葉輪、葉輪的葉片及使用該葉輪的垂直軸風(fēng)力發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及葉輪、葉輪的葉片及使用該葉輪的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。其中葉輪的葉片具有用于在轉(zhuǎn)動到葉輪的動力區(qū)域時迎風(fēng)的迎風(fēng)面和在轉(zhuǎn)動到葉輪的阻力區(qū)域時迎風(fēng)的逆風(fēng)面，所述逆風(fēng)面上凸設(shè)有逆風(fēng)導(dǎo)流板，所述逆風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜；所述葉輪包括轉(zhuǎn)軸和所述葉片；所述垂直抽風(fēng)力發(fā)電機包括機架和所述葉輪。由于設(shè)置了上述逆風(fēng)導(dǎo)流板，因此，葉片轉(zhuǎn)動到葉輪的阻力區(qū)域時，逆風(fēng)導(dǎo)流板能夠使阻力區(qū)域的部分流體沿逆風(fēng)導(dǎo)流板進入葉輪并對該葉片回轉(zhuǎn)方向前方的葉片做功，增大整個葉輪受到的正向作用力，同時減小葉片在阻力區(qū)域受到的風(fēng)阻，進而使葉輪能夠達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，提高工作效率。
【專利說明】葉輪、葉輪的葉片及使用該葉輪的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及葉輪、葉輪的葉片及使用該葉輪的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力帶動發(fā)電機的葉輪旋轉(zhuǎn)，進而帶動機組運轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能，對環(huán)境無污染，布置方便，是一種綠色能源，特別適合電力不易輸送到的區(qū)域使用。現(xiàn)有技術(shù)中，風(fēng)力發(fā)電機可以依據(jù)承軸的結(jié)構(gòu)分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。其中水平軸風(fēng)力發(fā)電機的主軸與風(fēng)向平行，其上裝設(shè)有導(dǎo)風(fēng)尾翼來適應(yīng)風(fēng)向，啟動所需風(fēng)力較大，較易受到地形及地物的影響，但工作效率相對較高。而垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的主軸則與風(fēng)向垂直，主要采用S形葉片的桶形葉輪，由撒布紐斯風(fēng)機的工作原理可知，葉輪在氣流中分為動力區(qū)域與阻力區(qū)域，依靠空氣阻力作功，葉片包括迎風(fēng)面和逆風(fēng)面，迎風(fēng)面在葉片轉(zhuǎn)動到動力區(qū)域時迎風(fēng)設(shè)置，逆風(fēng)面在葉片轉(zhuǎn)動到阻力區(qū)域時迎風(fēng)設(shè)置，通過風(fēng)力在動力區(qū)域的葉片上所產(chǎn)生的作用力大于在阻力區(qū)域的葉片上所產(chǎn)生的作用力的原理，促使葉片轉(zhuǎn)動，啟動所需風(fēng)力較小，然而，由于轉(zhuǎn)動到阻力區(qū)域的葉片會對轉(zhuǎn)動到動力區(qū)域的葉片的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生阻力,所以轉(zhuǎn)速相對較慢，發(fā)電效率相對較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種能夠達(dá)到較高轉(zhuǎn)速的葉輪，同時，本發(fā)明還提供了一種該葉輪的葉片，以及使用該葉輪的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。
[0004]本發(fā)明中一種葉輪采用的技術(shù)方案是:一種葉輪，包括轉(zhuǎn)軸和連接在轉(zhuǎn)軸上的葉片，所述葉片具有用于在轉(zhuǎn)動到葉輪的動力區(qū)域時迎風(fēng)的迎風(fēng)面和在轉(zhuǎn)動到葉輪的阻力區(qū)域時迎風(fēng)的逆風(fēng)面，所述逆風(fēng)面上凸設(shè)有逆風(fēng)導(dǎo)流板，所述逆風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
