專利名稱：聚能增速逆旋的升阻復(fù)合型立軸風(fēng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)水力機(jī)，特別是一種適合任意風(fēng)向的聚能增速升阻復(fù)合逆旋式 立軸風(fēng)力機(jī)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是可再生能源中發(fā)展最快的清潔能源，也是最具有大規(guī)模開發(fā)和商業(yè)化發(fā)展 前景的發(fā)電方式。1993年到2003年的10年間，世界風(fēng)力發(fā)電的年增長率達(dá)到四.7%。到 2006年末，全球風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到7422. 3萬千瓦，風(fēng)力發(fā)電量占到世界總電量的0. 5%。其 中歐洲總裝機(jī)容量為4邪4. 5萬千瓦，占世界風(fēng)電裝機(jī)容量的65. 4%。2006年德國風(fēng)力發(fā)電 累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到2062. 2萬千瓦，占全世界的1 / 4以上。歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)在近期的一份報(bào) 告中，用詳實(shí)的數(shù)據(jù)和精辟的分析描述了未來世界風(fēng)力發(fā)電的情景，并預(yù)計(jì)到2020年風(fēng)力 發(fā)電將占世界電力總量的12%。風(fēng)能作為未來能源供應(yīng)重要組成部分的戰(zhàn)略地位受到世界 各國的普遍重視。我國風(fēng)能資源儲(chǔ)量豐富，具備大規(guī)模發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的資源條件?，F(xiàn)有的升力型風(fēng)力機(jī)風(fēng)能利用率較高，但啟動(dòng)力矩?。滑F(xiàn)有的阻力型風(fēng)力機(jī)風(fēng)能 利用率較低，雖然在某些位置啟動(dòng)力矩較大，但某些特定位置的啟動(dòng)力矩較小。對(duì)于直葉片 的升力型或阻力型風(fēng)力機(jī)，扭矩波較大，軸承承受的重量也較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述根本性的問題而提供一種聚能增速逆旋的升阻復(fù)合 型立軸風(fēng)力機(jī)，能夠最大程度地收集風(fēng)能、提高啟動(dòng)性能、平緩轉(zhuǎn)子輸出扭矩、產(chǎn)生一個(gè)向 上的升力以部分平衡重力，并提高風(fēng)能利用率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種聚能增速的立軸風(fēng)力機(jī)，包括聚能板和立軸風(fēng)輪，其特征在于所述聚能板為平板 或弧形板，對(duì)稱安裝在所述風(fēng)輪的外圍，且與風(fēng)輪的外徑的距離為風(fēng)輪直徑的0. 0001 0.2倍，每個(gè)所述聚能板與聚能板內(nèi)接圓切線間的夾角α為50° 75°。上述風(fēng)輪由若干升力翼型在葉片高度方向經(jīng)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的逆向扭轉(zhuǎn)形 成“麻花型”升力型葉片和若干阻力葉型在葉片高度方向經(jīng)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的逆向扭 轉(zhuǎn)形成“麻花型”阻力型葉片。 上述的聚能增速的立軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述風(fēng)輪 的半徑為0. OOlm-IOOOm,垂直高度為0. OOlm 1000m。在每個(gè)高度截面上，其升力型葉片 與阻力型葉片之間的相位角β保持在-40°、5°之間。升力型葉片個(gè)數(shù)為N，每個(gè)葉片 從根部到頂都“麻花”狀逆向扭轉(zhuǎn)((Γη*360/Ν) °，即從根部到頂部，除了翼型繞其自身的 中心均勻地與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相反的方向自轉(zhuǎn)((Γη*360/Ν) °外，其中心也同時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)圓周上與 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相反的方向移動(dòng)((Γη*360/Ν) °。