一種阻力型垂直軸風力機制造技術

本發明專利技術涉及一種阻力型垂直軸風力機，包括中心豎直的轉軸、兩片大小形狀相同的翼型葉片和上下兩塊圓形端板，兩塊圓形端板通過中心豎直的轉軸形成一軸盤，兩片翼型葉片的四個邊與轉軸中心在一條直線上，兩片翼型葉片以此直線為對稱軸對稱固定在上下兩塊圓形端板中間，兩片翼型葉片凹面相對，并有部分葉片正對，在轉軸中心形成風道，用翼型葉片代替傳統Savonius的半圓形葉片。對阻力型垂直軸風力發電機結構進行改進創新，采用改造后NACA系列翼型作為旋轉葉片，以達到提高阻力型垂直軸風力發電機的自動啟動性能與輸出功率的目的。保證了垂直軸風力機結構簡單、易于安裝維護等其他優點，同時又改善了阻力型垂直軸風力機自動啟動性能的不足。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種風力發電機，特別涉及一種阻力型垂直軸風力機。
技術介紹
在經濟飛速發展的今天，能源供應問題突出，世界能源結構正在發生重大轉變，即由礦物能源系統向以可再生能源為基礎的可持續能源系統的轉變。因此，清潔的可再生能源備受各國青睞。與其他能源相比，風能在技術和成本上都具有較強的優勢，是最理想的可再生清潔能源。風力發電的優越性歸納為三點：首先，在經濟成本方面，建造風力發電廠的費用較水電廠火電廠或者核電站的建造費用低得多；第二，風力發電的運營除常規保養外，沒有其他任何消耗和燃料成本；第三，風能是一種干凈的可再生能源。風力發電既有效地利用了自然資源，又保護了自然環境，還解決了偏遠地區人們的用電需求。因此，各國對于風能開發和利用項目的投資不斷加大，風力發電行業呈現出前所未有的發展速度。我國擁有豐富的風能資源，主要在西北、華北北部、東北及東南沿海地區。20世紀70年代末80年代初，我國自主開發研制批量生產的額定容量較小的風力發電機，在解決居住分散的農牧民和島嶼居民的用電方面有著重要意義。目前所使用的風力發電機主要分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機兩種。相比于水平軸風力發電機，垂直軸風力發電機具有結構簡單、易于安裝回轉力矩高、啟動風速低的優點；阻力型垂直軸風力機還具備運行不受風向限制、氣動噪音小等優點，使其能與城市建筑有效結合，利用建筑環境的風能，減少一次能源的消耗。然而，阻力型垂直軸風力發電機并沒有太好的自動啟動性能，同時輸出功率也相對較低。
技術實現思路
本專利技術是針對阻力型垂直軸風力發電機存在的問題，提出了一種阻力型垂直軸風力機，對阻力型垂直軸風力發電機結構進行改進創新，采用改造后NACA系列翼型作為旋轉葉片，以達到提高阻力型垂直軸風力發電機的自動啟動性能與輸出功率的目的。本專利技術的技術方案為：一種阻力型垂直軸風力機，包括中心豎直的轉軸、兩片大小形狀相同的翼型葉片和上下兩塊圓形端板，兩塊圓形端板通過中心豎直的轉軸形成一軸盤，兩片翼型葉片的四個邊與轉軸中心在一條直線上，兩片翼型葉片以此直線為對稱軸對稱固定在上下兩塊圓形端板中間，兩片翼型葉片凹面相對，并有部分葉片正對，在轉軸中心形成風道，用翼型葉片代替傳統Savonius的半圓形葉片。所述翼型葉片由NACA系列翼型改造而來，是通過改變最大彎度m以及最大彎度位置p的值，得到最佳的翼型葉片，其中c是翼型的弦長，弦長到中弧面的最大距離為h，翼型葉片各個截面兩個端點連成弧形成的面為中弧面，以弦長一端為原點0，其中x0為對應的相對彎度的橫坐標。