專利名稱：垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種風(fēng)輪，尤其有關(guān)于一種應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電技術(shù)中的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪。
背景技術(shù)：
目前，各個國家都在大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)，因風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染，其已成為新能源商業(yè)化的首選?，F(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機按風(fēng)輪轉(zhuǎn)軸的放置位置，可分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機兩類，水平軸風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸與風(fēng)向平行，而垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)軸垂直于地面或者氣流方向。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，在風(fēng)向改變的時候無需對風(fēng)，在這點上其相對于水平軸風(fēng)力發(fā)電機是一大優(yōu)勢，它因具有結(jié)構(gòu)設(shè)計簡化、體積小、減少了葉片對風(fēng)時的陀螺力等優(yōu)勢而廣泛應(yīng)用在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中。如圖1所示，為現(xiàn)有應(yīng)用在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機上的薩沃尼斯(Savonius)風(fēng)輪立體圖，薩沃尼斯風(fēng)輪是一種阻力型風(fēng)輪，其最開始主要為帆船提供動力，隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展這種風(fēng)輪逐漸在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機上應(yīng)用。該風(fēng)輪主要由兩個半圓筒形葉片1’組成， 兩個葉片1’的半圓形凹面相對設(shè)置，且各自的中心軸錯開一段距離，兩個葉片1’的兩端分別連接有端蓋板2’。它的工作原理是當(dāng)氣流流過兩葉片1’后，葉片1’凹凸兩面上的風(fēng)的壓力有一個差值，而氣流通過葉片1’時要轉(zhuǎn)折180度，兩個葉片1’受到的壓力差形成了一對氣動力偶，葉片1’隨之轉(zhuǎn)動。另外，如圖2所示，兩個葉片1’之間還留有一定的縫隙 3’，自其中一個葉片1’的凹面流過的氣流會自該縫隙3’流到另一個葉片1’的凹面上(如圖2中的箭頭所示)，流過該縫隙3’的旋轉(zhuǎn)氣流增加了葉片1’的表面壓力差，從而提高了風(fēng)能利用率。但是，由于該風(fēng)輪的葉片1’呈豎直的半圓筒形，氣流僅垂直作用在葉片1’的凹面表面上，其不會產(chǎn)生沿風(fēng)輪軸向方向上的力，因此，該種風(fēng)輪的風(fēng)載較大，其旋轉(zhuǎn)速度不會大于風(fēng)速，葉片1’幾乎是與風(fēng)速同樣的速度在旋轉(zhuǎn)，這就導(dǎo)致使用該種風(fēng)輪的風(fēng)力機在風(fēng)速較低時無法產(chǎn)生足夠的電能；另外，由于施加在兩葉片1’上的阻力不同，因而該種風(fēng)輪在動力學(xué)性能上表現(xiàn)不良，其風(fēng)能利用系數(shù)很低，已不能滿足日益發(fā)展的技術(shù)需求。若通過增大迎風(fēng)面面積來增加風(fēng)能利用效率，例如，將風(fēng)輪的葉片1’寬度制作的較寬，這就導(dǎo)致風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)軸直徑增大、以及固定該風(fēng)輪的支架尺寸增加，顯然，這種做法既不經(jīng)濟也不實用。因此，有必要提供一種風(fēng)能利用效率更高，轉(zhuǎn)矩更大的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，來克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，該垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的受風(fēng)面積大，整體風(fēng)載小，且風(fēng)能利用系數(shù)大。
本發(fā)明的上述目的可采用下列技術(shù)方案來實現(xiàn)本發(fā)明提供一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其包括轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上沿圓周方向均勻設(shè)有兩個以上葉片，所述葉片為圓弧筒形，各所述葉片的圓弧內(nèi)側(cè)邊緣分別與所述轉(zhuǎn)軸相連，所述葉片的上邊緣與下邊緣相扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)夾角為60 180度。在優(yōu)選的實施方式中，所述葉片的橫截面為圓弧形，其圓心角為90 180度。在優(yōu)選的實施方式中，所述葉片為三個，所述扭轉(zhuǎn)夾角為120度。在優(yōu)選的實施方式中，每個所述葉片在靠近所述轉(zhuǎn)軸的位置處，沿軸向方向開設(shè)有多個風(fēng)孔。