[发明专利]一种采用全后掠叶片的升力型垂直轴风力机

说明书

一种采用全后掠叶片的升力型垂直轴风力机，包括发电机、横臂支撑杆、塔杆及全后掠叶片；发电机竖直安装在塔杆顶部，横臂支撑杆一端与发电机相连，横臂支撑杆另一端与全后掠叶片相连；全后掠叶片包括上半后掠叶片段和下半后掠叶片段，上半后掠叶片段和下半后掠叶片段对称分布，横臂支撑杆连接在上半后掠叶片段和下半后掠叶片段的对称中心处；上半后掠叶片段和下半后掠叶片段横截面形状相同，均采用翼型；全后掠叶片呈V型，全后掠叶片的前缘与V型尖端同侧，全后掠叶片的后缘与V型开口端同侧；全后掠叶片的后掠角为1°～89°；全后掠叶片的数量为1～99；当升力型垂直轴风力机采用全后掠叶片后，气动效率和年平均发电量均得到明显提升。

技术领域

本发明属于垂直轴风力机技术领域，特别是涉及一种采用全后掠叶片的升力型垂直轴风力机。

背景技术

目前，能源紧缺和环境污染是已经成为威胁人类发展的两大主要问题，积极开发和利用新能源则是缓解上述问题的有效途径之一。风能作为一种可再生无污染的清洁能源，经过几十年的发展，风电技术现已成为发展和应用最成熟的技术之一。风力机是利用风能的主要设备，将风能转换为机械能，进而通过发电机将机械能转换为电能，而风力机气动特性的优劣直接影响风力机的输出功率及发电效率。升力型风力机是依靠风力机叶片升力做功的风力机，主要结构型式包括水平轴风力机和垂直轴H型风力机，升力型风力机转速较快，在较高的尖速比下具有较高的风能利用系数，目前在分布式发电领域已得到较为广泛应用。垂直轴H型风力机是典型的升力型垂直轴风力机，其结构特点是由多个直叶片竖直围绕着旋转轴做功进而发电。

随着分布式发电的迅猛发展，小型风力机因其结构尺寸小、安装灵活等优点越来越得到重视。然而，由于分布式发电的风场异于大规模集中式发电的优质风场，分布式发电的风场环境通常具有低平均风速、大湍流度以及强非定常性等气动特征。在这样的风场环境下，升力型风力机的风能利用系数普遍较低。

为了提高小型升力型风力机的气动效率，目前普遍从风力机叶片采用的翼型、风力机的气动外形参数优化、发电机的选择等各个方面开展了研究。然而，单纯地从这几个方面进行优化很难大幅度地提高现有风力机的气动效率。为了提高小型升力型风力机的气动效率，必须突破现有小型风力机常规叶片的气动外形设计。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采用全后掠叶片的升力型垂直轴风力机，突破了常规升力型垂直轴风力机直叶片的设计理念，其采用的全后掠叶片具有新颖的气动外形布局，与传统的直叶片相比，气动效率和年平均发电量均得到明显提升。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种采用全后掠叶片的升力型垂直轴风力机，包括发电机、横臂支撑杆、塔杆及全后掠叶片；所述发电机竖直安装在塔杆顶部，横臂支撑杆一端与发电机相连，横臂支撑杆另一端与全后掠叶片相连；所述全后掠叶片包括上半后掠叶片段和下半后掠叶片段，上半后掠叶片段和下半后掠叶片段对称分布，所述横臂支撑杆连接在上半后掠叶片段和下半后掠叶片段的对称中心处。

所述全后掠叶片的上半后掠叶片段和下半后掠叶片段横截面形状相同，均采用翼型。

由所述上半后掠叶片段和下半后掠叶片段组成的全后掠叶片呈V型，全后掠叶片的前缘与V型尖端同侧，全后掠叶片的后缘与V型开口端同侧。

所述全后掠叶片的后掠角设为β，且β＝1°～89°。

所述全后掠叶片的数量为1～99。

本发明的有益效果：

本发明的采用全后掠叶片的升力型垂直轴风力机，突破了常规升力型垂直轴风力机直叶片的设计理念，其采用的全后掠叶片具有新颖的气动外形布局，与传统的直叶片相比，气动效率和年平均发电量均得到明显提升。

附图说明

图1为本发明的一种采用全后掠叶片的升力型垂直轴风力机的正视图；