[发明专利]一种垂直轴风力发电机系统

说明书

本发明公开了一种垂直轴风力发电机系统，包括风轮组件，引流罩组件，支撑组件，风轮组件内部集成有发电机组固定在引流罩组件中心，引流罩组件由骨架和膜板组成，骨架整体呈中空笼状圆柱体，沿圆柱体径向用膜布分隔成多个弧形可调引流风道，引导自然风向切向吹向叶轮，骨架外周通过多根支撑柱支撑在地面构成支撑组件。通过引流罩结构可以采用较小的风轮获得足够大的迎风面积，且引导吹向风轮的风向以减少风阻损失，提高风能利用效率。使用该结构极大地降低风电成本，减少对鸟类的伤害，使垂直轮风力发电机应用于大中型风力发电系统。

技术领域

本发明涉及风力发电领域，尤其涉及一种垂直轴风力发电机系统。

背景技术

风力发电是洁净环保的新能源,具有很大的发展潜力。对于小型水平轴风力发电机的风能利用率，我国空气动力研究与发展中心曾做过相关的风洞普测，实测的风能利用率约为23％-29％，而大型水平轴风力发电机风能利用率更为低下。但通过模拟结果来看，垂直轴风轮的风轮利用率不比水平轴低，国外也有机构实验表明垂直轮的风能利用率在40％以上。在消除了“对风损失”之后，垂直轮的风能利用率完全有可能超过水平轴风轮。

在垂直轴风力机中，来自自然风的能量吹向旋转叶片，其叶轮支撑在一垂直轴上，连接发电机将叶轮旋转机械能转换成电力。现有垂直轴风力机产品多为小型产品，采用Lafond风轮或达里厄风力机。其受风面积受风轮迎风面影响，要获取更大功率的风力需要将风轮叶片做得很大。而大叶轮垂直轴风轮建造成本巨大,性价比不高,因此未能得到广泛应用，目前大型风力发电机多采用水平轴风力机，建设成本高，结构复杂，风能利用率并不高。

垂直轴风力机分为阻力型和升力型。

阻力型利用风轮对风的阻力做功，其结构简单，运行可靠，安装维护方便，启动力矩大，转速受到风速的制约(尖速比在0.5-

0.9)，风轮直径很大时，转速提升很困难。另外阻力型风机的受风面积中只有一半被利用，另一半往往还做负功，所以阻力型垂直风力机功率系数比较低。

升力型垂直风机利用对风的升力做功，相对于阻力型风机其对风阻力小，具有转速高，风能的利用率较高，其叶端尖速比通常在4以上，最大功率系数可达50％，多用于中小型风力发电。垂直风力机的总转矩很小，不能依靠风力自起动，必须依靠外力起动使尖速比达到3.5以上时才能依靠升力正常运转。升力型风机转速高，叶轮受离心力反复作用，其叶轮直径受材料性能的制约，无法做到大型化。

目前降低对风损失的措施多是采用遮风板,采用挡住对风侧来风的方式避免对风损失,但无疑使该侧来风无法利用,降低了有效受风面积,影响发电功率输出.且需要根据风向时刻调节遮风板的位置。大型垂直风机因其巨大的风叶生产制造，运输，安装都很困难，使其几乎无法在大型风力机中使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于为垂直轴风力机提供一种引流结构，扩大对风面积，减小对风损失，提高风能利用效率，降低建造成本，为大中型垂直轴风力发电建造提供一种新思路。

本发明采用如下技术方案：

一种垂直轴风力发电机系统，包括风轮组件、引流罩组件；

所述风轮组件，主体包括主轴、固定在主轴上的叶轮、以及通过支撑轴承支持的顶盖和底盖；

所述引流罩组件为笼状空心圆柱体，其顶面与底面由与主轴同心的圆环和若干辐条及法兰组成，顶面与底面通过柱连接成圆柱状笼形结构，所述柱与辐条形成的弧形长方面内安装有隔膜；

所述隔膜分成两部分，外侧为固定隔膜，内侧为可活动隔膜,所述活动隔膜通过装设在上下辐条上的调节装置内外移动；

其中，风轮组件从引流罩组件的下部向上穿入，所述法兰与风轮组件的顶盖和底盖连接固定，所述法兰孔直径大于叶轮的最大直径，所述叶轮受经过引流罩组件整流的风力驱动旋转输出力矩并发电。