[发明专利]一种垂直轴风力机支臂辅助启动装置

说明书

本发明公开了一种垂直轴风力机支臂辅助启动装置，其包括：风力机转轴，风力机转轴竖直设置，且风力机转轴的底部旋转连接有风力机底座；支臂上部件，一端与风力机转轴相连接，支臂上部件的另一端与叶片相连接；支臂下部件，旋转连接在支臂上部件的下表面，支臂下部件能够相对于支臂上部件旋转打开或收起，当支臂下部件处于打开状态时，支臂下部件自然下垂并与支臂上部件形成一夹角，当支臂下部件处于收起状态时，支臂下部件收入到支臂上部件内；锁紧单元，设置在支臂上部件和支臂下部件上。本发明启动性能相对更好,且使得支臂下部件在高叶尖速比时的阻力矩大幅降低，消除了传统升阻混合型风力机阻力矩过大的问题。

技术领域

本发明涉及风力机技术领域，尤其涉及一种垂直轴风力机支臂辅助启动装置。

背景技术

风能已成为全球清洁能源的重要组成部分。风力机是将风能转换为电能的关键设备，根据其转轴与风向关系可分为两类：①水平轴风力机和②垂直轴风力机。较之水平轴风力机，垂直轴风力机具有安装与运维方便、制造成本低、运行噪声小、无需对风及受力恒定等优点，尤其适用于风向变化相对剧烈的城市、乡村等多建筑与多障碍物地区。垂直轴风力机根据其叶片受力形式还可分为阻力型和升力型；阻力型垂直轴风力机利用气流压差推动风轮转动，适用于低风速区域，风速较高时阻力剧增，从而导致其风能利用率(即风能转换为电能的效率)最大不超过30％。

升力型垂直轴风力机利用叶片升力的切向分量产生扭矩带动风轮旋转，其风能利用率较高，大型化升力型垂直轴风力机风能利用率甚至可与水平轴风力机接近(超过40％)。但升力型风力机的运行方式导致其启动性能较差，在风速较低时甚至无法自行启动。因此，有学者将两种类型垂直轴风力机相结合，设计了升阻混合型垂直轴风力机。

然而，以往设计多为简单的组合，仅将阻力型萨沃纽斯风力机安装于升力型达理厄风力机转轴中部，或者安装于转轴底部与顶部。此类升阻混合型风力机虽然能一定程度上增加启动力矩，但其中的阻力型风力机尺寸通常小于升力型风力机，导致阻力型风力机的叶片力臂较短，产生的启动力矩不足。此外，当此类升阻混合型风力机在相对较高转速下运行时，转轴处的阻力型风力机会产生较大阻力及大尺度的尾迹脱落漩涡，严重影响风力机的发电性能。而将阻力型风力机安装于升力型风力机的顶部或底部将额外增加塔架高度，其经济性不如增加叶片长度以产生更大发电量。

同时，传统升阻混合型风力机在风轮中心位置会产生大尺度脱落旋涡，旋涡的存在会导致运行至塔架后方的叶片遭受强烈湍流，严重影响叶片在后半周期的发电量。升阻混合型风力机因在后半周期的总力矩低于升力型风力机，导致其在高叶尖速比时的发电量反而不如普通升力型风力机。由此可见，当前升阻混合型垂直轴风力机存在一定的技术缺陷。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种既可提高升力型垂直轴风力机自启动性能，又可消除阻力型风力机在高叶尖速比下带来的高阻力矩的垂直轴风力机支臂辅助启动装置。

一种垂直轴风力机支臂辅助启动装置，其包括：

风力机转轴，所述风力机转轴竖直设置，且所述风力机转轴的底部旋转连接有风力机底座；

支臂上部件，一端与所述风力机转轴相连接，所述支臂上部件的另一端与叶片相连接；

支臂下部件，旋转连接在所述支臂上部件的下表面，所述支臂下部件能够相对于所述支臂上部件旋转打开或收起，当所述支臂下部件处于打开状态时，所述支臂下部件自然下垂并与所述支臂上部件形成一夹角，当所述支臂下部件处于收起状态时，所述支臂下部件收入到所述支臂上部件内；

锁紧单元，设置在所述支臂上部件和支臂下部件上，当所述支臂下部件处于收起状态时，所述锁紧单元能够将所述支臂上部件锁紧在所述支臂下部件上。

在其中一个实施例中，所述支臂上部件的下表面具有一凹槽，所述凹槽内靠近所述支臂上部件的前缘位置设有旋转轴，所述支臂下部件的一端经所述旋转轴与所述支臂上部件旋转连接。