一种新型垂直轴风力机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种新型垂直轴风力机，属于风能应用技术领域，包括主轴、连杆及叶片，连杆的一端与主轴连接，另一端与叶片连接，所述叶片外侧面设有粗糙带，所述粗糙带包括若干平行铺设的条状粗糙元，所述粗糙元延伸方向与叶片长度方向夹角大于等于0度，小于等于90度，所述粗糙元的间距高度比例范围为2‑5，所述粗糙元的横截面为任意几何图形；所述粗糙带位于所述叶片外侧面中间偏后位置。本实用新型专利技术示例的垂直轴风力机，在叶片上设有粗糙带，通过提升扭矩系数来提高风力机的起动性能和发电效率，且工艺简单、经济性好，便于量产。

【技术实现步骤摘要】
一种新型垂直轴风力机
本技术涉及风能应用
，特别是涉及一种新型垂直轴风力机。
技术介绍
由于资源枯竭和环境污染的双重压力，在如今的能源形势下，风能作为一种清洁、安全、无污染的可再生资源，风能产业正蓬勃发展。相对于水平轴风力机，垂直轴风力机在建筑物中的运用非常广泛，它结构简单、方便安装、噪音小、无需对风，且风能利用率高。提高垂直轴风力机自起动性能的方法主要分为叶片翼型优化和风轮结构改进两大类，叶片翼型优化主要是通过提高叶片升力或者降低叶片阻力提高叶片自起动性，风轮结构优化主要是更宏观地通过聚风、导流等方法增大风速以提高起动性。但目前使用的垂直轴风力机，仍具有静态起动性能和动态气动性能都比较差的缺点，进而导致发电效率低，针对上述缺点，对叶片进行改进，提高风力机的自动起动性及运转起来后的扭矩系数，设计一种能克服上述问题的垂直轴风力机很有必要。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中的不足，本技术提供了一种叶片上带有粗糙带的垂直轴风力机，通过提升扭矩系数来提高风力机发电效率，且工艺简单、经济性好，便于量产。本技术解决其技术问题所采用的技术方案为：提供了一种新型垂直轴风力机，包括主轴、连杆及叶片，连杆的一端与主轴连接，另一端与叶片连接，所述叶片外侧面设有粗糙带。进一步的，所述粗糙带包括若干平行铺设的条状粗糙元，所述粗糙元延伸方向与叶片长度方向夹角大于等于0度，小于等于90度，在风力机转动稳定后，风力机的最低扭矩系数相比光滑叶片的风力机能大幅度提升。进一步的，所述粗糙元的间距高度比例范围为2-5，该数值范围内风力机的扭矩系数能明显提高。进一步的，所述粗糙元的横截面为任意几何图形。优选的，所述粗糙元的横截面为方形、三角形、抛物线三角形、凹多边形、凸多边形中的一种。进一步的，所述叶片横截面为翼型，能提高风能的利用系数。进一步的，所述粗糙带位于所述叶片外侧面中间偏后位置，能改善叶片表面的流场分布，提升垂直轴风力机的气动性能，且对翼型的失速特性有明显改善，使失速攻角增大，从而提高最大升力系数。进一步的，所述连杆与主轴垂直连接，所述叶片与连杆垂直连接，使用时无需对风，且风能利用率高。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：在叶片上设有粗糙带，在风力机转动稳定后，风力机的最低扭矩系数相比光滑叶片的风力机能大幅度提升，且最高扭矩系数也会提高，通过提升扭矩系数来提高风力机发电效率，提高资源利用率。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本实施例结构示意图；图2为本实施例俯视图；图3为本实施例在A处放大结构示意图；图4为本实施例风力机旋转一周扭矩系数变化对比图。图中：1-主轴，2-连杆，3-叶片，4-粗糙带，5-粗糙元。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关技术，而非对该技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。如图1-3所示，本实施例提供了一种新型垂直轴风力机，包括主轴1、连杆2及叶片3，连杆2与主轴1垂直连接，叶片3与连杆2垂直连接，所述叶片3横截面为翼型；所述叶片3外侧面设有粗糙带4，粗糙带4位于所述叶片3外侧面中间偏后位置，所述粗糙带4包括若干平行铺设的条状粗糙元5，所述粗糙元5延伸方向与叶片3长度方向夹角为0度，所述粗糙元5的横截面为1mm的方形，且粗糙元的间距高度比例为4。粗糙带的设计能够提高风力机的扭矩系数，提高风能利用率。如图4所示，为在叶尖速比为1.5的条件下，在三维模拟试验中，风力机旋转一周扭矩系数随旋转角度变化图，其中，实线表示设有粗糙元横截面为1mm正方形、间距比为4的粗糙带的风力机扭矩系数变化图，虚线表示光滑的叶片风力机扭矩系数变化图。试验数据表明，加粗糙带的风力机扭矩系数比无粗糙带的风力机扭矩系数总体上有提高，说明本新型垂直轴风力机可以延缓流动分离，提高风力机的起动性能和发电效率。运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的技术范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型垂直轴风力机，包括主轴(1)、连杆(2)及叶片(3)，连杆(2)的一端与主轴(1)连接，另一端与叶片(3)连接，其特征在于，所述叶片(3)外侧面设有粗糙带(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型垂直轴风力机，包括主轴(1)、连杆(2)及叶片(3)，连杆(2)的一端与主轴(1)连接，另一端与叶片(3)连接，其特征在于，所述叶片(3)外侧面设有粗糙带(4)。


2.根据权利要求1所述的一种新型垂直轴风力机，其特征在于，所述粗糙带(4)包括若干平行铺设的条状粗糙元(5)，所述粗糙元(5)延伸方向与叶片(3)长度方向夹角大于等于0度，小于等于90度。


3.根据权利要求2所述的一种新型垂直轴风力机，其特征在于，所述粗糙元(5)的间距高度比例范围为2-5。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈永艳，韩成荣，高志鹰，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：新型
国别省市：内蒙;15