一种垂直轴风力发电机组制造技术

本发明专利技术公开了一种垂直轴风力发电机组，包括叶片组件、支撑轴和发电机，所述叶片组件包括两个渐开线叶片，两个所述渐开线叶片连接到所述支撑轴上，并且两个所述渐开线叶片呈中心对称分布，两个所述渐开线叶片的对称中心位于所述支撑轴的轴线上，所述发电机设置在所述支撑轴的固定端，所述发电机的转子轴与所述支撑轴的固定端连接。本发明专利技术采用两个渐开线叶片中心对称的结构形式可以有效的增大叶片的受风面积，可以实现低风速启动，还可以抑制气流的末端涡流，提高叶片的稳定性。并且本发明专利技术还具有结构简单，装配方便等优点，适于大范围推广使用。使用。使用。

【技术实现步骤摘要】
一种垂直轴风力发电机组


[0001]本专利技术涉及风力发电设备
，更加具体来说，本专利技术涉及一种垂直轴风力发电机组。

技术介绍

[0002]随着人口增长和经济飞速发展，社会对电能的需求越来越大，而全球电能主要来源为火力发电，需要大量不可再生能源——煤，并且煤炭燃烧造成大气污染和温室效应。我国提出碳达峰、碳中和的发展布局，火力发电必将减少，风能作为一种可再生的清洁能源，取之不尽用之不竭，风电产能必将逐步提高。
[0003]目前主要的风力发电机为高原、沿海地带的大型水平轴风力发电机，普通市内小型风力发电机有两种类型：水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机，由于水平轴风力发电机需要对风定向系统，结构复杂成本高；垂直轴风力发电机不需要对风定向系统，结构简单，对启动风速要求低。目前主要垂直轴风力发电机为H型、φ型以及S型，上述垂直轴风力发电机普遍存在叶片受风面积小，旋翼加工复杂，并且在极端风速下容易对支撑杆产生很大应力集中现象等问题，对发电效率以及使用寿命有较大的影响，不利于垂直轴风力发电机的推广应用。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术创新地提供了一种垂直轴风力发电机组，能够解决现有技术中存在的受风面积小，结构复杂的技术问题。
[0005]为实现上述的技术目的，本专利技术公开了一种垂直轴风力发电机组，包括叶片组件、支撑轴和发电机，
[0006]所述叶片组件包括两个渐开线叶片，两个所述渐开线叶片连接到所述支撑轴上，并且两个所述渐开线叶片呈中心对称分布，两个所述渐开线叶片的对称中心位于所述支撑轴的轴线上，
[0007]所述发电机设置在所述支撑轴的固定端，所述发电机的转子轴与所述支撑轴的固定端连接。
[0008]进一步地，所述渐开线叶片包括叶板和筋板，所述叶板为曲面板，并且所述叶板的纵向尺寸大于横向尺寸，
[0009]所述筋板设置在所述叶板上，并且所述筋板沿着所述叶板的纵向分布有多个。
[0010]进一步地，所述叶板在横向上轮廓线为多段曲线，包括位于中段的圆弧段，以及位于所述圆弧段两侧的过渡段以及与所述过渡段连接的渐开线段。
[0011]进一步地，所述渐开线段为基圆半径为150的渐开线曲线在第一象限曲线的一部分；
[0012]所述过渡段为五次多项式曲线的一部分，所述五次多项式为4.639/(10^13)*(x^5)
‑
8.124/(10^10)*(x^4)+3.543/(10^07)*(x^3)
‑
0.0001316*(x^2)+0.1258*x+140；
[0013]所述圆弧段的半径为200mm。
[0014]进一步地，所述叶板在纵向上的轮线为五次多项式曲线。
[0015]进一步地，所述筋板包括曲边和直边，所述曲边的轮廓线与所述叶板的横向轮廓线相同，所述曲边与所述叶板的内曲面连接，所述直边与所述叶板的两侧边缘平齐，所述叶板上设置有通风孔。
[0016]进一步地，所述筋板上设置有连接部，所述连接部形成在所述筋板的直边上，并且所述连接部偏向所述直边的一端设置。
[0017]进一步地，所述支撑轴上设置有连接法兰，所述筋板上的连接部与所述连接法兰连接。
[0018]进一步地，所述支撑轴的横截面为正多边形结构。
[0019]进一步地，所述支撑轴的横截面为正六边形，所述支撑轴的固定端的外接圆直径大于所述支撑轴另一端的外接圆直径。
[0020]本专利技术的有益效果为：
[0021]本专利技术采用两个渐开线叶片中心对称的结构形式可以有效的增大叶片的受风面积，可以实现低风速启动，还可以抑制气流的末端涡流，提高叶片的稳定性。并且本专利技术还具有结构简单，装配方便等优点，适于大范围推广使用。
附图说明
[0022]图1示出本专利技术实施例垂直轴风力发电机组的结构示意图；
[0023]图2示出本专利技术实施例垂直轴风力发电机组的局部剖视示意图；
[0024]图3示出本专利技术实施例叶片组件的结构示意图；
[0025]图4示出本专利技术实施例叶片组件的俯视示意图；
