[实用新型]一种垂直轴旗式风力叶轮

说明书

技术领域：

本实用新型涉及一种发电机部件，特别涉及一种风力发电机的叶轮。

技术背景：

随着煤炭、石油等资源的减少和环境保护的意识的强化，清洁能源的开发利用就显出愈来愈重要的前景和价值。风力作为一种可再生的清洁能源，日愈受到了国家和社会的重视。风力发电技术及产品的开发、应用也就体现出愈来愈重要的社会价值和市场前景。尤其是低成本、高功率的风力发电产品，还被国家列为重点开发项目。随着各种形式的风电产品不断出现，垂直轴风力发电机作为一个新兴的风力发电产品，较传统的水平轴风力发电机产品来说，有着不可比的优势。它是使风力发电走向低成本、高功率的一种更有效的方式。垂直轴风力发电产品，在我国还处在初期阶段，风力发电的高成本、低功率是制约风电产品走向市场的主要因素之一，而作为一种风电产品要走向市场，它就得体现出低成本、高功率的优势性；就应该具备从制造、安装、应用、维护和使用等各方面的综合性能上，体现出不可比拟的优越性。

发明内容：

本实用新型的目的旨在于克服现有技术的缺陷，提供一种从制造、安装、应用、维护和使用均非常方便的垂直轴旗式风力叶轮。

本实用新型所述的垂直轴旗式风力叶轮，包括旋转中心轴、次轴、上框架、下框架和叶片，上框架和下框架的一端通过次轴固定连接，上框架和下框架的另一端与旋转中心轴固定连接构成叶片框架，4-12个叶轮框架分别绕旋转中心轴等距排列，叶片垂直于地平线，叶片与次轴为转动连接。

本实用新型所述的垂直轴旗式风力叶轮，在叶片框架内有平行于旋转中心轴的限位杆。所述的叶片为平面型。

本实用新型所述的垂直轴旗式风力叶轮，作为一种把风能转化为机械能的新的机械系统组件，与其它风力叶片相比，有着许多优点。叶轮的整体结构如图1所示。垂直主轴为旋转中心轴，在其侧面通过固定在主轴上的上、下框架，均匀、对称地分布有4-12根平行于主轴的次轴。平面型叶片垂直于地面，与次轴转动连接，可围绕次轴在水平面360°旋转，形状象旗帜和旗杆，故把该叶轮命名为旗式叶轮。在每组次轴叶片与主轴间的框架上，添加一根活动杆，也可以采用别的限制方案，如：直接在次轴上设置与活动杆作用相同的办法，并可沿框架在水平方向内外移动，作为工作和停车的控制器。次轴叶片在风中的动态运动，决定了该叶轮的工作模式。水平面旋转的叶轮，指定为逆时针旋转，在风力作用下，进入顺风旋转半圆周，如图2所示，图中箭头为风向线，在叶轮的下半周，受风半圆周内的所有次轴叶片都能受活动杆的约束，以平面垂直与风向，以迎风的方式转换风能而获得风力，通过框架对主轴产生扭力输出；进入逆风半圆周，如图2所示的上半周内的所有次轴叶片先经过自由逆时针翻转，然后在自由旋转的条件下，象随风的旗帜，以平面平行于风向，一顺风的方式顺风而动，把逆风条件下的阻力自调到最小。这样一来，形成了顺风区所有次轴叶片的最大阻力，达到转换风能的目的，而逆风区所有叶片均处于顺风的最小阻力状态下，达到减少能耗的目的。这也是有别于其他风力叶片的显著特点，它不需要风标的附加力和传动件就能自调风中姿态以顺应风向，使结构大为简洁；采用的平面型旗帜式叶片，在面积上可以做得很大，获取的风力，其输出的主轴扭力也就远大于其它叶片，具备了实现大型风力发电设备的有利条件；该叶轮还有一个特别技术，当很小的外力把活动杆移向主轴位置时，由于次轴叶片处在不受旋转约束的自由态，使顺风区、逆风区都以最小风阻、受力平衡而停止旋转，实现无外力停车。这是一个别的叶片所不具备的新技术，对于维护、保养设备，对于故障和事故中的叶轮停车，提供了非常合理的停车环境；同时，对于超限风速，如台风、飓风等发生的情况，还能通过对风速、转速离心力和叶片受力超限等办法的测量，使叶轮实现主动停车，最小风阻就是保护设备的最佳方案。

总之，该叶轮独特的工作模式和控制模式，使垂直轴风力叶轮能以大面积平面转化风力；使风力叶轮的控制技术更合理、更有效。其以结构更简单、输出扭力更大、无外力也能停车、自我防护能力更强等许多优点，提高了该叶轮的性价比和使用价值。是构建各型风力发电机、尤其是大型风力发电机的优选组件之一。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图中，1-旋转中心轴，2-次轴，3-叶片，4-限位杆，5-上框架和下框架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明，但不限于实施例。

实施例1