阻力型葉片個(gè)數(shù)為Μ，每個(gè)葉片從根部到頂都 “麻花”狀逆向扭轉(zhuǎn)((Γη*360/Μ) °，即從根部到頂部，除了翼型繞其自身的中心均勻地與 轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相反的方向自轉(zhuǎn)((Γη*360/Μ) °外，其中心也同時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)圓周上與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相反的方向移動(dòng)((Γη*360/Μ) °。上述的聚能增速的立軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述聚能一遮蔽板靜子、升力型轉(zhuǎn) 子、阻力型轉(zhuǎn)子直徑間滿足如下匹配關(guān)系
(1)升力型轉(zhuǎn)子直徑D2=0.52 0· 81風(fēng)力機(jī)外徑Dl，
(2)阻力型轉(zhuǎn)子直徑D3=0.15 0· 3風(fēng)力機(jī)外徑Dl
(3)風(fēng)輪與聚能-遮蔽板靜子間的間隙距離δ=0. 0000Γ0. OlDl
上述立軸風(fēng)力機(jī)有上面板與下面板。兩塊面板之間安裝翼型葉片、阻力型葉片和聚能 板，以及連接葉片的支撐骨架，由普通軸承或磁懸浮支撐。聚能板安裝在上下面板之間，可 以焊接也可以利用卡槽固定。在上面板的中心開一個(gè)比轉(zhuǎn)子直徑略大的孔，上端蓋用螺絲 固定于上面板上，便于翼型葉片部分的安裝與維護(hù)。在不同軸向位置上，翼型葉片及阻力 型葉片都保持一定的角度β不變。用兩根或多根平行的或成一定角度的、固定到轉(zhuǎn)軸上的 支桿將翼型葉片和阻力型葉片分別固定，當(dāng)β為0時(shí)，在相同軸向位置，固定翼型葉片和阻 力型葉片的支桿是同一根。上述立軸風(fēng)電機(jī)組也可以無上面板與下面板，風(fēng)輪豎直安裝在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的 基礎(chǔ)上，而其聚能一遮蔽板可以在周圍直接以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)成型。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明提供的一種風(fēng)力機(jī)，適用于任意風(fēng)向，風(fēng)輪葉片由于聚能板能以更高的尖速比 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，逆旋的升阻復(fù)合型葉片除了能夠提供較大的啟動(dòng)扭矩外，還能提供較為平緩的 扭矩，同時(shí)，由于升力型及阻力型葉片的逆旋，葉片上會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的力，以部分平衡轉(zhuǎn) 子的重力，減輕軸承載荷。


圖1是本發(fā)明的通流部分的三維示意圖。圖2是圖1的一橫截面圖。圖3也是圖1的一橫截面圖。圖4是圖1中根部、中部與頂部橫截面圖。圖5是本發(fā)明葉片扭轉(zhuǎn)為0的三維示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合

如下 實(shí)施例一
參見圖1，圖2，圖3，本聚能增速逆旋的升阻復(fù)合型立軸風(fēng)力機(jī)是翼型風(fēng)輪的升力翼 型部分采用nacaOOlS翼型，2個(gè)翼型葉片對(duì)稱分布在直徑D2為6m的圓周上，兩個(gè)直徑為 1. 2m的半圓形成阻力葉片，在直徑2. 5m的圓內(nèi)運(yùn)動(dòng)。本例中升力型葉片與阻力型葉片間 的相位角β取0度。圖4給出了該風(fēng)力機(jī)根部、中部和頂部的截面圖，圖中Α，B分別表示 升力型葉片，C、D分別表示阻力型葉片。所述升力翼型葉片在高度方向經(jīng)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn) 方向相反的方向扭轉(zhuǎn)形成“麻花型”升力型葉片，所述阻力葉片(5)在高度方向經(jīng)與轉(zhuǎn)子旋 轉(zhuǎn)方向相反的方向扭轉(zhuǎn)形成“麻花型”阻力型葉片。本例中，風(fēng)力機(jī)高度取10m。聚能板1 為6塊平均均勻軸對(duì)稱分布，角度α取65°，聚能板1的長度取細(xì)，立軸風(fēng)、水力機(jī)高度取15m，聚能板1的高度取15m，板厚取5mm。
實(shí)施例二
