本实用新型专利技术涉及一种垂直轴风力发电的风力机装置，包括有旋转涡轮、导风调节叶轮和旋转轴，旋转涡轮同轴设置在导风调节叶轮的内部，旋转涡轮与旋转轴固定，旋转轴安装在导风调节叶轮上转动；旋转涡轮包括有固定在旋转轴上的涡轮架和固定在涡轮架之间并且以旋转轴为中心对称设置的旋转涡扇叶片，相邻旋转涡扇叶片之间形成用于风力进入旋转涡轮内部的入风通道；导风调节叶轮包括有支撑旋转轴的叶轮架和活动设置于叶轮架上转动的用于将风力导流至入风通道的导风调节叶片，导风调节叶片以旋转轴为中心对称设置。旋转轴为中心对称设置。旋转轴为中心对称设置。
【技术实现步骤摘要】
一种垂直轴风力发电的风力机装置及风力发电机组
[0001]本技术属风力发电
，涉及一种垂直轴风力发电的风力机装置。
技术介绍
[0002]随着科学技术的发展，风力机也逐渐运用到许多领域，风力机是利用风产生动力的一种机器。现代风力机多指发电用风力机，亦有用于提水灌溉的。风能资源是清洁的可再生能源，安全、清洁、资源丰富，取之不竭，是一种永久性的大量存在的本地资源，可为我们提供长期稳定的能源供应。风力发电是新能源领域中技术最成熟、最具规模、开发商业化发展前景的发电方式之一，发展风电对于保障能源安全，调整能源结构，减轻环境污染，实现可持续发展等都具有非常重要的意义。
[0003]风力发电的原理是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前风车技术，微风便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。
[0004]现有技术中的垂直轴风力机主要有升力叶片型风力机，阻力型风力机有各种叶片造型风轮的垂直轴风力机，垂直轴风力发电机组的风力机较常见为阻力风机组，阻力风机组长期没能解决消除逆风阻尼，风能利用率低的问题，尤其需要解决弱风提升风速、风力多级利用难题，需要解决气流尾涡的环境影响难题。
[0005]风力发电机的风力轮及叶片，目前的设计理论及设计制造方法，行业内人所周知，在风压荷载相同的环境及相同力矩的条件下，获取最大风力动能的风力机设计制造方法与叶轮大小，叶片几何尺寸紧密相关，尤其垂直轴风力发电机，获取风力动能的多少，除转轮力矩体量的大小影响外，主要因素体现在，风叶片的受风面积几何造型以及布局的合理性。至目前行业的设计理论及叶片造型布局，都是采用了相同的设计原理及理论，设计制造了各种各样的垂直轴风力发电机。但是设计都是通过叶片的几何造型和布局上的改变，希望获得更多的风能量。
[0006]垂直轴风力机，行业内也常常称其为阻力式风机，其原理在相同的风荷载条件下接收到风力动能的多少，取决于以下几个方面，1、相同力矩、相同风荷载条件下接收到风力动能的多少，是由叶片的迎风面积大小和风的切入角所决定的。因此就产生了各种几何尺寸造型的叶片，例如：常见如模拟飞机翼设计的各种升力式流体风机叶片、弧形板叶片、双曲线叶型叶片、直板式叶片等首先都遵从一个原理。为了使正能量迎风面尽量获得更多的动能量，使负能量回旋逆风面受到最少动能量损耗，所有设计几何尺寸造型与倾角、弧面、转动平面均首先符合这一原则，叶片的设计减少风能损失，还考虑到风的缠绕、粘性等物理流态特征，通过造型减少缠绕涡流阻力，利用调整尾角风粘性降风阻等同样受到业内有设计经验人的重视。
[0007]垂直轴风机的风叶片，在相同力矩条件下的布局与风的获取动能量直接相关，避免回转逆风阻力，叶片要调整风切入角，减少风缠绕涡流阻力。风的导出角设计要考虑降低粘性阻力影响，除叶片几何尺寸、倾角后和叶片的布局紧密相关。常见叶片布局造型，如H
型、双曲线型等。
[0008]近几年还出现了动态自旋叶片，当迎风面叶片处在对称垂直轴逆风阻条件，叶片自旋转与风向呈平行状态，削减逆风阻耗散动能。
[0009]近几年还设计出了垂直轴风机，叶片当处在对称轴逆风组条件下，通过外部添加遮挡逆风的方式，消除逆风面的耗能影响。
[0010]大多数的垂直轴风力机的设计，都是通过叶片几何造型及布局设置风切入角的方式，提高正能量迎风面，获取最大风动能量推力；通过叶片导入、导出角的改变使逆风负能量区迎风面变小，并有导出角降低整机风动能损耗。
[0011]总结现有垂直轴风力机的目前设计方案、方法、原理都不可改变，低效获取动能的模式，只有50％有效迎风面，还要减去50％的逆风阻面的耗能，只能通过风叶片几何结构、导风角获取有限的差值动能，效率是很低的，长期以来都不能从根本上改变。当前最有创意的设计，采用对50％逆风阻面，采用遮挡法或动态自旋叶片释放阻力能耗，垂直轴风力机获得风最大动能也只有直径的50％有效面积迎风面风力动能。因此垂直轴风力机被行业内一直称其为低功效风力机。
技术实现思路
