[实用新型]一臂多叶垂直轴风力机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种垂直轴风力机，具体是指一种用多片小尺寸风叶来代替一臂单叶的大尺寸风叶、更好地利用风能、提高效率的一臂多叶垂直轴风力机。

背景技术

风力机是由风轮在风力的驱动下旋转从而将风能转化成动能的设备，常用于大中小型风力发电系统中。垂直轴风力机是现有风力机常见的类型之一，中国发明专利申请200710029767.7公开了一种叶片可摆动的垂直轴风力机，它包括风叶、风叶转轴、用于输出动力的风机转轴和安装在风机转轴上且可与风机转轴同步转动的风叶架，其中，风叶架是一个由上、下成对设置的至少三对叶臂和一对环形框架组成的以风机转轴为圆心的用于安装风叶的环形支架，每对叶臂均以风机转轴为圆心沿径向向外伸展，其外端与环形框架相连，其中心部竖向安装风机转轴，使风机在水平面上旋转，风叶则通过风叶转轴安装在风叶架之环形框架上，并沿风叶架的圆周均布，在环形框架上还安装有限定风叶摆动角度的摆角限位机构，它由挡块和限位块组成，其中，挡块位于风叶转轴与风机转轴之间的连线上，限位块则位于与挡块相对的风叶的另一边。风力机在任意水平风力的作用下，均能顺着风力方向，以风机转轴为界划分迎风区和逆风区两个区域，在所述两区域的风叶分别处于迎风和逆风两个相反作用的状态，使风叶在迎风区承受风能驱动风机转轴转动，风叶靠摆角限位机构限制其摆动的角度，迎风时叶片被风力吹动而摆动，直至靠在挡块上形成迎风面；当风叶随风叶架旋转到逆风区时，在风力的作用下摆靠到摆角限位块处，逐渐离开摆角限位块直至与风向平行，使风阻减至最小。其基本结构是风叶架上以风机转轴为圆心的安装风叶的同一转角径向上只安装一个风叶，即为单向单叶结构。其不足之处是：当风叶运行至逆风方向时，风力机虽然可以通过摆动风叶的角度来减少迎风面积，以降低逆风阻力，但由于其采用的是单向单叶结构，且通常因为要提高风力机的功率而将单片风叶的尺寸做得尽可能地大，导致风叶摆动的惯性也很大，因此，会造成风叶因惯性大而难以将风叶摆动到合适的角度，使得风叶仍须克服逆风阻力而消耗一定的能量，导致降低风力机的效率。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种用多片小尺寸风叶来代替一臂单叶的大尺寸风叶、更好地利用风能、提高效率的一臂多叶垂直轴风力机。

本实用新型的上述目的通过如下技术方案来实现的：一臂多叶垂直轴风力机，它包括风叶、风叶转轴、风机转轴、叶臂和风叶摆动限位机构，其中，风叶摆动限位机构由挡块和摆角限位块组成，其特征在于：叶臂是一端连接在风机转轴上，另一端以风机转轴为圆心径向悬臂伸出，在每一个叶臂上安装有两片或两片以上的风叶，每片风叶均通过竖向连接在叶臂上的风叶转轴而铰接在叶臂上，并由风叶摆动限位机构限制每片风叶的摆动角度。

使用时，由于本实用新型采用的一臂多叶结构，将传统的单向单叶的风叶结构做成二片或者多片小尺寸的多叶结构，即将现有技术的大尺寸单片风叶改为小尺寸的多片风叶组合，总体迎风面积基本不变，但却大大减小了单片风叶的摆动惯性。风力机在任一水平风向的风吹动下均可运转，如图8所示，风叶在迎风区(图示A区)被风力吹动而摆动，直至靠在挡块上形成迎风面，这时单个叶臂上的二片或数片的小风叶可相当于一片大风叶，承接风能的能力不会因每片风叶的尺寸减小而降低，从而推动风力机转动，这个状态一直持续到该叶臂进入逆风区为止。而处于逆风区(图示B区)的叶片在最初进入逆风区时，因风力的推动摆靠到摆角限位块处，使风叶的方向与顺风区的风叶方向类似，亦有利于风力机的转动；随着叶臂的转动和风力的作用，进入逆风区的风叶会逐渐离开摆角限位块直至与风向平行，使风阻减至最小。再加上每片风叶因风叶的惯性减小而能迅速转动到最小迎风面的角度上，因此，能更好地更充分地利用风能，明显地提高风力机的效率，使风力机在很小的风力作用下就能被推动并不断地转动。

本实用新型所述的风叶形状不限，可以是各种几何形状或者无规则形状，但优选矩形叶片形状，且竖向尺寸大于等于横向尺寸，有利于使风叶惯性进一步降低。

本实用新型还可以作进一步改进：为提高叶臂的强度和稳定性，可在叶臂的悬臂部增设至少一个环形框架构成风叶架；还可以是由上、下二层的叶臂和环形框架组成立体的环形支架，上、下对应的叶臂称为一对叶臂，风叶通过风叶转轴而竖向铰接在一对叶臂之间的空间处。

本实用新型所述的风叶架还可以制成板状结构，即叶臂与环形框架合为一个平板，风叶架的此种结构适合于小型的风力机，它具有比前述风叶架更好的强度和稳定性。

本实用新型中成对设置的叶臂可采用直臂结构，安装在同一对叶臂之间的多片风叶之间呈直线排列。