參見圖5，本聚能增速逆旋的升阻復(fù)合型立軸風(fēng)力機(jī)是翼型風(fēng)輪的升力翼型部分采 用naCa0018翼型，2個(gè)翼型葉片對(duì)稱分布在直徑D2為6m的圓周上，兩個(gè)直徑為1. 2m的半 圓形成阻力葉片，在直徑2. 5m的圓內(nèi)運(yùn)動(dòng)。本例中升力型葉片與阻力型葉片間的相位角β 取0度。升力型及阻力型葉片都葉片無扭轉(zhuǎn)，即是直葉片。本例中，風(fēng)力機(jī)高度取10m。聚 能板1為6塊平均均勻軸對(duì)稱分布，角度α取65°，聚能板1的長度取細(xì)，立軸風(fēng)、水力機(jī) 高度取15m，聚能板1的高度取15m，板厚取5mm。
權(quán)利要求
1.一種聚能增速逆旋的升阻復(fù)合型立軸風(fēng)力機(jī)，包括聚能板(1)和立軸型風(fēng)輪(3)，其 特征在于所述風(fēng)輪(3)由若干升力翼型(4)葉片在高度方向經(jīng)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的方向 扭轉(zhuǎn)形成“麻花型”升力型葉片和若干阻力葉型(5)葉片在高度方向經(jīng)與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反 的方向扭轉(zhuǎn)形成“麻花型”阻力型葉片；所述聚能板(1)為L塊平板或弧形板，對(duì)稱周向均 勻安裝在所述風(fēng)輪(3)的外圍，每個(gè)所述聚能板(1)與聚能板內(nèi)接圓(2)切線間的夾角α 為 50° 75°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚能增速逆旋的升阻復(fù)合型立軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述風(fēng) 輪(3)的半徑為0. Olm-IOOOm,垂直高度為0. Im IOOOm ；在每個(gè)高度截面上，其升力型葉 片與阻力型葉片之間的相位角β保持在-40°、5°之間；升力型葉片(4)個(gè)數(shù)為N，每個(gè) 葉片從根部到頂都“麻花”狀逆向扭轉(zhuǎn)((Γη*360/Ν) °，即從根部到頂部，除了翼型繞其 自身的中心均勻地與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相反的方向自轉(zhuǎn)((Γη*360/Ν) °外，其中心也同時(shí)在轉(zhuǎn)動(dòng)圓 周上與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相反的方向移動(dòng)((Γη*360/Ν) ° ；阻力型葉片(5)個(gè)數(shù)為Μ，每個(gè)葉片從根 部到頂都“麻花”狀逆向扭轉(zhuǎn)((Γη*360/Μ) °，即從根部到頂部，除了翼型繞其自身的中心 均勻地與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)相反的方向自轉(zhuǎn)((Γη*360/Μ) °外，其中心也同時(shí)在其轉(zhuǎn)動(dòng)圓周上與轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)相反的方向移動(dòng)((Γη*360/Μ) °。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚能增速逆旋的升阻復(fù)合型立軸風(fēng)力機(jī)，其特征在于所述聚 能板靜子、升力型轉(zhuǎn)子、阻力型轉(zhuǎn)子直徑間滿足如下匹配關(guān)系(1)升力型轉(zhuǎn)子直徑D2=0.52 0· 81風(fēng)力機(jī)外徑Dl，(2)阻力型轉(zhuǎn)子直徑D3=0.15 0·3風(fēng)力機(jī)外徑D1，(3)風(fēng)輪與聚能板靜子間的間隙距離δ=0. 0000Γ0. 01D1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚能增速逆旋的升阻復(fù)合型立軸風(fēng)力機(jī)。它包括聚能板和立軸型風(fēng)輪，聚能板是平板或弧形板。聚能板對(duì)稱安裝在風(fēng)輪的外圍，且與風(fēng)輪外徑的距離為風(fēng)輪直徑的0.0001-0.2倍，同時(shí)聚能板與聚能板內(nèi)接圓切線的夾角α為50°-75°。立軸風(fēng)輪上安裝有按傾角逆旋的“麻花型”升力型葉片和按一定傾角逆旋的“麻花型”的阻力型葉片，升力型葉片與阻力型葉片之間有一定的相位差β為-45°~45°。該類風(fēng)力機(jī)適用于任意來流方向的風(fēng)向，收縮流道可以大幅度地提高流速，遮蔽板還可以減少風(fēng)輪逆風(fēng)側(cè)的能量損耗，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的高效利用。
文檔編號(hào)F03D3/06GK102094752SQ20111005826
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者安啟蒙, 黃典貴 申請(qǐng)人:上海大學(xué)