[实用新型]垂直轴旋转钢筒多叶片风力发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电机，具体是一种垂直轴旋转钢筒多叶片风力发电机。

背景技术

随着国民经济的迅猛发展，能源短缺已经成为一个日趋严重的问题，风能开发、发展风力发电是当前能源工程备受关注的研究课题。众所周知，风能存在于自然界，它是由太阳辐射热所引起的，太阳能照射到地球表面，引起地球表面受热不均，产生温差，引起大气的对流而形成风。风是流动的空气，它有速度，有密度，所以含有能量，风是取之不尽的清洁能源，但是风能分布的随机性很强，没有特定规律，在不同地区，不同季节，不同时段的风力都不相同。由于自然风能的不稳定性，给在风电转换中需要转速稳定的发电机带来了很大的困难，成为风电发展的主要技术障碍。

目前风力发电机有两种结构形式，一种是水平轴风力发电机，另一种是垂直轴风力发电机。水平轴风力发电机风车的旋转轴是水平放置，风车叶片是上下在一个立面上旋转，叶片的旋转平面是与来风方向相对的，这种水平轴风力发电机是当前风力发电的主要机型，发展时间长，结构比较成熟。当然这种水平轴风力发电机也存在它的缺点：叶片在旋转时产生较大的气动噪音，对环境构成严重的声污染，需要偏航机构来保证叶片方向，这种水平轴风力发电机的技术要求和工程造价都很高，安装和维护难度都很大。垂直轴风力发电机的形式是风车的旋转轴与水平面垂直，风车以垂直轴为中心水平旋转，它的优点是：运转噪声小，制造简单，工程造价低，安装、维护容易，可适应任何风向，但是这种垂直轴风力发电机的风车由于是水平旋转，风车上的叶片每转一周都经过一次顺风和一次逆风，当叶片在顺风一侧时，自然风吹动叶片旋转把风能转化成机械能，当叶片旋转到逆风一侧时，叶片与风向产生相对运动，这时机械能又被大量的损失掉，从而造成垂直轴风力发电机风能转化率低的特点，所以目前垂直轴风力发电机发展缓慢。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种风能转化率高的垂直轴旋转钢筒多叶片风力发电机。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种垂直轴旋转钢筒多叶片风力发电机，包括钢筒、中轴和叶片，中轴通过轴承与其外部可旋转的钢筒联接，叶片安装在钢筒的柱面上，所述钢筒的直径大于1m并且小于4m，所述叶片端部与叶片端部之间、叶片端部与钢筒端部之间通过钢筋联接，使叶片相互联接成受力更好强度更高的空间格构，避免叶片被风吹断。钢筒的高度可按设计功率要求及叶片的数量确定。旋转钢筒的作用在于：把吹向中轴部位的自然风导向装有叶片的外围部位，增加叶片前面的风压和两叶片间空挡的风速，达到提升叶轮转矩的目的；另外，钢筒的直径增大、加长，在其周围可以安装更多的叶片和增大在风垂直方向上的投影面积，从而提高风能的利用率。

所述叶片水平、分层安装在旋转钢筒的柱面上，平视如“非”字型。每层叶片均匀分布，射线状向外伸展。分层安装的叶片由下至上第1，3，5，7……奇数层的叶片轴向对齐，第2，4，6，8……偶数层叶片轴向对齐，而且奇数层和偶数层的叶片不在一条垂线上，错开安装，两层叶片前后水平距离相等，由此形成叶片之间的间隔。自然风可以在叶片间汇集穿流，这样当风吹到叶片后在除对叶片产生推力外还改变方向向两个叶片间间隙处聚集，从而产生一定的高气压，使两个叶片间的空气气流的流速加快，这样不但使前面的叶片获得较大的风能，同时也会在叶片的背风面形成较强的低气压区，从而增大叶片的旋转力矩，同时对下一组叶片产生更大推力。

所述叶片为长条矩形，是用碳素钢钢管焊制成的叶片框架，在叶片中装有钢丝网。所述钢丝网单侧上固定有多片柔弹性非金属板，所述柔弹性非金属板的其中一端为固定端，另一端为自由端。每片非金属板的自由端部可以贴靠到相非金属板的固定端部。当叶片旋转到顺风一侧时，自然风吹动叶片旋转把风能转化成机械能，此时所有柔弹性非金属板全部贴靠到钢丝网上，增加了风阻；当叶片转到逆风一侧时，此时所有柔弹性非金属板全部顺风展开，减小了风阻，相对减少了机械能的损失，因而增大了风能的转化率。

所述柔弹性非金属板为橡胶板或聚氨酯板等具有一定柔性和弹性的非金属材料。

本实用新型的有益效果是：