本实用新型专利技术公开了一种垂直轴风力发电机多层组合式风轮，包括风轮支架、主风轮、副风轮和螺旋叶轮；螺旋叶轮位于风轮支架顶部，主风轮位于风轮支架中间，副风轮位于风轮支架底部，主风轮包括升力型叶片、上阻力型叶片，副风轮包括下阻力型叶片，上阻力型叶片和下阻力型叶片均为横截面翼型具有流线形状的海豚型风叶。本装置中的主风轮是一个升阻型风轮，副风轮是一个阻力型风轮，可以让本风力发电机整体更容易在低风速下启动，以及具有更高的输出功率；主风轮和副风轮上的阻力型叶片均为海豚型风叶，具有优良的风能利用性能，而且可以使风轮或叶片在运转的过程中降低其自身的颤动或震动，减少能量损失，提高设备的使用寿命。提高设备的使用寿命。提高设备的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种垂直轴风力发电机多层组合式风轮
[0001]本技术涉及垂直轴风力发电机
，尤其是涉及一种垂直轴风力发电机多层组合式风轮。
技术介绍
[0002]风力发电是一种环保的能源获得方式，目前应用越来越广泛，风力发电机根据主轴安装方位分为水平轴和垂直轴，目前风力发电机结构普遍是水平轴风力发电机，水平轴风力发电机受风向变化影响较大，一般要加装风轮转向装置才能适应风向变化，使其机械结构复杂，不适合在都市和社区中使用，而且还会危害鸟类的生存环境。
[0003]垂直轴风力发电机结构相对简单，无风向性要求能接受来自任何方向的来流风，不需要繁杂的偏航装置和变桨系统。垂直轴风力发电机由若干叶片通过支持翼与垂直轴连接，构成风轮。风力机的风轮或叶片，是将风的动能转换为机械能并带动发电机发电的装置，垂直轴风力发电机的叶片设计，以前也是按照水平轴的设计方法，依靠叶素理论来设计。由于垂直轴风轮的流动比水平轴更加复杂，是典型的大分离非定常流动，不适合用叶素理论进行分析、设计，这也是垂直轴风力发电机长期得不到发展的一个重要原因。
[0004]目前，垂直轴风力发电机风轮部分是由升力叶片或阻力叶片组成，即风轮主要分为升力型风轮和阻力型风轮两种。升力型风轮启动力矩较小，在低风速时，需要借助其他动力来启动，目前在市场上相对于水平轴风力机来说应用较少，仍没有实现大型化。阻力型风轮主要依靠空气阻力来转动，一般在中心有一个偏心距，使风力机能够更有效地利用风能，相对于升力型风力机其输出功率较小，但启动力矩较大，由于其输出功率较小，在市场上应用也较少。这两种风轮对于风能的利用效率都不高，需要进行改进。
技术实现思路
[0005]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本技术的一个目的在于提供一种垂直轴风力发电机多层组合式风轮。
[0006]本技术的技术方案如下：一种垂直轴风力发电机多层组合式风轮，其特征在于，包括风轮支架、主风轮、副风轮和螺旋叶轮；
[0007]所述风轮支架上转动设有上轮轴、中轮轴和下轮轴，所述上轮轴、中轮轴和下轮轴依次沿上下方向间隔排布且同轴心设置；
[0008]所述螺旋叶轮与所述上轮轴固定相连；
[0009]所述主风轮设置在所述上轮轴与所述中轮轴之间，所述主风轮包括升力型叶片、上阻力型叶片和主轴臂，所述上轮轴和所述中轮轴上分别设有三组绕自身轴线呈120度均匀周向分布的所述主轴臂，每组所述主轴臂上均安装有所述升力型叶片和所述上阻力型叶片，所述升力型叶片位于所述上阻力型叶片的外侧；
[0010]所述副风轮设置在所述中轮轴与所述下轮轴之间，所述副风轮包括下阻力型叶片和副轴臂，所述中轮轴与所述下轮轴上分别设有三组绕自身轴线呈120度均匀周向分布的
所述副轴臂，每组所述副轴臂上均安装有所述下阻力型叶片；
