[实用新型]V型垂直轴自悬浮升力型发电机

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电机技术领域，具体是一种V型垂直轴自悬浮升力型发电机。

技术背景

近30年来，螺旋桨式水平轴风力发电机发展迅速，已成为了大型商业风力发电的主流。与此同时，以达里厄风力机为代表的升力型垂直轴风力发电机也受到一些风电发达国家的关注。目前常见的垂直轴风力发电机是Φ型发电机或称为达里厄垂直轴风力发电机，除此之外还有H型、S型、X型等多种垂直轴风力发电机。这些垂直轴风力发电机普遍存在的问题是：最早使用的Φ型以及后期使用的H型风力发电机均不能实现自启动功能，须加装启动风轮帮其实现启动，由于叶片受力方向没有向上的分力，无法减轻对发电机底盘及轴承的压力，相当于增加了风轮与底盘、轴承的摩擦阻力，削弱了风能的利用效能，减小了轴承的使用寿命。S型风机虽然解决了启动问题，但属于阻力型风机，风能损耗大，不能充分利用风力资源。而X型垂直风力发电机虽然克服了以上垂直轴风力发电机的一些不足，但其启动风速要求很高，一般风力资源不丰富的地区很难得到广泛的利用，且其叶片结构复杂，不便于加工生产及安装维修。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种V型垂直轴自悬浮升力型发电机；

本实用新型通过以下技术方案实现：一种V型垂直轴自悬浮升力型发电机，包括叶片、垂直轴承、连杆和电机；所述的电机固定在垂直轴承上；所述的叶片是呈竖直状布置的翼型叶片，其均匀围绕在电机四周并通过连杆与电机连接；叶片中心轴线与电机的中心轴线有向一侧倾斜的偏角，叶片上端距电机中心轴线的垂直距离大于叶片下端距电机中心轴线的垂直距离；所述的连杆是呈扁平扇叶状的翼型连杆。

其进一步是：所述的连杆共有三组、每组两个；所述的叶片共有三个，每个叶片通过一组连杆连接在电机上。

所述的电机是磁悬浮电机。

通过调整叶片在垂直轴向角度，改变叶片与风向的攻角，使叶片在受风旋转时，利用升力与风力反作用力的矢量和在叶片运动切线方向产生机械能。V型三叶片的结构设计避免了偶数叶片在90°与270°位置相对风速不产生升力的情况，从而实现叶片全方位接受来风，实现自启动功能。

叶片在垂直面呈V型布局，不但能帮助发电机实现自启动，更主要是实现了发电机的自悬浮功能。在旋转过程中，叶片可多次截风，充分利用风能，同时塔影效应与风剪作用也较小。叶片旋转时产生垂直向上的升力分力，能减轻对电机底盘与垂直轴承的压力，同时缓解它们之间的摩擦阻力，更加有效的利用风力资源，增加发电机整体的使用寿命。

翼型连杆的使用，一方面用于固定叶片，另一方面在发电机旋转过程中，也能增加一定的升力，为实现发电机的自悬浮功能提供一定能量。

传统翼型叶片的使用，易于加工，安装简单，后期维修方便，同时也节约了整个风机的制造成本。

本实用新型属于绿色环保、节能减排、新能源利用技术，适用于家庭、偏远山区、游牧民照明，路灯、边防海岛哨所、船舶、道路监控、电视及移动信号发射塔等电源供应，也可用于家庭及工业小功率用电器的电源供应，还可以组成小型电站并网发电。

与目前同类型产品相比，本实用新型的优点在于：启动风速低，运行平稳，减小震动，降低噪音；叶片可全方位接受来风，即360度风向全方位起动；V型翼型叶片结构使风机运转时产生向上的升力，以平衡自重，对发电机及轴承产生的压力小，极大减轻对发电机和轴承的磨损，延长风机的使用寿命；同等风速下，V型风力发电机尖速比高于一般的垂直轴风机；结构简单，便于安装，后期维修方便，制造成本低。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图中：1、叶片；2、垂直轴承；3、连杆；4、电机。

具体实施方式

以下是本实用新型的一个具体实施例，现结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，一种V型垂直轴自悬浮升力型发电机，包括翼型叶片1、垂直轴承2、翼型连杆3和磁悬浮电机4；电机4安装在在垂直轴承2上；叶片1是呈竖直状布置，其均匀围绕在电机4四周并通过连杆3与电机4连接；叶片1中心轴线与电机4的中心轴线有向一侧倾斜的偏角，这个偏角就是叶片1在垂直轴上的安装角θ；叶片1上端与电机4中心轴线的垂直距离是R，叶片1下端与电机4中心轴线的垂直距离是r，R＞r，使叶片呈V型布局；连杆3是呈扁平扇叶状的翼型连杆。

连杆3共有三组、每组两个；叶片1共有三个，每个叶片1通过一组连杆3连接在电机4上。

V形垂直轴自悬浮升力型发电机通过对翼型叶片在垂直轴向安装角的改变，使风与叶片弦线之间的夹角始终都能有处于最佳的攻角之下，从而实现低风速启动及360度全风向启动。通过对翼型叶片在垂直面向安装角的改变，叶片整体外形呈V形布局，在旋转过程中，气流流经叶片，能使叶片产生的升力有一个向上的分力，使叶片呈托举状态，能减轻叶片对电机底盘的压力，减小摩擦阻力，同时也减轻对垂直轴承的磨损。翼型连杆，在空气流经其表面时，也能产生升力，更进一步提升发电机的自悬浮能力。