[发明专利]垂直轴风力发电机的风叶及垂直轴风力发电机

说明书

本发明公开了一种可动态变受力的状态、提高发电效率的垂直轴风力发电机的风叶及垂直轴风力发电机。垂直轴风力发电机的风叶包括风机风叶本体(80)，所述风机风叶本体(80)上设有皮膜风兜(81)，所述皮膜风兜(81)在迎风面时依靠风力和自身的柔性自动张开受力，以增大兜风面积，从而增加风叶的受风性能，提高发电效率，所述皮膜风兜(81)在背风面时依靠风力和自身的柔性自动关闭，卸风卸力。本发明广泛应用于风力发电领域。

技术领域

本发明涉及一种垂直轴风力发电机的风叶；本发明还涉及一种垂直轴风力发电机。

背景技术

风力发电是清洁能源的一种，目前在风资源多的环境应用广泛。风力发电设备从结构上分为：风轮的旋转轴与风向平行的水平轴风力发电系统，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流的方向的垂直轴风力发电机。目前水平轴风力发电已经发展到15兆瓦，其塔架高度超过200米，叶轮直径超过180米，这对于大型风力发电的设计、安装、维护和可靠性都提出了巨大的挑战。在陆上，由于叶片过长导致运输困难，使得陆上风机功率增加受限制；对于海上风机，在台风等极端天气情况下，会对高耸的风塔与叶片造成不可逆的破坏。

由于垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风，在这点上相对于水平轴风力发电系统是一大优势，它不仅使结构设计简化，而且也减少了风轮对风时的陀螺力。垂直轴风力发电机分为阻力型与升力型，阻力型对风能的利用率低，而不能用于大型风力发电的设计，升力型叶片可利用空气的升力来驱动，风能利用率高。现有的垂直轴大功率风力发电系统不如水平轴风机普及的原因之一是功率越大，叶片越大，叶片的重量使得悬臂梁结构难以大型化。因此现有的垂直轴风力发电机效率相对低。

传统的大型兆瓦级风力发电系统造型多以水平轴型为主，由于推力的要求，它的风叶就要求做的很大、很长，一般都在30～50米左右，垂直轴发电机的轴心是以风叶长度为半径的圆心，加上风叶叶尖离地面的安全留高，发电机塔座要建到50～70米高度，因此整体设备高度基本都在100米以上；而且由于风叶的旋转，对所在空域的鸟类、飞行器等造成很大的安全隐患，对环境的生态平衡造成很大威胁；另外，由于结构形式的问题，一旦系统任何部位出现故障，整体设备就要停止运行，不仅造成发电损失，而且维修非常困难，运行维护成本很高。

传统的风力发电机的风叶形状大体类似，即为多弧度的异型叶片，这样使得风在叶片的流向阻力小，但是这种传统的叶片受力状态恒定，不能根据迎风面和背风面调整叶片的受力状态。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可动态变受力的状态、提高发电效率的垂直轴风力发电机的风叶。

本发明还提供一种发电效率高的垂直轴风力发电机。

本发明的垂直轴风力发电机的风叶所采用的技术方案是：本发明的垂直轴风力发电机的风叶包括风机风叶本体，所述风机风叶本体上设有皮膜风兜，所述皮膜风兜在迎风面时依靠风力和自身的柔性自动张开受力，以增大兜风面积，从而增加风叶的受风性能，提高发电效率，所述皮膜风兜在背风面时依靠风力和自身的柔性自动关闭，卸风卸力。

所述皮膜风兜设置于所述风机风叶本体的内侧壁上。

本发明的垂直轴风力发电机所采用的技术方案是：本发明的垂直轴风力发电机包括垂直轴风力发电机的风叶，所述垂直轴风力发电机的风叶包括风机风叶本体，所述风机风叶本体上设有皮膜风兜，所述皮膜风兜在迎风面时依靠风力和自身的柔性自动张开受力，以增大兜风面积，从而增加风叶的受风性能，提高发电效率，所述皮膜风兜在背风面时依靠风力和自身的柔性自动关闭，卸风卸力。

所述皮膜风兜设置于所述风机风叶本体的内侧壁上。