本發(fā)明涉及一種垂直軸風力機，屬于風能發(fā)電技術，應用于新能源發(fā)電領域。

背景技術：

目前我們正面臨著資源枯竭和環(huán)境惡化等問題，因此，尋找一種新的可再生清潔能源成為當務之急。風能作為一種可再生能源，以其獨特優(yōu)勢和戰(zhàn)略地位吸引了人們的注意，成為國內外研究的熱點。在風能的開發(fā)與利用中，風力機作為最主要的能量轉換裝置，其結構形式設計的好壞直接影響風力機的能量輸出和空氣動力性能。

現(xiàn)有的組合型垂直軸風力機中，用于支撐葉片的輔助結構都比較復雜，降低了垂直軸風力機的風能利用效率；而且阻力型葉片多采用半圓葉片，這種葉片材料成本較大，功率性能較差。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有的垂直軸風力機在高風速下葉片剛性與穩(wěn)定性差及低風速下啟動性能差的問題，本發(fā)明提供了一種垂直軸風力機，使用拉索結構以及升阻力葉片組合的結構，該結構簡單合理，功能實用，節(jié)省材料，適合應用于不同風速下的風場環(huán)境，同時不影響垂直風力機的功率和空氣動力性能。

為達到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

一種垂直軸風力機，包括風力機轉軸、升力型葉片、支撐架安裝盤、升力型葉片支撐架、阻力型葉片安裝盤、阻力型葉片、底座；所述風力機轉軸安裝在底座上，所述支撐架安裝盤安裝在風力機轉軸上，若干條升力型葉片支撐架的一端固定在支撐架安裝盤上，若干所述升力型葉片豎直方向布置，每個升力型葉片的中心與相對應的升力型葉片支撐架的另一端固定連接，所述升力型葉片預置角為0°；為保證升力型葉片旋轉時的穩(wěn)定性和剛性，利用三角形穩(wěn)定性原理，垂直軸風力機上安裝有拉索結構；所述阻力型葉片安裝盤安裝在風力機轉軸上，所述阻力型葉片安裝在阻力型葉片安裝盤上，解決垂直軸風力機啟動性能差的問題。

所述拉索結構包括斜拉索和水平拉索；在相鄰的升力型葉片的頂端之間以及底端之間，通過水平拉索相互連接，在升力型葉片的兩端與支撐架安裝盤之間，通過斜拉索連接。

所述阻力型葉片采用橢圓形葉片，采用橢圓形葉片不僅提高了風力機的功率，而且節(jié)省了葉片材料，降低了成本；阻力型葉片安裝在升力型葉片的下方，兩種葉片相互錯開，避免相互影響其空氣動力性能，從而解決了組合型風力機因葉片組合導致功率下降的問題；并且阻力型葉片的兩葉片橫向與縱向均有間隙，此種安裝形式能大幅提高垂直軸風力機的啟動性能以及功率。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優(yōu)點：

1.垂直軸風力機葉片在高風速下要承受巨大的風力沖擊，傳統(tǒng)的垂直軸風力機并沒有相應的補強結構。本發(fā)明采用拉索的結構，增加了葉片安裝的可靠性，保證了葉片高速旋轉下的穩(wěn)定性和剛性。

2.垂直軸風力機在低風速下的啟動性能較差，傳統(tǒng)的垂直軸風力機并沒有相應的措施。本發(fā)明采用升力型葉片與阻力型葉片組合的形式，提高了垂直軸風力機的啟動性能；在組合型葉片的基礎上進一步提出了橢圓型葉片以及新的葉片安裝形式，不但提高了垂直軸風力機的啟動性能和功率，而且節(jié)省了葉片材料，降低了成本，具有經濟很高的經濟性。

