[发明专利]使用飞羽开闭翼系统的垂直轴水风车原动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种垂直轴水风车原动机；一种避免对具有飞羽开闭翼系统的阻力型水风车原动机的损害的技术，该飞羽开闭翼系统在从流体接收力之后通过阻力而旋转；以及一种用于组合型水风车原动机的技术，该组合型水风车原动机在阻力型水风车原动机的外周圆侧设有翼，其中，该翼通过升力而旋转。

背景技术

作为垂直轴阻力型风车原动机的典型例子而已知的桨式和萨渥纽斯(Savonius)式以保持的方式在受风表面上直接接收流体的力，该受风表面是相对于流体的进入方向大约垂直的表面，并且因此，尽管优点是因为能够在低风速区域中开始旋转所以移动性很好，并且能够产生大的转矩，但是不可能获得等于或高于风速的风车原动机转速，并且它们还不适合于把在高风速区域中产生的高能量高效率地转换成旋转能量。

为了提高起动性被认为差的、升力型风车原动机的初始起动性，已经开发并采用了组合型水风车原动机，其中，萨渥纽斯式阻力型叶片安装在达里厄(Darrieus)式升力型风车原动机叶片的内旋转侧，这种技术的特征在于，风车原动机已经被改进，从而能够实现从低流体速度区域到高流体速度区域的旋转。

作为组合型水风车原动机，还有一种技术，其已经通过在外周侧上将阻力型横流叶片安装在线性翼面的内侧而提高了起动性，并且还已经通过安装横流叶片使得撞击横流叶片的流体沿着叶片流动且有效撞击升力型叶片而改进了旋转效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开特许公报第S54-093740号

专利文献2：日本专利申请公开特许公报第S56-143367号

专利文献3：日本专利申请公开特许公报第H07-208320号

专利文献4：日本专利申请公开特许公报第H11-294313号

专利文献5：日本专利申请公开特许公报第2004-293409号

专利文献6：日本专利申请公开特许公报第2005-054757号

专利文献7：日本专利申请公开特许公报第2005-83206号

专利文献8：日本专利申请公开特许公报第2007-40239号

专利文献9：日本专利申请公开特许公报第2007-40276号

专利文献10：日本专利第4727277号

专利文献11：日本专利第4354773号

专利文献12：日本专利申请公开特许公报第2001-193629号

专利文献13：日本专利申请公开特许公报第2004-332701号

专利文献14：日本专利申请公开特许公报第2008-309132号

专利文献15：日本专利第3224023号

专利文献16：日本专利第3538816号

专利文献17：日本专利第4488697号

专利文献18：日本专利第4753399号

发明内容

本发明要解决的问题

几乎所有的小型升力型风力发电机都需要辅助电源用于起动，因为这些发电机不能通过自身起动。因此，要解决的问题是与辅助电源系统的安装相关的费用的增加和归因于起动所消耗的电力量而导致的风车原动机总发电量的下降。

具有垂直轴且被旋转驱动的已知的升力型水风车原动机包括线性翼式风车原动机和达里厄式风车原动机。这些水风车原动机的缺点是，虽然在高流体速度区域获得流体力，以在等于或高于流体速度的转速下旋转叶片，并且高转速产生的输出系数也高，但是在低流体速度区域的初始起动性差。在特别是就高流体速度区域的性能而言被认为优于线性翼式风车原动机的达里厄式风车原动机中，显著的缺点是当流体是风力时起动性差，即，起动迹象仅仅出现在约4m/s的风速下。

已经经常被用作升力型风力发电机的水平轴螺旋桨式基于它的叶片面积的增减、从它的安装基部到羽的顶端的横向宽度的增减、以及流线形状随着叶片截面的变化而具有多种性能特性，但是，没有做出用于更换已经安装的叶片或在操作期间改变叶片形状的装置的发明，因此还没有解决技术问题，即，仍然未解决“在高速下能旋转的叶片难以由弱风起动，相反地，能够以弱风起动的叶片难以获得高速”的问题。

水平轴或垂直轴升力型通过升力旋转而在能量转换上显示出优秀效率，因为当受到直的且稳定的风连续撞击时升力逐渐增大。不像风洞实验室中的直风，即使在风向大致恒定的时候，自然界中的风也不断地上下、左右移动，并且已经观察到，当运动变大时，在旋转中途转速突然下降。因此，技术问题是转数的变化必须被抑制到稳定水平。