[0005]所述逆風(fēng)導(dǎo)流板沿所述葉片的徑向間隔設(shè)置有兩塊以上。
[0006]所述迎風(fēng)面上凸設(shè)有迎風(fēng)導(dǎo)流板，所述迎風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
[0007]所述葉片遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心的外端朝向背離于葉片旋裝方向的一側(cè)傾斜設(shè)置而與葉片的回轉(zhuǎn)徑向呈設(shè)定的夾角。
[0008]本發(fā)明中葉輪的葉片采用的技術(shù)方案是:葉輪的葉片，所述葉片具有用于在轉(zhuǎn)動到葉輪的動力區(qū)域時迎風(fēng)的迎風(fēng)面和在轉(zhuǎn)動到葉輪的阻力區(qū)域時迎風(fēng)的逆風(fēng)面，所述逆風(fēng)面上凸設(shè)有逆風(fēng)導(dǎo)流板，所述逆風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
[0009]所述逆風(fēng)導(dǎo)流板沿所述葉片的徑向間隔設(shè)置有兩塊以上。
[0010]所述迎風(fēng)面上凸設(shè)有迎風(fēng)導(dǎo)流板，所述迎風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
[0011]本發(fā)明中垂直軸風(fēng)力發(fā)電機采用的技術(shù)方案是:垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，包括機架、轉(zhuǎn)動裝配在機架上的轉(zhuǎn)軸和連接在轉(zhuǎn)軸上的葉片，所述葉片具有用于在轉(zhuǎn)動到葉輪的動力區(qū)域時迎風(fēng)的迎風(fēng)面和在轉(zhuǎn)動到葉輪的阻力區(qū)域時迎風(fēng)的逆風(fēng)面，所述逆風(fēng)面上凸設(shè)有逆風(fēng)導(dǎo)流板，所述逆風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
[0012]所述逆風(fēng)導(dǎo)流板沿所述葉片的徑向間隔設(shè)置有兩塊以上。
[0013]所述迎風(fēng)面上凸設(shè)有迎風(fēng)導(dǎo)流板，所述迎風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
[0014]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，葉片的逆風(fēng)面上凸設(shè)有逆風(fēng)導(dǎo)流板，所述逆風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜，由于設(shè)置了上述逆風(fēng)導(dǎo)流板，因此，葉片轉(zhuǎn)動到葉輪的阻力區(qū)域時，逆風(fēng)導(dǎo)流板能夠使阻力區(qū)域的部分流體沿逆風(fēng)導(dǎo)流板進入葉輪并對該葉片回轉(zhuǎn)方向前方的葉片做功，增大整個葉輪受到的正向作用力，同時減小葉片在阻力區(qū)域受到的風(fēng)阻，進而使葉輪能夠達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，提高工作效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的一個實施例中葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖，同時也是本發(fā)明中葉輪的葉片的一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中各附圖標(biāo)記對應(yīng)的名稱為:10轉(zhuǎn)軸，20葉片支撐桿，30葉片，31迎風(fēng)面，32逆風(fēng)面，41迎風(fēng)導(dǎo)流板，42逆風(fēng)導(dǎo)流板。
【具體實施方式】