本發(fā)明的效果是：

發(fā)明結構合理，功能實用，節(jié)省材料，適合應用于不同風速下的風場環(huán)境，同時不影響垂直風力機的功率和空氣動力性能；新型垂直軸風力機可以有效增強葉片高風速下承受風力沖擊的能力，提高垂直軸風力在低風速下的啟動性能。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的垂直軸風力機的結構示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的垂直軸風力機的拉索示意圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的垂直軸風力機的阻力型葉片及安裝形式示意圖。

具體實施方式

附圖所示為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的垂直軸風力機，以下將結合附圖詳細地說明本發(fā)明的技術方案。

如圖1到3所示，一種垂直軸風力機，包括風力機轉軸1、升力型葉片2、支撐架安裝盤3、升力型葉片支撐架4、阻力型葉片安裝盤7、阻力型葉片8、底座9；所述風力機轉軸1安裝在底座9上，所述支撐架安裝盤3安裝在風力機轉軸1上，三條升力型葉片支撐架4的一端固定在支撐架安裝盤3上，三個所述升力型葉片2豎直方向布置，每個升力型葉片2的中心與相對應的升力型葉片支撐架4的另一端固定連接，所述升力型葉片2預置角為0°；為保證升力型葉片2旋轉時的穩(wěn)定性和剛性，利用三角形穩(wěn)定性原理，垂直軸風力機上安裝有拉索結構；所述阻力型葉片安裝盤7安裝在風力機轉軸1上，所述阻力型葉片8安裝在阻力型葉片安裝盤7上，解決垂直軸風力機啟動性能差的問題。

如圖2所示，所述拉索結構包括斜拉索5和水平拉索6；在相鄰的升力型葉片2的頂端之間以及底端之間，通過水平拉索6相互連接，在升力型葉片2的兩端與支撐架安裝盤3之間，通過斜拉索5連接。

如圖3所示，所述阻力型葉片8采用橢圓形葉片，采用橢圓形葉片不僅提高了風力機的功率，而且節(jié)省了葉片材料，降低了成本；阻力型葉片8安裝在升力型葉片2的下方，兩種葉片相互錯開，避免相互影響其空氣動力性能，從而解決了組合型風力機因葉片組合導致功率下降的問題；并且阻力型葉片8的兩葉片橫向與縱向均有間隙，此種安裝形式能大幅提高垂直軸風力機的啟動性能以及功率。

當來流風速較低通過垂直軸風力機時，阻力型葉片8由于其優(yōu)越的啟動性能最先啟動，帶動風力機轉軸1轉動，從而帶動升力型葉片2開始轉動，保證了垂直軸風力機在風速較低的情況下仍能做功。當風速較大時，外部風力對升力型葉片2的沖擊增大，此時斜拉索5與水平拉索6發(fā)揮作用，保證升力型葉片2在高速旋轉下的穩(wěn)定性和剛性，提高了垂直軸風力機在高風速工況下的可靠性。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種垂直軸風力機，包括風力機轉軸、升力型葉片、支撐架安裝盤、升力型葉片支撐架、阻力型葉片安裝盤、阻力型葉片、底座。本發(fā)明提出了拉索結構，增加了葉片安裝的可靠性，解決了垂直軸風力機在高風速下葉片剛性與穩(wěn)定性差的問題。本發(fā)明提出了升阻力葉片組合結構，并在組合結構的基礎上提出橢圓葉片以及新的葉片安裝形式，降低了成本，解決了垂直軸風力機在低風速下啟動性能差的問題。因此本發(fā)明結構合理，功能實用，節(jié)省材料，適合應用于不同風速下的風場環(huán)境，同時不影響垂直風力機的功率和空氣動力性能；新型垂直軸風力機可以有效增強葉片高風速下承受風力沖擊的能力，提高垂直軸風力在低風速下的啟動性能。

技術研發(fā)人員：魏望望;王幸敏;馬玉屏;李盛鵬;賴衛(wèi)清;辛亮亮;許京荊
受保護的技術使用者：上海大學
技術研發(fā)日：2017.02.13
技術公布日：2017.07.21