[发明专利]耦合型垂直轴风力发电机及其发电方法

权利要求书

1.耦合型垂直轴风力发电机，包括工作台、第一套筒、竖轴和第二套筒；所述工作台的顶面与水平面平行，竖轴与工作台顶面垂直设置，竖轴底端与工作台焊接；所述的第一套筒和第二套筒上下间距布置，且均与竖轴通过轴承连接；其特征在于：还包括叶栅组件；所述的竖轴、第一套筒及第二套筒与轴承均为过渡配合；四个叶栅组件沿竖轴周向均布；所述的叶栅组件包括翼型叶片、第一金属销、n块栅板和两个弧形杆件，n取值为5～10；两个弧形杆件内端与第一套筒和第二套筒分别通过螺栓固定，外端均与翼型叶片通过螺栓固定；弧形杆件水平设置；两个弧形杆件的外凸方向一致；n块栅板沿弧形杆件的杆长方向相距排布；栅板的两端分别与两个弧形杆件通过第一金属销铰接；n块栅板的两端及中部各用一根连杆连接，连杆与各栅板的连接处均为采用第二金属销铰接；第一金属销和第二金属销的中心轴线均竖直设置；所述弧形杆件靠近其中一块栅板的侧面处设有限位块。

2.根据权利要求1所述的耦合型垂直轴风力发电机，其特征在于：所述翼型叶片的展长为第一套筒与第二套筒间距的两倍，翼型叶片厚度与展长比为1：1000。

3.根据权利要求1所述的耦合型垂直轴风力发电机，其特征在于：所述栅板的宽度为弧形杆件弦长的n-1分之一。

4.根据权利要求1所述的耦合型垂直轴风力发电机，其特征在于：所述的栅板绕第一金属销的最大摆角为80°。

5.根据权利要求1所述的耦合型垂直轴风力发电机，其特征在于：所述的竖轴采用实心钢材，弧形杆件的材质为钢材，翼型叶片的材质为铝合金，栅板的材质为镀锌铁皮；第一套筒和第二套筒的材质均为不锈钢。

6.根据权利要求1所述的耦合型垂直轴风力发电机，其特征在于：所述的翼型叶片采用美国航空标准翼型NACA0018。

7.根据权利要求1所述的耦合型垂直轴风力发电机，其特征在于：所述的工作台采用钢架结构或圆盘结构，竖轴与工作台的连接处沿竖轴周向焊接八个加强筋。

8.根据权利要求1所述的耦合型垂直轴风力发电机的发电方法，其特征在于：该方法具体如下：

在风速作用下起动：弧形杆件顺风面为凸面，逆风面为凹面，其中一个弧形杆件成为驱动杆件，驱动杆件上的n块栅板均张开到最大摆角，该n块栅板的风载合力为驱动力，沿着径向和切向分解后，得到叶栅风轮的切向驱动力，相较于没有栅板的风轮驱动力增大，起动转矩增大；驱动杆件对面的弧形杆件上的n块栅板全部闭合，阻力面积达到最大，同样相较于没有栅板的风轮增大了起动转矩；驱动杆件两侧的两个弧形杆件受到叶栅风轮中间旋风的影响，使得该两个弧形杆件上的栅板张开形成5°以下的张角或者闭合，增大起动转矩；如此，叶栅风轮在起动转矩下起动；

起动后在稳定转速下运转：起动后直至弧形杆件最内端的线速度大于来流风速时，四个弧形杆件上的栅板全部闭合，弧形杆件与栅板构成附加叶片，增大阻力面积，与翼型叶片共同作用，使叶栅风轮在稳定转速下运转，且相较于没有栅板的风轮提高了发电功率。