本發(fā)明涉及一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，特別涉及一種阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

背景技術(shù)：

隨著全球變暖、環(huán)境污染等問(wèn)題的日益嚴(yán)重，人們更加注重可再生能源的開(kāi)發(fā)利用?？稍偕茉吹睦媚軌驕p少常規(guī)能源資源的開(kāi)發(fā)和影響，促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。在眾多可開(kāi)發(fā)利用的可再生能源中，風(fēng)能因其儲(chǔ)量大、分布廣泛和清潔，安全而備受關(guān)注。

風(fēng)能是一種潛力很大的新能源，而且我國(guó)風(fēng)能資源豐富，分布廣泛，并且我國(guó)也早在上個(gè)世紀(jì)就開(kāi)始使用風(fēng)能。目前所使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)兩種。相比于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)來(lái)流方向沒(méi)有要求，不需要任何的導(dǎo)流裝置；具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝等特點(diǎn)；垂直軸風(fēng)力機(jī)又分為阻力型和升力型。阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建造成本低、回轉(zhuǎn)力矩高、啟動(dòng)風(fēng)速低等優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注；同時(shí)其運(yùn)行不受風(fēng)向限制、氣動(dòng)噪音小，使其能與城市建筑有效結(jié)合，充分利用建筑環(huán)境的風(fēng)能，減少了一次能源的消耗。然而，阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)并沒(méi)有太好的自動(dòng)啟動(dòng)性能，同時(shí)其效率、輸出功率也相對(duì)較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是針對(duì)阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)存在的問(wèn)題，提出了一種薩沃紐斯式風(fēng)力機(jī)，對(duì)阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，從阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)入手，考慮現(xiàn)代空氣動(dòng)力學(xué)理論，在傳統(tǒng)的Savonius風(fēng)力機(jī)的葉片內(nèi)側(cè)增加一個(gè)內(nèi)葉片。內(nèi)外兩個(gè)葉片同時(shí)作用能有效提高垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)性能、效率和輸出功率。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，兩塊圓形端板通過(guò)中心一根轉(zhuǎn)軸形成一軸盤，兩塊圓形端板中間兩個(gè)半圓柱面葉片弧面向內(nèi)對(duì)稱安裝在轉(zhuǎn)軸兩側(cè)，兩個(gè)半圓柱面葉片4個(gè)邊與轉(zhuǎn)軸中心在一條直線上，兩葉片柱面朝向相反，且半圓柱面葉片部分交錯(cuò)，稱為回轉(zhuǎn)葉片，在兩回轉(zhuǎn)葉片交錯(cuò)一端，沿著兩個(gè)回轉(zhuǎn)葉片有半徑小于回轉(zhuǎn)葉片，并且弧度方向與對(duì)應(yīng)的回轉(zhuǎn)葉片相反的半圓柱面內(nèi)葉片。

所述半圓柱面內(nèi)葉片直徑小于回轉(zhuǎn)葉片直徑的1/6。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，新型阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，保證了垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于安裝維護(hù)等其他優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又改善了垂直軸風(fēng)力機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)性能的不足，提高了功率系數(shù)和效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)端板的上視圖；

圖2為本發(fā)明阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)立體結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明阻力型垂直軸風(fēng)力機(jī)氣流圖。

具體實(shí)施方式

Savonius風(fēng)力機(jī)由兩個(gè)半圓柱面葉片弧面向內(nèi)對(duì)稱安裝在轉(zhuǎn)軸兩側(cè)，兩葉面柱面朝向相反，兩個(gè)半圓柱面葉片部分交錯(cuò)，兩個(gè)半圓柱面葉片4個(gè)邊與轉(zhuǎn)軸中心在一條直線上，如圖1所示阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)無(wú)端板的上視圖中1-1和1-2就是Savonius風(fēng)力機(jī)的兩個(gè)半圓柱面葉片，這里稱為回轉(zhuǎn)葉片，3為轉(zhuǎn)軸，在外葉片內(nèi)側(cè)，也就是靠近轉(zhuǎn)軸3，分別沿著外葉片1-1和1-2增加半徑較小的半圓柱面內(nèi)葉片2-1和2-2，并且其弧度方向與外葉片相反。內(nèi)葉片的直徑大小根據(jù)兩外葉片1-1和1-2之間的距離設(shè)定，如圖3，內(nèi)葉片要選擇合適的直徑，其直徑不宜過(guò)大，因?yàn)檫^(guò)大反而會(huì)減小迎風(fēng)的靜態(tài)扭矩，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致功率系數(shù)降低，不利于提高風(fēng)力機(jī)功率。所以，我們定義其內(nèi)葉片的直徑應(yīng)小于回轉(zhuǎn)葉片直徑的1/6。當(dāng)風(fēng)吹向此風(fēng)力機(jī)，迎風(fēng)的內(nèi)外葉片受到空氣的作用，能夠增加風(fēng)力機(jī)的靜態(tài)扭矩，同時(shí)減小了回轉(zhuǎn)葉片的阻力，給風(fēng)力機(jī)帶來(lái)自動(dòng)啟動(dòng)性能上的提升。與此同時(shí)，在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，由于內(nèi)外葉片的共同作用，能夠提升風(fēng)力機(jī)的功率輸出。

如圖2為阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)立體結(jié)構(gòu)圖，半圓柱面葉片上下兩端與兩塊圓形端板4固定在一起，轉(zhuǎn)軸3上下固定在兩塊圓形端板中心點(diǎn)，內(nèi)外葉片的大小不同，兩葉片間的距離可以改變，距離越大，阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率也越大，但其靜態(tài)扭矩越小，相對(duì)自動(dòng)啟動(dòng)性能越差。但是，相比于傳統(tǒng)Savonius風(fēng)力發(fā)電機(jī)，自動(dòng)啟動(dòng)性能還是有較大的提升。