[发明专利]一种仿生翼结构叶片的风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，尤其涉及一种仿生翼结构叶片的风力发电机，属于风力发电机领域。

 

背景技术

现在多半应用的是水平轴风力机，但常规水平轴风力发电机，在小风环境下一般不能运转发电。目前垂直轴（即（转轴沿垂直方向）风力发电机受到重视，是因为其具有不受风向影响、发电装置可安装在地面、便于维护等优点。但现有的垂直轴风力发电机的叶片多半是“刚性”结构，风能利用效率也不高，微小风时难于运转，很大风时由于各方位叶片载荷变化大而易振动。

为了解决小风不转和效率低的问题，根据我们成功研制出仿鸟柔性扑翼飞行器的原理，提出一种仿生翼结构叶片高效风力发电机设计。鸟与昆虫作为自然界的“飞行器”，通过柔性翼的扑动，不但可以产生升力，而且可以产生“前进力”，这是与常规飞机靠“螺旋桨”或“喷气发动机”产生“推力”的原理完全不同。把这一飞行生物的推进原理运用到风力发电机上来，正是我们设计新型风力机的出发点。

 

发明内容

本发明提供了一种一种具有仿生翼结构叶片、升力-阻力结合型垂直轴风力发电机。

解决了上述小风不转和效率低的问题。

本发明采用如下技术方案：

本发明一种仿生翼结构叶片的风力发电机，包括升力型风轮、阻力型风轮、发电装置基座、垂直轴和轴套；所述的发电装置基座上布置垂直轴和轴套，垂直轴套置在轴套内；垂直轴上固定升力型风轮；所述的升力型风轮包括若干根上连接支撑杆与若干根下连接支撑杆，上、下连接支撑杆之间均布置仿生翼叶片;在上、下连接支撑杆之间的垂直轴处布置阻力型风轮；发电装置基座内布置发电机。

本发明所述的仿生翼结构叶片的风力发电机，所述的仿生翼叶片包括整体翼梁、翼肋、蒙皮、惯性块；所述的整体翼梁成条形、截面为成 “翼型”状且前部曲线形状，在整体翼梁展向上平行布置若干条相互平行的翼肋，每个展向位置上所布置两条翼肋向叶片后缘端逐渐收拢闭合；若干条相互平行的翼肋闭合处的内侧分别布置惯性块，整体翼梁与若干条相互平行的翼肋的外部包裹蒙皮。

本发明所述的仿生翼结构叶片的风力发电机，所述的整体翼梁与惯性块由纤维增强环氧树脂构成，翼肋由钢丝或薄钢条构成、为弹性可变形结构，所述的蒙皮是聚酯丝织布、聚乙烯与聚氯乙烯熔合复合层结构；所述的整体翼梁与翼肋的内直角处粘连纤维树脂布。

本发明所述的仿生翼结构叶片的风力发电机，所述的阻力辅助风轮的截面成凹凸S形。

有益效果

本发明提供的仿生翼结构叶片的风力发电机可以在小风时运转,工作不受风向影响，能提高风能利用效率，设计特殊的弹性翼结构，自主摆动不需专门机构，具有大风卸载作用,便于使用维护。

根据不同需求，可按照本发明设计不同尺寸大小的仿生翼结构叶片风力发电机。小尺寸风力发电机，将特别适合家庭、单位和中小企业使用。大尺寸风力发电机，也可用于组网供电和海边、沙漠特大风场环境。

附图说明

图1是本发明的的结构示意图；

图2（a）是本发明的正视图示意图；

图2（b）是本发明的侧视图示意图；

图2（c）是本发明的俯视图示意图；

图3（a）是本发明的升力型风轮与风向为0o和90o状态示意图；

图3（b）是本发明的升力型风轮与风向为45o状态示意图；

图4是鸟扑翼产生推力原理示意图

图5是鱼摆尾前进原理示意图

图6(a)是鸟扑翼产生高升力的上扑时涡结构图；

图6(b)是鸟扑翼产生高升力的下扑时涡结构图；

图7是本发明仿生翼结构叶片提高升力与推力示意图

图8是常规升力型垂直轴风力机固定叶片小叶尖速比时气流分离示意图；

图9是本发明仿生翼结构叶片变形及气流不分离示意图

图10是本发明仿生翼结构叶片翼型图

图11(a)是本发明仿生翼结构叶片平面形状示意图；

图11(b)是本发明仿生翼结构叶片截面形状示意图；

图12是本发明仿生翼结构叶片截面结构示意图；

图13(a)是本发明的弹性翼肋与整体翼梁的后端连接连接示意图；

图13(b)是本发明的弹性翼肋与整体翼梁翼肋的连接剖面图示意图；

图13(c)是本发明的弹性翼肋与整体翼梁的纤维树脂布粘接形式示意图；

图13(d)是本发明的弹性翼肋与整体翼梁的连接俯视图示意图；