在優(yōu)選的實施方式中，所述轉(zhuǎn)軸由Q235鋼制成。在優(yōu)選的實施方式中，所述葉片由玻璃鋼材料制成。在優(yōu)選的實施方式中，所述葉片的圓弧內(nèi)側(cè)邊緣的厚度大于所述葉片的圓弧外側(cè)邊緣的厚度。本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的特點及優(yōu)點是一、本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，由兩個以上的圓弧筒形葉片組成，該圓弧筒形葉片的上邊緣相對于下邊緣扭轉(zhuǎn)一定的角度，當(dāng)氣流沿垂直轉(zhuǎn)軸的方向作用在葉片上時，一方面，因葉片相對傳統(tǒng)的薩沃尼斯風(fēng)輪的豎直半圓筒形葉片來說，進行了扭轉(zhuǎn)，因此對于同樣高度與寬度的葉片來說，本發(fā)明的葉片在豎直方向上的受風(fēng)面積有所增加，風(fēng)能利用效率有所增高，另外，風(fēng)輪在進行旋轉(zhuǎn)的過程中，至少有兩個以上的葉片與氣流相對， 氣流瞬時推動兩個以上的葉片進行旋轉(zhuǎn)，該風(fēng)輪的風(fēng)能利用系數(shù)大；另一方面，因氣流所產(chǎn)生的力不但可使葉片進行旋轉(zhuǎn)，而且也可使葉片進行傾倒，上邊緣與下邊緣進行彎扭后的葉片，使葉片能夠發(fā)生傾倒的可能性降低，再有，氣流在碰觸葉片的凹面表面后，會自然的沿著凹面表面向葉片的上邊緣的方向進行旋流流動，其進一步推動了葉片的旋轉(zhuǎn)，提高了風(fēng)能利用效率。另外，本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，在高風(fēng)速下，還具有一定的卸荷能力。二、本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，在各葉片靠近轉(zhuǎn)軸的位置處沿軸向方向開設(shè)有多個風(fēng)孔，當(dāng)氣流作用在葉片的表面上時，由于靠近轉(zhuǎn)軸位置處的氣流對使葉片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的作用力幾乎為零，該些未充分利用的氣流可通過風(fēng)孔被傳輸至下一葉片表面上，進而增大了下一葉片凹面表面上的氣流推動力，進一步提高了風(fēng)能利用效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的立體圖。圖2為現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的俯視截面圖。圖3為本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的立體圖。圖4為本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的主視圖。圖5為本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的俯視圖。
圖6為圖4的A-A向剖視圖。圖7為圖5中的B部放大圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。如圖3、4所示，本發(fā)明提供一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其包括轉(zhuǎn)軸1，所述轉(zhuǎn)軸1 上沿圓周方向均勻設(shè)有兩個以上葉片2，所述葉片2為圓弧筒形，各所述葉片2的圓弧內(nèi)側(cè)邊緣21分別與所述轉(zhuǎn)軸1相連，所述葉片2的上邊緣22與下邊緣23相扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)夾角θ 為60 180度。具體是，轉(zhuǎn)軸1大體呈圓柱體形，其由Q235鋼或20號鋼制成。葉片2為圓弧筒形， 以其圓弧內(nèi)側(cè)邊緣21固定連接在轉(zhuǎn)軸1的外周壁上，其由玻璃鋼材料制成，如圖5所示，葉片2的上邊緣22朝向葉片2的凹面表面一側(cè)相對其下邊緣23扭轉(zhuǎn)一角度Θ，角度θ的范圍在60 180度之間，如圖6所示，扭轉(zhuǎn)的葉片2在各個水平面上的橫截面形狀均呈圓弧形，該圓弧的圓心角Φ為90 180度。在本發(fā)明中，因葉片2為圓弧筒形，且其上邊緣22 相對下邊緣23進行了扭轉(zhuǎn)，因此，連接在轉(zhuǎn)軸1上的葉片2的圓弧內(nèi)側(cè)邊緣21與轉(zhuǎn)軸1的豎直軸線之間自然形成一夾角，該圓弧內(nèi)側(cè)邊緣21并不與轉(zhuǎn)軸1的豎直軸線平行。本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，當(dāng)氣流沿垂直轉(zhuǎn)軸1的方向作用在葉片2上時， 一方面，因葉片2相對傳統(tǒng)的薩沃尼斯風(fēng)輪的豎直半圓筒形葉片來說，進行了扭轉(zhuǎn)，因此對于同樣高度與寬度的葉片來說，本發(fā)明的葉片2在豎直方向上的受風(fēng)面積有所增加，風(fēng)能利用效率有所提高，另外，該風(fēng)輪在進行旋轉(zhuǎn)的過程中，至少有兩個以上的葉片2的迎風(fēng)面 (葉片2的凹面)與氣流相對，氣流瞬時推動兩個以上的葉片2進行旋轉(zhuǎn)，該風(fēng)輪的風(fēng)能利用系數(shù)大；另一方面，因氣流所產(chǎn)生的力不但可使葉片2進行旋轉(zhuǎn)，而且也可使葉片2進行傾倒，上邊緣22與下邊緣23進行彎扭后的葉片2，使葉片2能夠發(fā)生傾倒的可能性降低，再有，氣流在碰觸葉片2的凹面表面后，會自然的沿著凹面表面向葉片2的上邊緣22的方向進行旋流流動，其進一步推動了葉片2的旋轉(zhuǎn)，提高了風(fēng)能利用效率。