本发明专利技术公开了一种垂直轴风力发电机用可自导航的聚风装置，聚风架靠近圆心部分设有上下两个轴承套，轴承套通过上下两个位置的轴承连接到垂直轴风力发电机的主轴上，在聚风架内部竖向布置前聚风板、侧聚风板和可以沿聚风架径向移动的平衡杆，前聚风板与ｙ轴负方向的夹角α为３０°～７０°，侧聚风板与ｘ轴正方向的夹角β为０°～９０°，尾翼两侧侧板与ｙ轴正方向的夹角θ↓［１］和θ↓［２］为０°～３０°，尾翼安装在聚风架的上方。本发明专利技术结构合理，与未使用聚风装置的垂直轴风力发电机相比，使用本发明专利技术所述的垂直轴风力发电机可自导航的聚风装置可有效提高垂直轴风力发电机的叶片转速，从而提高风能利用率１００％～１５０％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及风力发电领域，具体为一种垂直轴风力发电机用可自导 航聚风装置。
技术介绍
人类利用风能已有几千年的历史。然而限于生产力及科学技术的发 展水平，风能的利用一直没有引起人们足够的关注与兴趣。随着其它能 源应用的日渐成熟及人们对能源衰竭问题的担忧，特别是20世纪70年 代的石油危机和80年代的核电与环保危机，使人们再一次深刻认识到 开发可再生能源的重要性与紧迫性，而风力发电由于其自身的可再生性 及绿色环保等与传统能源相比众多的优越性逐渐引起了人们的重视，从 而推动了风力发电机的技术及产业的发展。目前风力发电机的结构形式主要有两种水平轴风力发电机和垂直 轴风力发电机。垂直轴风力发电机与水平轴风力发电机相比，优点有不需要偏航 装置、叶片制造简单、启动风速低、安全性好、噪音低、单位占地面积 可利用风能能力高、风电机的安装和维护方便。垂直轴风力发电机由于 不需要偏航系统，齿轮箱等部件可以放在地面或塔架底部，维护方便等 因素，制造成本和运营维护成本较低。目前垂直轴风电发电机按风机翼型的组成形式主要分为四种Savonius型、Darrieus型、H-rotor型和涡轮型。Savonius型自动转矩大， 低风速时功率对风能捕捉能力好，但风能利用率低使得该型机在大型机 组应用上缺乏竞争；Darrieus型效率较高但自启动能力差；H-rotor型是 英国人在研究直叶式达里厄型过程中发展起来的，它的自启动能力好； 涡轮型则对空气密度较低的环境适应性好。垂直轴风力发电机适用于无常规电网但风能资源较丰富的边远农 村、牧区、山区及海岛居民家庭，也适用于边防哨所、微波站、公路道 班、铁路小站、气象台(站)等小单位，除满足照明、收录音、看电视 等文化、娱乐生活需要之外，还可为航标灯、微波通信、电视差转台及 其他仪器仪表供电。对于风力资源丰富的地区，是家庭及小功率理想的 供电设备。对于风力资源欠丰富的城市和人口稠密地区垂直轴风电发电机不 适用。但是改进后的垂直轴风力发电机(如增加聚风装置，提高风能的利 用率)则可作为别墅、城市路灯、广告牌、停车场、展馆、喷泉等场所 的供电设备。经对现有技术的文献检索发现，王政毅公开的技术专利(专利 号ZL 200720084077.7)公开了一种风力提升装置，通过设置圆锥管及 其辅助结构，利用圆锥的狭管效应，提高作用于叶片上的风速，提高风 能的利用效率，但该装置需要人工依据风向调整圆锥管的方向，使用不 便；高天荣等人公开的专利技术专利(申请号200710066022.8)公开了一种 全方位采风罩装置，通过设置喇叭口形的采风罩来提高风能的利用效率；王琪等人公开的专利技术专利(申请号200710171834.9)公开了一种带 风速提升和双重导流的垂直轴风轮装置，通过设置环形增速导流罩和导 流叶片来提高风能的利用效率；邵波然等人公开的技术专利(专利 号ZL 200720067635.9)公开了一种新型风能发电机，通过在叶片外端 