[0012]本技术的目的是提供一种垂直轴风力发电的风力机装置，使微弱的风力就能驱动并得到最大化利用，增大了有效功，使弱风力发电变成可能，设计了结构简单、动作简单、功率明显、经济实用的风力机结构体系，将垂直轴风力发电的低效风能改变为高效风能得到充分利用。
[0013]为达到上述目的，本技术是通过以下的技术方案来实现的。
[0014]本技术的技术方案是提供一种垂直轴风力发电的风力机装置，包括有旋转涡轮、导风调节叶轮和旋转轴，旋转涡轮同轴设置在导风调节叶轮的内部，旋转涡轮与旋转轴固定，旋转轴安装在导风调节叶轮上转动；本技术的垂直轴风力机，针对目前垂直轴风力机长期存在的弊端，即解决了垂直轴逆风侧面逆风阻力及叶片风缠绕紊流阻力的固有特性难题，
[0015]旋转涡轮包括有固定在旋转轴上的涡轮架和固定在涡轮架之间并且以旋转轴为中心对称设置的旋转涡扇叶片，相邻旋转涡扇叶片之间形成用于风力进入旋转涡轮内部的入风通道；风道呈方口漏斗状态过流压缩通道；迎风斗口沿圆周定方向定角度的均匀分布，内圆周切向均匀分布的出风方形漏斗口比导入风口小，增加了出风速度，风流状态不存在紊流，消除了风的紊流动能消耗，消除了垂直轴风力机低功效的因素。通过涡轮涡扇叶片的风能经过了分级叠加吸收作功，提高了风机有效功率。
[0016]导风调节叶轮包括有支撑旋转轴的叶轮架和活动设置于叶轮架上转动的用于将风力导流至入风通道的导风调节叶片，导风调节叶片以旋转轴为中心对称设置，通过对迎风面风向跟踪，将风力机垂直轴二侧迎风面的风力，全面转换成有效动能导入与内置旋转涡轮涡扇耦合，获得最佳风力动能，并且将阻力侧面风通过导风调节叶片内导角，转换成对旋转涡轮的推动力。将逆风阻力转换成有效动力，并且具有风量多少可调、可控制的机能。
[0017]本技术方案的风力机装置采用了涡旋涡流动力学及叶扇片的结构造型设计，使风能流道更流畅，获取高效能量，微弱的风力能即要驱动旋转涡轮转动，增大了有效功，使弱
力发电变成可能。
[0018]在该技术方案的一种示例中，旋转涡扇叶片包括有朝向入风方向的弧头部、位于中部的导向弧形部和尾端向内弯曲呈弧面尾钩式的尾弧叶部，旋转涡扇叶片的上端与下端固定在涡轮架上。通过尾弧叶部的设计，漏斗形的入风通道在出风口处风力被加速后再行推动尾弧叶部，达到最大风力的能量转换及利用。
[0019]在该技术方案的一种示例中，旋转涡扇叶片的上端和下端分别设置有多个固定楔部，通过固定楔部插入至涡轮架上的固定孔连接，使旋转涡扇叶片固定在涡轮架上。
[0020]在该技术方案的一种示例中，以经过旋转涡扇叶片的前端和后端的第一面，以经过旋转涡扇叶片的前端和旋转涡轮中心轴的第二面，在第一面与第二面呈一定角度夹角的状态下，并且使涡轮架的旋转涡扇叶片固定安装在涡轮架的平面上。
[0021]在该技术本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风力发电的风力机装置，其特征在于，包括有旋转涡轮、导风调节叶轮和旋转轴，旋转涡轮同轴设置在导风调节叶轮的内部，旋转涡轮与旋转轴固定，旋转轴安装在导风调节叶轮上转动；旋转涡轮包括有固定在旋转轴上的涡轮架和固定在涡轮架之间并且以旋转轴为中心对称设置的旋转涡扇叶片，相邻旋转涡扇叶片之间形成用于风力进入旋转涡轮内部的入风通道；导风调节叶轮包括有支撑旋转轴的叶轮架和活动设置于叶轮架上转动的用于将风力导流至入风通道的导风调节叶片，导风调节叶片以旋转轴为中心对称设置。2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电的风力机装置，其特征在于，旋转涡扇叶片包括有朝向入风方向的弧头部、位于中部的导向弧形部和尾端向内弯曲呈弧面尾钩式的尾弧叶部，旋转涡扇叶片的上端与下端固定在涡轮架上。3.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电的风力机装置，其特征在于，旋转涡扇叶片的上端和下端分别设置有多个固定楔部，通过固定楔部插入至涡轮架上的固定孔连接，使旋转涡扇叶片固定在涡轮架上。4.根据权利要求2所述的垂直轴风力发电的风力机装置，其特征在于，以经过旋转涡扇叶片的前端和后端的第一面，以经过旋转涡扇叶片的前端和旋转涡轮中心轴的第二面，在第一面与第二面呈一定角度夹角的状态下，旋转涡扇叶片固定安装在涡轮架上。5.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电的风力机装置，其特征在于，涡轮架包括有轮环架部、轮支架部和轮中盘部，轮支架部将轮中盘部与轮环架部进行连接，并且使涡轮架的平面...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈卫东，陈征，
申请(专利权)人：陈征，
类型：新型
国别省市：
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