[0011]其中，所述上阻力型叶片和所述下阻力型叶片均为横截面翼型具有流线形状的海豚型风叶，在从后到前的方向上，所述风叶的前缘收缩变细形成海豚尾部，所述风叶的后缘逐步增厚形成海豚头部，所述风叶的厚度方向的一侧表面为吸力面，另一侧表面为压力面，所述吸力面向外凸出形成海豚腹部，所述压力面向内凹陷形成海豚背部；
[0012]沿所述风叶的周向，所述吸力面与所述后缘接合，所述后缘与所述压力面接合，所述压力面与所述前缘接合，所述前缘与所述吸力面接合；
[0013]以前缘点到后缘点的连线为翼弦，以吸力面垂直于所述翼弦的方向为竖直方向，所述风叶在竖直方向上的厚度最大处在所述后缘。
[0014]优选地，在从外到内的方向上，所述风叶具有外层、中间层和内层，所述外层为高强纤维增强的树脂基复合材料，所述中间层为梯度复合材料，所述内层为低密度泡沫夹芯材料。
[0015]优选地，所述升力型叶片在上下方向上朝向所述主轴臂延伸，且中间向外侧凸出形成弓形。
[0016]优选地，所述上轮轴和所述中轮轴上分别连接有陀螺，所述陀螺由两个上下倒置组合锥体构成，所述两个倒置锥体底面轴心凸起固定连接形成整体由轴心向外伸出所述主轴臂，所述上轮轴上的陀螺为上部陀螺，所述中轮轴上的陀螺为下部陀螺，所述上部陀螺的主轴臂连接在所述升力型叶片和所述上阻力型叶片的上部，所述下部陀螺的主轴臂连接在所述升力型叶片和所述上阻力型叶片的下部，所述上部陀螺与下部陀螺设置于风轮轴心位置，所述上部陀螺的上锥体设有所述上轮轴，所述下部陀螺的下锥体设有所述中轮轴。
[0017]优选地，还包括补风机构，所述补风机构为三个均匀设置在所述风轮支架上，三个所述补风机构与三个所述升力型叶片和所述上阻力型叶片一一对应以并将不同方向的气流导向所述主风轮。
[0018]优选地，所述风轮支架包括底板、底板拉结件、顶板、顶板支撑件、第一立管、第二立管、立柱和固定板；所述底板设置在风轮支架腰部外展部位的第一立管上，为等边三角形中心开设有通孔用于安装风轮底部轴承，通过底板拉结件与第一立管连接；所述顶板设置在风轮支架的顶部，在底板正上方，为等边三角形中心开设有通孔用于安装风轮顶部轴承，所述顶板通过顶板支撑件与第二立管连接；第一立管及第二立管为三个空心管状物呈三角形均连接在底板与顶板之间，各所述立管延伸方向两端朝向风轮支架，各所述立管上一一对应的设置补风机构；所述第一立管的下方设有所述立柱，所述立柱为三个呈等边三角形设置，所述固定板为等边三角形板，三个所述立柱一一对应的与固定板相连接；所述顶板上设有所述螺旋叶轮，所述顶板和底板之间设有所述主风轮，所述底板与所述固定板之间设有所述副风轮。
[0019]优选地，所述补风机构包括主体，所述主体设置在立管上，所述主体的外轮廓为弧形，所述主体内开设有腔室，所述主体朝向主风轮的端面上开设排风口，所述主体远离主风轮的端面开设有进风通孔，所述排风口及进风通孔均与腔室相连通，所述主体腰部两侧对称开设有两个进风涵道口，两个所述进风涵道口一端朝向主风轮的方向延伸并同时与腔室相连通，两个所述进风涵道口另一端分别朝向远离主风轮的方向延伸并贯穿主体连通外部环境，各所述进风涵道口的延伸方向与排风口的朝向交叉设置。
[0020]优选地，所述补风机构还包括增压组件和梭形风嘴舌；所述增压组件包括两个上下对置的导流管，所述导流管出口端为弯头连通至腔室且进口端为直通管端连通至外部环境，所述导流管弯头管径小于直通管管径，弯头与直通管连接部位为变径结构；所述导流管设置在主体内与第一立管、第二立管固接，在所述导流管的出口端还设有梭形风嘴舌，所述梭形风嘴舌设置于第一立管、第二立管之间；所述增压组件还包括无刷电机、涡扇；所述无刷电机安装在导流管的进口处，所述无刷电机由蓄电池供电；所述涡扇安装在无刷电机上。