[0017]本發(fā)明中一種葉輪的一個實施例如圖1所示，是一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的葉輪，包括轉(zhuǎn)軸10和葉片30。其中葉片30沿轉(zhuǎn)軸10的軸向延伸，通過相應(yīng)的葉片支撐桿20固定在轉(zhuǎn)軸10上。各葉片30垂直于轉(zhuǎn)軸10的截面是弧形，為弧形葉片，并與相對一側(cè)的葉片共同形成S形。工作時，葉輪按照圖1的方式設(shè)置，依照圖1中弧形箭頭所示的方向轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)軸10的軸向與風(fēng)向垂直，氣流在轉(zhuǎn)軸10的下方形成動力區(qū)域，在轉(zhuǎn)軸10的上方形成阻力區(qū)域。
[0018]各葉片30遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心的外端朝向背離于葉片30旋裝方向的一側(cè)傾斜設(shè)置，使葉片30與其回轉(zhuǎn)徑向呈設(shè)定的夾角α。各葉片30均具有迎風(fēng)面31和逆風(fēng)面32，葉片30在轉(zhuǎn)動到葉輪的動力區(qū)域時迎風(fēng)面31迎風(fēng)，在轉(zhuǎn)動到葉輪的阻力區(qū)域時逆風(fēng)面32迎風(fēng)。
[0019]各葉片30的迎風(fēng)面31上凸設(shè)有沿轉(zhuǎn)軸10的軸向延伸的迎風(fēng)導(dǎo)流板41，迎風(fēng)導(dǎo)流板41為弧形板，與葉片30的迎風(fēng)面31平滑過渡連接。所述迎風(fēng)導(dǎo)流板41相對于所述葉片30傾斜設(shè)置,使得其遠(yuǎn)離葉片30的一側(cè)朝向葉片30的回轉(zhuǎn)軸10線傾斜,迎風(fēng)導(dǎo)流板41的傾斜角度根據(jù)葉片30的安裝角度設(shè)置，能夠使葉片30的迎風(fēng)面31相對與現(xiàn)有葉片30具有更大的受風(fēng)面積，從而增加動力區(qū)域的動力。同時，迎風(fēng)導(dǎo)流板41在相鄰的兩葉片30之間形成一個楔形空間，從而能夠增加動力區(qū)域中進入葉輪的氣流速度，有效地提高風(fēng)力利用率和葉輪工作效率。
[0020]逆風(fēng)面32上凸設(shè)有三塊平板結(jié)構(gòu)的逆風(fēng)導(dǎo)流板42，三塊逆風(fēng)導(dǎo)流板42沿所述葉片30的徑向間隔設(shè)置，各逆風(fēng)導(dǎo)流板42沿轉(zhuǎn)軸10的軸向延伸。為了適應(yīng)葉片30的彎曲形狀，最外側(cè)的逆風(fēng)導(dǎo)流板42的寬度大于內(nèi)側(cè)的兩塊逆風(fēng)導(dǎo)流板42，從而使得三塊逆風(fēng)導(dǎo)流板42遠(yuǎn)離葉片30的一側(cè)邊緣整齊排列。各逆風(fēng)導(dǎo)流板42相對于所述葉片30傾斜設(shè)置，使得其遠(yuǎn)離葉片30的一側(cè)朝向葉片30的回轉(zhuǎn)軸10線傾斜。逆風(fēng)導(dǎo)流板42的傾斜角度根據(jù)葉片30的安裝角度設(shè)置，能夠在葉片30轉(zhuǎn)動到阻力區(qū)域時，使阻力區(qū)域的部分氣流沿逆風(fēng)導(dǎo)流板42進入葉輪并對該葉片30回轉(zhuǎn)方向前方的葉片30做功，增大整個葉輪受到的正向作用力，同時減小葉片30在阻力區(qū)域受到的風(fēng)阻，進而使葉輪能夠達(dá)到更高的轉(zhuǎn)速，提高工作效率。
[0021]通過迎風(fēng)導(dǎo)流板41和逆風(fēng)導(dǎo)流板42的共同作用，既能夠增大葉輪正常轉(zhuǎn)動的動力，又能夠減小葉片30在阻力區(qū)域受到的風(fēng)阻，因此能夠有效地提高葉輪的轉(zhuǎn)速和葉輪的工作效率，提高風(fēng)能利用率。同時，也現(xiàn)有技術(shù)中在阻力區(qū)域設(shè)置擋風(fēng)罩的結(jié)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于安裝和維護。
[0022]本發(fā)明中垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的一個實施例包括機架、轉(zhuǎn)動裝配在機架上的轉(zhuǎn)軸10和連接在轉(zhuǎn)軸10上的葉片30，機架的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，轉(zhuǎn)軸10和葉片30的結(jié)構(gòu)與上述葉輪的實施例中的轉(zhuǎn)軸10和葉片30相同，此處不再贅述。本發(fā)明中葉輪的葉片30的一個實施例即上述葉輪的實施例中的葉片30，此處不再重復(fù)說明。
