[发明专利]遮挡叶片支撑件型垂直轴风力机

说明书

遮挡叶片支撑件型垂直轴风力机，包括绕垂向旋转轴线转动的风轮以及确定垂向旋转轴线的承重体(3)，风轮包括轮架(1)、以及分布于轮架(1)周边的叶片(2)，轮架(1)与承重体(3)转动连接；轮架(1)的上部和下部分别具有一组叶片支撑件，各叶片支撑件远离垂向旋转轴线的末段或末端分别连接有挡板(P)；挡板(P)位于相应叶片支撑件末段与相应叶片(2)之间，或挡板(P)的边缘与相应叶片支撑件的末端一体成型；轮架(1)上部的挡板(P)与轮架(1)下部的挡板(P)上下对应，对应的挡板(P)之间连有相应叶片(2)；叶片(2)的两端与相应挡板(P)直接连接、或经连接件连接。通过对风轮结构、尤其是对叶片(2)安装结构的改进，能提高叶片(2)的驱动力和风能利用效率。

相关申请

本发明申请要求2016年09月18日申请的，申请号为201610826979.7，名称为“遮挡叶片支撑件型垂直轴风力机”的中国专利申请的优先权，和2016年09月18日申请的，申请号为201610827019.2，名称为“垂直轴风力机用悬臂及其风力机”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种遮挡叶片支撑件型垂直轴风力机，属于风力机设计、构造技术领域，以及可再生能源、节能减排和环境保护技术的开发与设计领域。

背景技术

据申请人了解，目前市场上运行的风力发电机组中，所用风力机绝大多数为风轮转轴水平放置的水平轴涡轮式风力机，属于高风速风力机范畴，其中低风速性能差，在年均风速＜6.5米/秒的地区运行效益不佳。此外，这类风力机运行噪音大、会产生次声波，不适合在都市和社区中使用，而且还会危害鸟类的生存环境。

垂直轴风力机特点是无风向性、无气动噪音、不产生次声波，风轮旋转时各叶片依次交替轮换出力，叶片荷载周期性变化；这些特点有利有弊，利用优点、抑制缺点是研发适用于年均风速为4-6米/秒地区和都市人居环境的垂直轴风力机技术的关键。

发明内容

基于此，有必要针对目前的垂直轴风力机所存在的问题，提供一种遮挡叶片支撑件型垂直轴风力机，通过对风轮结构的改进，提高风力机性能。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种遮挡叶片支撑件型垂直轴风力机，包括绕垂向旋转轴线转动的风轮以及确定垂向旋转轴线的承重体，所述风轮包括轮架、以及分布于轮架周边的叶片，所述轮架与承重体转动连接；其中所述轮架的上部和下部分别具有一组叶片支撑件，各叶片支撑件远离垂向旋转轴线的末段或末端分别连接有挡板；所述挡板位于相应叶片支撑件末段与相应叶片之间，或所述挡板的边缘与相应叶片支撑件的末端一体成型；所述轮架上部的挡板与轮架下部的挡板上下对应，对应的挡板之间连有相应叶片；所述叶片的两端与相应挡板直接连接、或经连接件连接。

申请人在实践研究中发现，将叶片两端安置在挡板上，且挡板遮挡叶片支撑件末段、或挡板直接与叶片支撑件末端一体化起到相同的遮挡作用，这样，一方面能遮挡叶片支撑件，消除其对流场产生的不利于叶片吸收风能的扰动，提高风能利用效率；另一方面，该结构中的挡板可作为中大型风力机功率控制器的安装平台，提高风力机的性价比；此外，能使叶片在整个高度上都吸收风能，起到聚风作用，减少叶片端部的性能损失，提高叶片的驱动力和风能利用效率。

采用含板件连接件的优选结构后，能更好地优化配置功率控制部件，利于提高风力机性能。当采用弹性控制器时，则以叶片离心力与弹性力之间的作用力平衡方式实施风力机功率控制，且由于利用了力的分解原理，能降低对弹性伸缩控制器伸缩件的精度或灵敏度要求而降低控制成本；当采用电动控制器时，则以电控方式实施风力机功率控制。

当存在多个风轮时，互为反转的成对风轮配置，不仅能自动调整成对风轮形成的迎风面垂直于风向、在迎风面避开立柱或塔架对风轮的遮挡，从而确保风轮充分吸收风能，而且利于风轮起转，消除绕立柱或塔架的转动矩和离心力载荷，提高集成为大功率系统的整体稳定性。