[发明专利]一种垂直轴风力机

说明书

技术领域

本发明涉及垂直轴风力机领域，尤其涉及一种垂直轴风力机。

背景技术

目前，垂直轴风力机主要有S型、Φ型以及H型三种结构型式。如图1所示，在H型垂直轴风力机中，包括转轴1、叶片2以及支架3其中，每一个叶片2和转轴1之间固定连接两个相互平行的支架3，转轴1下端固定连接支撑系统。

上述的三种垂直轴风力机都是由转轴下端固定连接的支撑系统实现约束。垂直轴风力机在运动过程中，风形成的水平力载荷会使垂直轴风力机整体向一侧倾倒，靠转轴下端的支撑系统进行约束，垂直轴风力机相当于一个悬臂梁，结构强度较难保证，很容易出现结构破坏或整体倾倒。

由于制造等原因，垂直轴风力机的每个叶片、支架重量不可能完全一致，而且重心并不均匀分布。因此，垂直轴风力机在运行过程中不可避免的出现振动、挥舞和摆动。对于Φ型垂直轴风力机，转轴的顶端与拉索相连，拉索再与地面相连，但拉索是较柔软的，只抗拉不抗压，同样容易引起振动。对于S型和H型垂直轴风力机，转轴的顶端悬在空中，无约束，振动、挥舞和摆动更容易产生。

对于中小型垂直轴风力机来说，其结构尺寸较小，支撑系统的强度和刚度容易保证，能使振动、挥舞和摆动在合理的范围内。但对于大型垂直轴风力机来说，其结构尺寸较大，支撑系统的强度和刚度设计困难，振动、挥舞和摆动剧烈，所以大型垂直轴风力机一直没有发展起来。

如何提高垂直轴风力机运动的稳定性，使垂直轴风力机实现大型化，是垂直轴风力机结构技术研究的重点之一。

发明内容

本发明实施例中提供了一种垂直轴风力机，可以提高垂直轴风力机运动的稳定性，使垂直轴风力机实现大型化。

一种垂直轴风力机，包括：

转轴1、叶片2、支架3以及固定架4；

其中，每一个所述叶片2与所述转轴1之间固定连接两个相互平行的所述支架3；所述叶片2的数量为至少二个；

其中，所述转轴1的下端固定连接支撑系统5；

所述固定架4包括至少二个塔架41，顶部支架42以及顶部支架43；

其中，每一个所述塔架41的顶端通过一个顶部支架42以及一个顶部支架43固定连接悬在空中的所述转轴1的顶端，而且所述一个顶部支架42、一个顶部支架43和所述转轴1的顶端之间构成直角三角形，所述一个顶部支架43和所述转轴1的顶端分别作为所述直角三角形的直角边，所述一个顶部支架43作为所述直角三角形的斜边；

其中，所述至少二个塔架41环绕布置在所述转轴1的周围，而且每一个塔架41和所述转轴1之间的距离大于每一个所述叶片2和所述转轴1之间的距离。

其中，所述悬在空中的所述转轴1的顶端具有设定长度。

其中，每一个所述塔架41的顶端与所述悬在空中的所述转轴1的顶端之间固定连接的一个顶部支架42和一个顶部支架43之间的夹角b的大小相等，且满足0°＜b＜90°。

其中，所述至少二个塔架41的顶端与所述悬在空中的所述转轴1的顶端之间固定连接的顶部支架42位于垂直所述转轴1的同一水平面上。

其中，俯视时，每一个所述塔架41的顶端与所述悬在空中的所述转轴1的顶端之间固定连接的一个顶部支架42的投影和一个顶部支架43的投影重合。

其中，每一个所述塔架41的顶端与所述悬在空中的所述转轴1的顶端之间固定连接的一个顶部支架42的尺寸相同；

每一个所述塔架41的顶端与所述悬在空中的所述转轴1的顶端之间固定连接的而且和一个顶部支架43的尺寸相同。

优选地，所述叶片2的数量与所述塔架41的数量相等。

优选地，每一个所述支架3的横截面呈前凹后尖形状。

优选地，每一个所述支架3的表面铺设线条型的整流蒙皮。

优选地，每一个所述塔架41尺寸相同，且每一个所述塔架41的截面为梯形。

本发明实施例中，垂直轴风力机的转轴1的下端固定连接支撑系统5，由支撑系统5进行下端约束；而悬在空中的转轴1的顶端与固定架4的顶部支架42和顶部支架43固定连接，由固定架4进行上端约束；从而实现对垂直轴风力机上下两端的约束，可以减少垂直轴风力机振动、挥舞和摆动等情况发生，从而可以提高垂直轴风力机运动的稳定性，使垂直轴风力机实现大型化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有一种H型垂直轴风力机的结构示意图；