[发明专利]垂直轴风力机叶片及加工方法

说明书

本申请是申请号：201110268532.X、申请日：2011.09.13、名称：“风力发电的螺旋型垂直轴风力机叶片及加工方法”的分案申请。 

技术领域

本发明涉及一种风力发电的螺旋型垂直轴风力机叶片的加工方法。 

背景技术

垂直轴风电发电机主要分为四种：Savonius型、Darrieus型、H型和涡轮型。Savonius型属于阻力型风力机，启动转矩大，低风速时对风能捕捉能力好，但风能利用率低，而因其风能转换效率不高，很少用；Darrieus型属于升力型风力机，效率较高但自启动能力差，且叶片加工非常复杂；H型是Darrieus型风力机基础上发展起来的机型，自启动能力好，结构简单，是目前垂直轴风力发电机使用最多的机型，但其要求启动风速高，在居民区因风速低，风况复杂常处于停机状态或不稳定工作状态（如能量脉动和启动死角等）；涡轮型则对空气密度较低的环境适应性好。因此对于风力资源欠丰富的村镇和高楼林立风况复杂的城市地区，上述类型垂直轴风力发电机不太适用，需要进行结构改进和性能优化。实用新型专利201020112299.7将S型叶片适当变形与螺旋形叶片组合使用，未能说明螺旋形叶片的具体结构，风能利用情况不明。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种加工方便、使用性能好的风力发电的螺旋型垂直轴风力机叶片及加工方法。 

本发明的技术解决方案是： 

一种风力发电的螺旋型垂直轴风力机叶片，其特征是：叶片为螺旋型结构，旋转角为180°，高径比h/d为1.2，叶片材料为铝合金实心结构，叶片水平截面形状与美国标准航空翼型NACA4418相同或近似，叶片两端部分别加工通孔，用于与风力机固定圆盘连接。 

一种风力发电的螺旋型垂直轴风力机叶片的加工方法，其特征是：包括下列步骤： 

（1）将铝合金板斜向切割成条状，倾斜角度α由螺旋型叶片高度和弦长计算得到； 

（2）将铝条加工成横截面为楔形，楔形截面的长、宽及楔角由NACA4418转换计算得到； 

（3）将若干楔形铝条紧密平行排列，各铝条端部焊接或采用其他方法固接成平行四边形铝板； 

（4）用卷板机将铝板卷曲成半圆筒形，其卷曲半径为所需螺旋叶片的旋转半径； 

（5）将卷曲后的铝条拆开，将棱角稍加打磨至NACA4418截面形状，即为一只螺旋叶片。 

一种风力发电的螺旋型垂直轴风力机叶片的加工方法，其特征是：包括下列步骤： 

（1）将铝合金板斜向切割成条状，倾斜角度α由螺旋型叶片高 度和弦长计算得到； 

（2）将铝条加工成横截面为楔形，楔形截面的长、宽及楔角由NACA4418转换计算得到； 

（3）将若干斜楔形铝条紧密平行排列，各铝条端部焊接或采用其他方法固接成矩形铝板； 

（4）用卷板机将铝板卷曲成圆筒形，其卷曲半径为所需螺旋叶片的旋转半径； 

（5）将卷曲后的铝条拆开，沿圆筒轴线方向牵引铝条的两端至高径比h/d=2.4； 

（6）将铝条截断成高度相等的两部分，将棱角稍加打磨至NACA4418截面形状，即为两只螺旋叶片。 

本发明克服了垂直轴风力机能量脉动和启动死角的缺点，解决了垂直轴风力发电机不适用于风力资源欠丰富的城市和人口稠密地区风况复杂的问题，解决了垂直轴风力机能量脉动和启动死角的问题；解决了螺旋型叶片复杂曲面加工的问题，将大幅提升我国风能利用比例，推动风电行业的发展。 

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。 

图1为使用本发明叶片的垂直轴螺旋型风力机结构示意图； 

图2为垂直轴螺旋型风力机上下圆盘支架俯视图； 

图3为本发明叶片主视图； 

图4为本发明叶片俯视图； 

图5为本发明叶片展开图； 

图6本发明叶片剖面图； 

图7为本发明卷曲后叶片剖面图； 

图8为本发明打磨后叶片剖面图； 

图9为垂直轴螺旋型风力机工作原理图。 

具体实施方式