而且，本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，在高風(fēng)速下，還具有一定的卸荷能力，因此不會出現(xiàn)轉(zhuǎn)速超電機負(fù)荷的情況發(fā)生，其安全性能高，且外形美觀、大方。在本發(fā)明中，優(yōu)選的，轉(zhuǎn)軸1上均勻設(shè)有三個葉片2，葉片2的上邊緣22與下邊緣 23相扭轉(zhuǎn)的角度θ為120度，圓弧形葉片2的圓心角Φ為180度，也即葉片2的橫截面呈半圓形。這樣設(shè)計的好處是，葉片2可以最大限度的發(fā)揮作用，葉片2所獲得的轉(zhuǎn)矩更高， 風(fēng)能利用系數(shù)更大，風(fēng)能利用率更高。當(dāng)然，在其它的實施方式中，葉片2的數(shù)量也可取例如4片或更多片等，葉片2的上邊緣22與下邊緣23相扭轉(zhuǎn)的角度θ也可在60 180度之間任意選取，圓弧形葉片2的圓心角Φ也可在90 180度之間進行選取，在此不作限制。請參閱圖3和圖7所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，每個所述葉片2在靠近所述轉(zhuǎn)軸1的位置處，沿軸向方向開設(shè)有多個風(fēng)孔對。具體是，在本發(fā)明中，在每個葉片2的內(nèi)側(cè)邊緣21沿軸向方向上設(shè)置有一列風(fēng)孔24，多個風(fēng)孔M均勻分布在葉片2的內(nèi)側(cè)邊緣21上，其數(shù)量可根據(jù)葉片2的高度進行選擇設(shè)置，在此不作限制。本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，當(dāng)氣流作用在葉片2的表面上時，由于靠近轉(zhuǎn)軸1位置處的氣流對使葉片2產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的作用力幾乎為零，該些未充分利用的氣流可通過風(fēng)孔M被傳輸至下一葉片2的凹面表面上，進而增大了下一葉片2凹面表面上的氣流推動力，進一步提高了風(fēng)能利用效率。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，葉片2的圓弧外側(cè)邊緣25的厚度小于圓弧內(nèi)側(cè)邊緣 21的厚度，這樣可以節(jié)省材料，而圓弧內(nèi)側(cè)邊緣21制作的較厚是為了使葉片2具有很好的承載能力。以上所述僅為本發(fā)明的幾個實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員依據(jù)申請文件公開的內(nèi)容可以對本發(fā)明實施例進行各種改動或變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其特征在于，其包括轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上沿圓周方向均勻設(shè)有兩個以上葉片，所述葉片為圓弧筒形，各所述葉片的圓弧內(nèi)側(cè)邊緣分別與所述轉(zhuǎn)軸相連，所述葉片的上邊緣與下邊緣相扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)夾角為60 180度。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其特征在于，所述葉片的橫截面為圓弧形，其圓心角為90 180度。
3.如權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其特征在于，所述葉片為三個，所述扭轉(zhuǎn)夾角為120度。
4.如權(quán)利要求1所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其特征在于，每個所述葉片在靠近所述轉(zhuǎn)軸的位置處，沿軸向方向開設(shè)有多個風(fēng)孔。
5.如權(quán)利要求1-4任一項所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸由 Q235鋼制成。
6.如權(quán)利要求1-4任一項所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其特征在于，所述葉片由玻璃鋼材料制成。
7.如權(quán)利要求1-4任一項所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其特征在于，所述葉片的圓弧內(nèi)側(cè)邊緣的厚度大于所述葉片的圓弧外側(cè)邊緣的厚度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其包括轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸上沿圓周方向均勻設(shè)有兩個以上葉片，所述葉片為圓弧筒形，各所述葉片的圓弧內(nèi)側(cè)邊緣分別與所述轉(zhuǎn)軸相連，所述葉片的上邊緣與下邊緣相扭轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)夾角為60～180度。本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的受風(fēng)面積大，整體風(fēng)載小，且風(fēng)能利用系數(shù)大。
文檔編號F03D3/06GK102359433SQ201110280419
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月20日
發(fā)明者劉紅娟, 唐焜璞, 崔亨, 張紅磊, 李玉蘭, 柴鳳飛, 梁旭, 王世芹, 王建新, 趙楠, 郝景章, 陸波 申請人:中冶京誠工程技術(shù)有限公司, 北京京誠澤宇能源環(huán)保工程技術(shù)有限公司