所述最佳的翼型葉片形狀由最大彎度及其位置決定，根據以下方程求得：其中x為其弦長(0，c)上任意一點，yc表示點x處翼型厚度的一半，即中弧面到翼型表面的距離。本專利技術的有益效果在于：本專利技術阻力型垂直軸風力機，保證了垂直軸風力機結構簡單、易于安裝維護等其他優點，同時又改善了阻力型垂直軸風力機自動啟動性能的不足。附圖說明圖1為本專利技術阻力型垂直軸風力機俯視圖；圖2為本專利技術阻力型垂直軸風力機立體結構圖。具體實施方式如圖1和2所示，阻力型垂直軸風力機包括中心豎直的轉軸1、兩片大小形狀相同的翼型葉片2和上下兩塊圓形端板3。兩塊圓形端板通過中心豎直的轉軸1形成一軸盤，兩片翼型葉片的四個邊與轉軸1中心在一條直線上，兩片翼型葉片2以此直線為對稱軸對稱固定在上下兩塊圓形端板3中間，兩片翼型葉片凹面相對，并有部分葉片正對，在轉軸1中心形成風道，翼型葉片2各個截面兩個端點連成弧形成的面為中弧面4。NACA翼型葉片的厚度、最大彎度及其位置均可以改變，他們共同決定葉片的形狀，影響著風力機的輸出功率、靜態扭矩及其性能。不同的NACA翼型具有不同的厚度，而其葉片形狀由最大彎度及其位置決定，可根據以下方程求得：其中，c是翼型的弦長，以弦長一端為原點0，x為其弦長(0，c)上任意一點，弦長到中弧面4的最大距離為h，m代表葉片最大彎度p代表最大彎度的相對位置其中x0為對應的相對彎度的橫坐標。yc表示點x處翼型厚度的一半(中弧面到翼型表面的距離)。通過改變最大彎度m以及最大彎度的相對位置p的值，對NACA系列翼型進行改造，使其輪廓外表面具有一定的弧度，當風吹向弧狀翼型葉片時，會產生阻力差來驅動風力機的旋轉，改變m和p的值，得到最佳的翼型葉片代替傳統Savonius的半圓形葉片提高風力機效率，且其最佳范圍：m在45％-55％之間，p在40％-60％之間。下面以NACA0012翼型葉片為例進行優化改進，改進后的翼型葉片相對厚度為弦長的12％，最大彎度為50％，和最大彎度的相對位置為50％(翼型弦長的中點)。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種阻力型垂直軸風力機，其特征在于，包括中心豎直的轉軸、兩片大小形狀相同的翼型葉片和上下兩塊圓形端板，兩塊圓形端板通過中心豎直的轉軸形成一軸盤，兩片翼型葉片的四個邊與轉軸中心在一條直線上，兩片翼型葉片以此直線為對稱軸對稱固定在上下兩塊圓形端板中間，兩片翼型葉片凹面相對，并有部分葉片正對，在轉軸中心形成風道，用翼型葉片代替傳統Savonius的半圓形葉片。

【技術特征摘要】
1.一種阻力型垂直軸風力機，其特征在于，包括中心豎直的轉軸、兩片大小形狀相同的翼型葉片和上下兩塊圓形端板，兩塊圓形端板通過中心豎直的轉軸形成一軸盤，兩片翼型葉片的四個邊與轉軸中心在一條直線上，兩片翼型葉片以此直線為對稱軸對稱固定在上下兩塊圓形端板中間，兩片翼型葉片凹面相對，并有部分葉片正對，在轉軸中心形成風道，用翼型葉片代替傳統Savonius的半圓形葉片。2.根據權利要求1所述阻力型垂直軸風力機，其特征在于，所述翼型葉片由NACA系列翼型改造而來，是通過改變最大彎度m以及最大彎度位置p的值，得到最佳的翼型葉片...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳建，陳榴，張周周，徐洪濤，楊茉，
申請(專利權)人：上海理工大學，
類型：發明
國別省市：上海;31