本實用新型涉及風(fēng)力發(fā)電機的導(dǎo)風(fēng)葉片組，特別涉及一種組合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。

背景技術(shù)：

風(fēng)能廣泛蘊藏在陸地和海洋的各個角落，其可持續(xù)、綠色、無污染、易獲取等優(yōu)點成為大家爭相開發(fā)的熱點資源。我國風(fēng)能資源很豐富，可開發(fā)的裝機容量約2.5億千瓦，居世界首位，但是我們國家實際風(fēng)力發(fā)電裝機容量僅占全國電力裝機的0.11%，風(fēng)力發(fā)電發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

現(xiàn)有利用風(fēng)能發(fā)電機主要包括兩大類：水平軸和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。目前國內(nèi)外市場上，水平軸風(fēng)力發(fā)電機還是主流形式。但是，水平軸式風(fēng)力發(fā)電機有很大的不足之處。如：水平軸式風(fēng)力發(fā)電機安裝高度高、占用空間大，需要迎風(fēng)的偏航系統(tǒng)，抗風(fēng)能力較差，運行時噪音大，起動風(fēng)速較高，一般要求3.5m/s以上。與水平軸式風(fēng)力發(fā)電機相比，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機可以適應(yīng)任何風(fēng)向，安裝高度低，可連體布置，占用空間??；運行時噪音小，啟動風(fēng)速低。因此近年來垂直軸風(fēng)力發(fā)電機受到越來越多的重視。

垂直軸風(fēng)力發(fā)電機主要分為阻力型和升力型。阻力型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機主要是利用空氣流過葉片產(chǎn)生的阻力作為驅(qū)動力的，啟動風(fēng)速較低；而升力型則是利用空氣流過葉片產(chǎn)生的升力作為驅(qū)動力的，啟動風(fēng)速較高。由于葉片在旋轉(zhuǎn)過程中，隨著轉(zhuǎn)速的增加阻力急劇減小，而升力反而會增大，所以升力型的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的效率要比阻力型的高很多。

綜觀現(xiàn)有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機專利申請現(xiàn)狀，大多是采用單一的阻力型或者升力型葉片，如專利CN104088754、CN204738907U等等，普遍存在風(fēng)能利用不佳且無法兼顧發(fā)電效率低下、啟動風(fēng)速低的問題。少部分為了克服升力型葉片所需啟動風(fēng)速大的缺點在上下端加入阻力型葉片(或啟動風(fēng)杯)搭配使用，如專利CN106121910A、CN104131952A,以增強風(fēng)速較小時的適應(yīng)性。但是，上下端加上阻力型葉片和相關(guān)連接、脫除機構(gòu)極大地增加了風(fēng)力發(fā)電端重量，增加了下端角接觸球軸承的負擔(dān)，摩擦扭矩增大，發(fā)電效率和啟動風(fēng)速都很難得到有效的改善。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種組合式垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，這種風(fēng)力發(fā)電裝置，結(jié)構(gòu)合理，發(fā)電效率高。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一種組合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，包括中心轉(zhuǎn)軸，在中心轉(zhuǎn)軸下方設(shè)有角接觸球軸承，至少兩組組合型葉片通過連接桿與中心轉(zhuǎn)軸固定連接，每組組合型葉片包括至少兩片組合型葉片，每片組合型葉片包括一片空心長方體直板和一片空心曲面流線型板，曲面流線型板包括正板與背板，正板為遠離中心轉(zhuǎn)軸的曲面流線型板，背板為靠近中心轉(zhuǎn)軸的曲面流線型板，曲面流線型板與空心直板的側(cè)邊固定連接。

上述的一種組合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，曲面流線型板與空心直板的空間夾角在90°—180°之間。

上述的一種組合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，長方體直板和曲面流線型板的高度比為1:1—1:1.5，寬度比為：0.5：1-1:1。

上述的一種組合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，曲面流線型葉片正板與背板的表面曲率不同，背板曲率大于正板曲率。