[0026]图5示出渐开线的结构示意图。
[0027]图中，
[0028]1、叶片组件；11、叶板；12、筋板；2、支撑轴；3、发电机。
具体实施方式
[0029]下面结合说明书附图对本专利技术提供的垂直轴风力发电机组进行详细的解释和说明。
[0030]本专利技术采用两个渐开线叶片中心对称的结构形式可以有效的增大叶片的受风面积，可以实现低风速启动，还可以抑制气流的末端涡流，提高叶片的稳定性。并且，通过采用六方等强杆作为支撑轴，即支撑轴的横截面为正六边形，不影响流场分布与气动性能。本专利技术还具有安装方便，质量轻，气动阻力小，有效抑制涡区产生，具有启动力矩小，噪声低等优点。以下结合具体实施例对本专利技术进行详细介绍：
[0031]本专利技术提供一种垂直轴风力发电机组，如图1、图2所示，包括叶片组件1、支撑轴2和发电机3，叶片组件1包括两个渐开线叶片，两个渐开线叶片连接到支撑轴2上，并且两个渐开线叶片呈中心对称分布，两个渐开线叶片的对称中心位于支撑轴2的轴线上，发电机3设置在支撑轴2的固定端，发电机3的转子轴与支撑轴2的固定端连接。采用渐开线叶片中心对称分布的方式可以增大受风面积，并且还能抑制末端涡流，提高稳定性，减小噪音。
[0032]可选地，如图3、图4所示，渐开线叶片包括叶板11和筋板12，为碳纤维等复合材料，叶板11为曲面板，并且叶板11的纵向尺寸大于横向尺寸，筋板12设置在叶板11上，并且筋板12沿着叶板11的纵向分布有多个，筋板12用于与支撑轴2进行连接。
[0033]叶板11在横向上轮廓线为多段曲线，包括位于中段的圆弧段，以及位于圆弧段两侧的过渡段以及与过渡段连接的渐开线段。在本实施例中，渐开线段为基圆半径为150的渐开线曲线在第一象限曲线的一部分，如图5所示；过渡段为五次多项式曲线，五次多项式为4.639/(10^13)*(x^5)
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8.124/(10^10)*(x^4)+3.543/(10^07)*(x^3)
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0.0001316*(x^2)+0.1258*x+140，即叶板11在横向上轮廓线初始是基圆半径为150的渐开线曲线在第一象限曲线的一部分，之后采用五次多项式曲线过渡与中间圆弧连接。其中，圆弧段的半径为200mm，叶板11在纵向上的轮线为五次多项式曲线。叶板11在的外壁面由轴向上的五次多项式曲线沿着径向组合曲线进行扫略形成整个曲面，叶板11可以采用五轴加工中心或者3D打印或者模具加工等工艺成曲面。
[0034]筋板12包括曲边和直边，曲边的轮廓线与叶板11的横向轮廓线相同，曲边与叶板11的内曲面连接，筋板12与叶板11的轴线垂直设置。可选地，筋板12通过粘接的方式与叶板11固定连接，筋板12的直边与叶板11的两侧边缘平齐，叶板11上设置有通风孔用于气体通流。
[0035]筋板12上设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风力发电机组，其特征在于，包括叶片组件、支撑轴和发电机，所述叶片组件包括两个渐开线叶片，两个所述渐开线叶片连接到所述支撑轴上，并且两个所述渐开线叶片呈中心对称分布，两个所述渐开线叶片的对称中心位于所述支撑轴的轴线上，所述发电机设置在所述支撑轴的固定端，所述发电机的转子轴与所述支撑轴的固定端连接。2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述渐开线叶片包括叶板和筋板，所述叶板为曲面板，并且所述叶板的纵向尺寸大于横向尺寸，所述筋板设置在所述叶板上，并且所述筋板沿着所述叶板的纵向分布有多个。3.根据权利要求2所述的垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述叶板在横向上轮廓线为多段曲线，包括位于中段的圆弧段，以及位于所述圆弧段两侧的过渡段以及与所述过渡段连接的渐开线段。4.根据权利要求3所述的垂直轴风力发电机组，其特征在于，所述渐开线段为基圆半径为150的渐开线曲线在第一象限曲线的一部分；所述过渡段为五次多项式曲线的一部分，所述五次多项式为4.639/(10^13)*(x^5)
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8.124/(10^10)*(x^4)+3.543...

【专利技术属性】
技术研发人员：汲福岩，湛晓亮，张澎，刘金树，刘兴民，童秋菊，赵伟楠，
申请(专利权)人：秦皇岛天秦装备制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：