[0023]在上述實施例中，葉片30的逆風(fēng)面32上設(shè)有平板結(jié)構(gòu)的逆風(fēng)導(dǎo)流板42，葉片30的迎風(fēng)面31上設(shè)有弧形板結(jié)構(gòu)的迎風(fēng)導(dǎo)流板41，并且逆風(fēng)導(dǎo)流板42設(shè)有三塊。在本發(fā)明的其他實施例中，也可以僅在逆風(fēng)面32上設(shè)置逆風(fēng)導(dǎo)流板42，通過減小葉片30在阻力區(qū)域的風(fēng)阻提高轉(zhuǎn)速，而逆風(fēng)導(dǎo)流板42也可以是弧形板，其數(shù)量也可以為一塊、兩塊或者四塊以上，只要按上述實施例中的方式傾斜設(shè)置，均可以起到減小風(fēng)阻的作用。而迎風(fēng)面31上的迎風(fēng)導(dǎo)流板41也可以是平板，同樣可以起到增大受力面積的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種葉輪，包括轉(zhuǎn)軸和連接在轉(zhuǎn)軸上的葉片，所述葉片具有用于在轉(zhuǎn)動到葉輪的動力區(qū)域時迎風(fēng)的迎風(fēng)面和在轉(zhuǎn)動到葉輪的阻力區(qū)域時迎風(fēng)的逆風(fēng)面，其特征在于:所述逆風(fēng)面上凸設(shè)有逆風(fēng)導(dǎo)流板，所述逆風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種葉輪，其特征在于:所述逆風(fēng)導(dǎo)流板沿所述葉片的徑向間隔設(shè)置有兩塊以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種葉輪，其特征在于:所述迎風(fēng)面上凸設(shè)有迎風(fēng)導(dǎo)流板，所述迎風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種葉輪，其特征在于:所述葉片遠(yuǎn)離回轉(zhuǎn)中心的外端朝向背離于葉片旋裝方向的一側(cè)傾斜設(shè)置而與葉片的回轉(zhuǎn)徑向呈設(shè)定的夾角。
5.葉輪的葉片，所述葉片具有用于在轉(zhuǎn)動到葉輪的動力區(qū)域時迎風(fēng)的迎風(fēng)面和在轉(zhuǎn)動到葉輪的阻力區(qū)域時迎風(fēng)的逆風(fēng)面，其特征在于:所述逆風(fēng)面上凸設(shè)有逆風(fēng)導(dǎo)流板，所述逆風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的葉輪的葉片，其特征在于:所述逆風(fēng)導(dǎo)流板沿所述葉片的徑向間隔設(shè)置有兩塊以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的葉輪的葉片，其特征在于:所述迎風(fēng)面上凸設(shè)有迎風(fēng)導(dǎo)流板，所述迎風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
8.垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，包括機架、轉(zhuǎn)動裝配在機架上的轉(zhuǎn)軸和連接在轉(zhuǎn)軸上的葉片，所述葉片具有用于在轉(zhuǎn)動到葉輪的動力區(qū)域時迎風(fēng)的迎風(fēng)面和在轉(zhuǎn)動到葉輪的阻力區(qū)域時迎風(fēng)的逆風(fēng)面，其特征在于:所述逆風(fēng)面上凸設(shè)有逆風(fēng)導(dǎo)流板，所述逆風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于:所述逆風(fēng)導(dǎo)流板沿所述葉片的徑向間隔設(shè)置有兩塊以上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機，其特征在于:所述迎風(fēng)面上凸設(shè)有迎風(fēng)導(dǎo)流板，所述迎風(fēng)導(dǎo)流板相對于所述葉片傾斜設(shè)置而使其遠(yuǎn)離葉片的一側(cè)朝向葉片的回轉(zhuǎn)軸線傾斜。
【文檔編號】F03D3/04GK103994021SQ201410218164
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】李慧, 何春霞, 臺運良, 陳會娟, 譚濤 申請人:黃河科技學(xué)院