上述的一種組合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，每組組合型葉片等高等距分布。

上述的一種組合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，每組組合型葉片離中心轉(zhuǎn)軸越近高度越高。

上述的一種組合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，每組組合型葉片距中心轉(zhuǎn)軸的距離不等。

曲面流線型板包括正板與背板，正板為遠離中心轉(zhuǎn)軸的曲面流線型板，背板為靠近中心轉(zhuǎn)軸的曲面流線型板，正板與背板兩側(cè)連接后中間形成空心的曲面流線型板。

垂直軸風(fēng)力發(fā)電機在運轉(zhuǎn)過程中，葉片底部連接發(fā)電機的軸承要同時承受軸向重力和徑向偏擺力。因此，選用軸承時也要兼顧可靠性問題。選用角接觸球軸承可同時承受徑向負荷和軸向負荷，能在較高的轉(zhuǎn)速下工作。其它軸承在兩種載荷作用下表現(xiàn)不佳，如球接觸軸承只能承受軸向載荷不能承受徑向載荷；深溝球軸承主要承受徑向載荷，軸向載荷較大時易于破壞等等。

長方體直板是阻力型葉片，曲面流線型板是升力型葉片；阻力型葉片具有阻擋風(fēng)力獲得轉(zhuǎn)動力矩、啟動風(fēng)速小的特點，而本實用新型所用升力型葉片正、背兩面曲率不同，背面曲率更大，旋轉(zhuǎn)過程中迎風(fēng)面積大、升力大。本實用新型將阻力型和升力型葉片組合使用，使本實用新型具備啟動風(fēng)速低、發(fā)電效率高效的特點。

本實用新型所用葉片皆為空心結(jié)構(gòu)，極大地減輕了葉片重量，降低了角接觸球軸承承受的載荷和摩擦功耗。并且，風(fēng)速時高時低、不穩(wěn)定的多變工況下，角接觸球軸承偏矩得以減小，增強了使用壽命和可靠性。多排葉片疊放能充分利用風(fēng)能。

本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)低風(fēng)速時發(fā)電效率低、風(fēng)能利用不足，發(fā)電機低速啟動性能不佳的問題。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例一整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型實施例一的俯視圖。

圖3為本實用新型實施例二的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型實施例三的俯視圖。

圖5為本實用新型等高組合型葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本實用新型非等高組合型葉片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標記為：1組合型葉片，10曲面流線型板，11曲面流線型板的正板，12面流線型板的背板，13空心長方體直板，2中心轉(zhuǎn)軸，3角接觸球軸承，4連接桿。

具體實施方式

實施例一

一種組合型垂直軸風(fēng)力發(fā)電裝置，包括中心轉(zhuǎn)軸2，在中心轉(zhuǎn)軸下方設(shè)有角接觸球軸承3，五組組合型葉片通過連接桿4與中心轉(zhuǎn)軸固定連接，每組組合型葉片包括三片組合型葉片，每組組合型葉片等高等距分布；每片組合型葉片包括一片空心長方體直板13和一片空心曲面流線型板10，曲面流線型板包括正板11與背板12，正板為遠離中心轉(zhuǎn)軸的曲面流線型板，背板為靠近中心轉(zhuǎn)軸的曲面流線型板，曲面流線型葉片正板與背板的表面曲率不同，背板曲率大于正板曲率；曲面流線型板與空心直板的側(cè)邊固定連接。

本例中，曲面流線型板與空心直板的空間夾角為135°；長方體直板和曲面流線型板的高度比為1:1，寬度比為：0.9:1。

實施例二

本實施例與實施例一的組合葉片等高布置不同，本例中每組組合型葉片離中心轉(zhuǎn)軸越近高度越高。

實施例三

本實施例與實施例一的組合葉片等距布置不同，五組組合型葉片，每組距中心轉(zhuǎn)軸的距離不等。