明的主、俯视原理示意图。

本发明所属的风力机其核心结构主要由帆形叶片、阻力型叶片及控制机构、 上下横梁和起支撑、传动作用的中轴等组成。在风力作用下风力机绕中轴旋转 把风能转化为机械能，其中阻力型叶片在风力机的横梁上可沿径向移动，在不 同的位置起到起动、高速牵引、制动等作用，以提高风力机的起动性能、动力 性能和风能利用系数，这是本发明的核心。

本发明的目的通过以下技术方案实现：帆形叶片和阻力型叶片的个数一般 都为2个(也适用于更多叶片的风力机)，帆形叶片固定在横梁外端，阻力型叶 片利用滑轮等方式可在横梁上径向移动，并根据需要通过控制机构使其停在合 适的位置，整个风力机绕中轴轴线转动，把风能转化为机械能并带动发电机发 电。在风力机开始转动并带动发电机发电之初，由于帆形叶片不能自起动，更 不能带动整个风力机转动，此时阻力型叶片起着动力源作用，在风力作用下它 可带动整个风力机绕中轴转动，为增大力臂和起动力矩，此时阻力型叶片一般 离中轴较远(靠近帆形叶片)，如图1中主视图所示的起动位置。由于阻力型叶 片的高速性系数(尖速比)较小，且起动之时叶片的旋转半径(即力臂)较大， 此时风力机转速是比较小的，风力机还不能正常发电。在相同风速下要使阻力 型叶片在较高转速中能继续发挥牵引作用，就得减小其旋转半径。同时在达到 一定的起动转速后，帆形叶片具有了一定的牵引力，由于帆形叶片的高速性系 数大于1，它有带动整个风力机往更高转速转动的趋势，而阻力型叶片高速性系 数小于1，如果不减小阻力型叶片的旋转半径，阻力型叶片不仅不能带动风力机 更高速转动，而且可能会阻碍帆形叶片的牵引。

因此，起动后阻力型叶片应在其控制机构的作用下向中轴移动，其叶片小 部分超过中轴，如图1中主视图所示的高速牵引位置，形成比一般阻力型风力 机具更高风能利用系数的旋流式垂直轴风力机。

在风力机需停机、减速时，阻力型叶片可继续移动，当叶片的中心超过中 轴轴线时，阻力型叶片将起到制动、减速的作用，并且超过部分越多制动力距 就越大。同样道理，当风速变化时可以通过适当的控制使阻力型叶片处在合适 的位置，实现风力机过、失速控制。

由此，本发明通过合理地控制阻力型叶片的相对位置，可提高垂直轴风力 机的起动性能和风能利用系数，改善风力机的动力性能。