本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，尤其是一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，屬于垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，能源供應(yīng)問題突出，世界能源結(jié)構(gòu)正在發(fā)生重大轉(zhuǎn)變，即由礦物能源向以可再生能源為基礎(chǔ)的可持續(xù)能源的轉(zhuǎn)變。因此，清潔的可再生能源越來越受到世界各國的青睞。與其他能源相比，風(fēng)能具有蘊(yùn)量巨大，可以再生，分布廣泛，沒有污染等優(yōu)點(diǎn)使其在技術(shù)和成本上都具有較強(qiáng)的優(yōu)勢，因此成為當(dāng)前最理想的可再生清潔能源之一。所以風(fēng)力發(fā)電成為了當(dāng)今社會(huì)的焦點(diǎn)，歸其優(yōu)越性可歸納為三點(diǎn)：首先，在經(jīng)濟(jì)成本方面，建造風(fēng)力發(fā)電廠的費(fèi)用較水電廠火電廠或者核電站的費(fèi)用要低得多；其次，風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)營成本除常規(guī)保養(yǎng)外，沒有其他任何消耗和燃料成本；再次，風(fēng)能是一種清潔干凈的可再生能源。風(fēng)力發(fā)電既有效地利用了自然資源，又保護(hù)了自然環(huán)境，還解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)人們用電急缺的問題。因此，各國對于風(fēng)能開發(fā)和利用項(xiàng)目的投資費(fèi)用不斷加大，風(fēng)力發(fā)電行業(yè)呈現(xiàn)出前所未有的發(fā)展勢頭。

我國也早在上個(gè)世紀(jì)就開始使用風(fēng)能，近年來我國的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭也特別強(qiáng)勁，裝機(jī)容量已超過美國，走在世界前列。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。在風(fēng)電場中，風(fēng)力機(jī)則是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的重要裝置。風(fēng)力機(jī)主要分為水平軸和垂直軸風(fēng)力機(jī)，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)對來流方向沒有要求；它結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝；小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)還適用于多建筑地區(qū)，能夠有效利用建筑風(fēng)能，減少一次能源的消耗；同時(shí)，其最大的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是與水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本相比，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的成本普遍較低。然而，由于風(fēng)力機(jī)翼型受到前方來流方向氣流作用的不均勻性，導(dǎo)致垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)性能差，同時(shí)其輸出功率也較低。

針對上訴垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的缺點(diǎn)，本發(fā)明人受到水平軸風(fēng)力機(jī)加導(dǎo)流轉(zhuǎn)置的啟發(fā)，對垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)翼型葉片進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，在其葉片前緣加裝導(dǎo)流輪以加強(qiáng)氣流作用到葉片表面的均勻性。加裝導(dǎo)流輪能有效提高垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自動(dòng)啟動(dòng)性能與輸出功率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺點(diǎn)，提供一種帶導(dǎo)風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機(jī)，從垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片受力入手，考慮現(xiàn)代空氣動(dòng)力學(xué)理論，采用在葉片前緣加裝導(dǎo)流輪，利用導(dǎo)流輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的流動(dòng)效應(yīng)來提高葉片的空氣動(dòng)力特性，從而來提高垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種帶導(dǎo)風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機(jī)，包括葉片、底座、葉輪轉(zhuǎn)軸、葉輪轉(zhuǎn)臂，所述葉片前緣加裝導(dǎo)流輪，利用導(dǎo)流輪旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的流動(dòng)效應(yīng)來提高葉片的空氣動(dòng)力特性，從而提高垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能。

所述導(dǎo)流輪通過導(dǎo)流輪轉(zhuǎn)軸連接葉片。

所述導(dǎo)流輪的直徑為三分之二葉片最大厚度和葉片最大厚度之間，高度與葉片等高。

所述葉片和導(dǎo)流輪的相對距離可調(diào)節(jié)。

所述葉片通過葉輪轉(zhuǎn)臂連接葉輪轉(zhuǎn)軸，葉輪轉(zhuǎn)軸安裝在底座上。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，即保證了垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝維護(hù)等優(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，提高了風(fēng)力機(jī)的功率輸出。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明的帶導(dǎo)風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)立體示意圖；

圖2 為本發(fā)明的帶導(dǎo)風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機(jī)結(jié)構(gòu)俯視示意圖。

具體實(shí)施方式

下面以NACA0015翼型為原型進(jìn)行改進(jìn)后的葉片（導(dǎo)流輪的直徑為三分之二葉片最大厚度和葉片最大厚度之間，高度與葉片等高）為例結(jié)合附圖對本發(fā)明做更詳細(xì)的描述：

如圖1，2所示，一種帶導(dǎo)風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力機(jī)，包括葉片1，導(dǎo)流輪2、導(dǎo)流輪轉(zhuǎn)軸3、底座4、葉輪轉(zhuǎn)軸5、葉輪轉(zhuǎn)臂6。

葉片1前緣加裝導(dǎo)流輪2，利用導(dǎo)流輪2旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的流動(dòng)效應(yīng)來提高葉片1的空氣動(dòng)力特性，從而提高垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能。所述導(dǎo)流輪2通過導(dǎo)流輪轉(zhuǎn)軸3連接葉片1。葉片1通過葉輪轉(zhuǎn)臂6連接葉輪轉(zhuǎn)軸5，葉輪轉(zhuǎn)軸5安裝在底座4上。

本發(fā)明的帶導(dǎo)風(fēng)輪的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其翼型的葉片是由傳統(tǒng)NACA系列翼型改進(jìn)獲得，導(dǎo)流輪也是在傳統(tǒng)的導(dǎo)風(fēng)輪結(jié)構(gòu)上經(jīng)過改造與本發(fā)明的葉片在空氣動(dòng)力學(xué)性能上達(dá)到了最佳的組合。葉片1和導(dǎo)流輪2的相對距離可以調(diào)節(jié)，合適的間距有利于風(fēng)力機(jī)輸出功率的增大，間距過大或是過小，其靜態(tài)扭矩會(huì)有所減小，相對自動(dòng)啟動(dòng)性能越差。但是，相比于傳統(tǒng)翼型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，自動(dòng)啟動(dòng)性能還是有較大的提升。

當(dāng)風(fēng)吹向此風(fēng)力機(jī)，由于葉片前緣添加了導(dǎo)流輪，使得葉片的表面的空氣流動(dòng)狀況發(fā)生了很大的變化。導(dǎo)流輪的旋轉(zhuǎn)能夠增加風(fēng)力機(jī)的靜態(tài)扭矩，從而能夠很大程度上提升風(fēng)力機(jī)的功率輸出；與此同時(shí)也給風(fēng)力機(jī)帶來自動(dòng)啟動(dòng)加速的功能。