[0021]优选地，所述梭形风嘴舌设置在排风口与进风涵道口连通腔室的出口之间，所述梭形风嘴舌沿主体延伸方向的径向断面形状为流线形。
[0022]和现有技术相比，本技术的有益效果如下：
[0023]1、风轮为三层结构，上层为螺旋叶轮，螺旋叶轮接受向上气流做功对风轮的运转本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风力发电机多层组合式风轮，其特征在于，包括风轮支架、主风轮、副风轮和螺旋叶轮；所述风轮支架上转动设有上轮轴、中轮轴和下轮轴，所述上轮轴、中轮轴和下轮轴依次沿上下方向间隔排布且同轴心设置；所述螺旋叶轮与所述上轮轴固定相连；所述主风轮设置在所述上轮轴与所述中轮轴之间，所述主风轮包括升力型叶片、上阻力型叶片和主轴臂，所述上轮轴和所述中轮轴上分别设有三组绕自身轴线呈120度均匀周向分布的所述主轴臂，每组所述主轴臂上均安装有所述升力型叶片和所述上阻力型叶片，所述升力型叶片位于所述上阻力型叶片的外侧；所述副风轮设置在所述中轮轴与所述下轮轴之间，所述副风轮包括下阻力型叶片和副轴臂，所述中轮轴与所述下轮轴上分别设有三组绕自身轴线呈120度均匀周向分布的所述副轴臂，每组所述副轴臂上均安装有所述下阻力型叶片；其中，所述上阻力型叶片和所述下阻力型叶片均为横截面翼型具有流线形状的海豚型风叶，在从后到前的方向上，所述风叶的前缘收缩变细形成海豚尾部，所述风叶的后缘逐步增厚形成海豚头部，所述风叶的厚度方向的一侧表面为吸力面，另一侧表面为压力面，所述吸力面向外凸出形成海豚腹部，所述压力面向内凹陷形成海豚背部；沿所述风叶的周向，所述吸力面与所述后缘接合，所述后缘与所述压力面接合，所述压力面与所述前缘接合，所述前缘与所述吸力面接合；以前缘点到后缘点的连线为翼弦，以吸力面垂直于所述翼弦的方向为竖直方向，所述风叶在竖直方向上的厚度最大处在所述后缘。2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机多层组合式风轮，其特征在于，在从外到内的方向上，所述风叶具有外层、中间层和内层，所述外层为高强纤维增强的树脂基复合材料，所述中间层为梯度复合材料，所述内层为低密度泡沫夹芯材料。3.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机多层组合式风轮，其特征在于，所述升力型叶片在上下方向上朝向所述主轴臂延伸，且中间向外侧凸出形成弓形。4.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机多层组合式风轮，其特征在于，所述上轮轴和所述中轮轴上分别连接有陀螺，所述陀螺由两个上下倒置组合锥体构成，所述两个倒置锥体底面轴心凸起固定连接形成整体由轴心向外伸出所述主轴臂，所述上轮轴上的陀螺为上部陀螺，所述中轮轴上的陀螺为下部陀螺，所述上部陀螺的主轴臂连接在所述升力型叶片和所述上阻力型叶片的上部，所述下部陀螺的主轴臂连接在所述升力型叶片和所述上阻力型叶片的下部，所述上部陀螺与下部陀螺设置于风轮轴心位置，所述上部陀螺的上锥体设有所述上轮轴，所述下部陀螺的下锥体设有所述中轮轴。5.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机多层组合式风轮，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，
申请(专利权)人：武汉为微新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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