设置半圆型挡风罩来减小逆向转动力，挡风罩可以确保只有一边可以受 风旋转，更大限度地利用风能，从而提高了风能的利用率；张光磊等人 公开的专利技术专利(申请号200810055205.4)公开了一种多风向增速风力 发电装置，通过在转叶周围以转叶轴为轴心周向均布6至8个定叶叶片， 定叶叶片竖直设置，相邻定叶叶片之间形成外宽内窄的导流风道，可以 提高流入转叶的风速，充分利用风能，且无需转向机制，不管风向如何， 总会从2至3个叶片的导流风道吹入转叶中，带动转叶进行转动，从 而由转叶轴带动发电机进行转动，从而达到发电的目的；黄典贵等人公 开的专利技术专利(申请号200810034101.5)公开了一种聚能-遮蔽可展曲 面叶片风力发电装置，通过在立轴风轮的外围装有进风导流装置，进风 导流装置由若干聚能-遮风板绕转子中心对称布置，构成进气的收縮气 流通道以提高风速，从而提高风能的利用率；李四清等人公开的实用新 型专利(专利号ZL 200720063104.2)公开了一种旋风式风力发电机， 通过设置整流罩、聚风罩和导风板来提高风能的利用效率；王洪彬公开 的技术专利(专利号ZL 200720012724.3)公开了一种集风式风力 发电机扇叶，通过设置集风桐、集风箱、集风调向隔板等结构来提高风 能利用效率。综合所査文献资料得出目前所报导的提高垂直轴风力发电机风能利用效率的聚风(或集风)装置均是相对于风力发电机底座固定，不可 以自动根据风向转动调整角度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构合理，可有效提高对风能的利用率 的垂直轴风力发电机用可自导航的聚风装置。 本专利技术的技术解决方案是一种垂直轴风力发电机用可自导航的聚风装置，其特征是包括设 置在垂直轴风力发电机叶片外围的聚风架，聚风架靠近圆心部分设有上 下两个轴承套，轴承套通过上下两个位置的轴承连接到垂直轴风力发电 机的主轴上，在聚风架内部竖向布置前聚风板、侧聚风板和可以沿聚风架径向移动的平衡杆，前聚风板与y轴负方向的夹角a为30。 70。，侧 聚风板与x轴正方向的夹角P为0° 90°，尾翼两侧侧板与y轴正方向 的夹角e,和02为0° 30°，尾翼安装在聚风架的上方。 聚风架的高度高于风叶的高度。聚风架采用不锈钢，前聚风板、侧聚风板、尾翼和平衡杆采用玻璃 钢、铜板、马口铁皮或钢化玻璃，轴承套选用45钢或A3钢。聚风架、前聚风板、侧聚风板、尾翼、平衡杆及轴承套通过螺栓、 螺母或者焊接固定。本专利技术结构合理，与未使用聚风装置的垂直轴风力发电机相比，使 用本专利技术所述的垂直轴风力发电机可自导航的聚风装置可有效提高垂 直轴风力发电机的叶片转速，从而提高风能利用率100% 150%。适用 于50W 10kW垂直轴风力发电机。通过增加聚风装置提高垂直轴风力发电机对风能的利用率，解决风力资源欠丰富的城市和人口稠密地区垂 直轴风电发电机不适用的问题，使垂直轴风力发电机成为适用于别墅、 城市路灯、广告牌、停车场、展馆、喷泉等场所的供电设备。 附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。 图1是本专利技术一个实施例的结构示图。 图2是图1的左视图。 图3是改进前叶片受力分析图。 图4是改进后叶片受力分析图。 具体实施例方式一种垂直轴风力发电机用可自导航的聚风装置，包括设置在垂直轴 风力发电机叶片8外围的聚风架2，聚风架靠近圆心部分设有上下两个 轴承套4，轴承套通过上下两个位置的轴承连接到垂直轴风力发电机的 主轴7上，在聚风架内部竖向布置前聚风板l、侧聚风板6和可以沿聚 风架径向移动的平衡杆3，前聚风板与y轴负方向的夹角a为30° 70°， 侧聚风板与x轴正方向的夹角p为0° 90°，尾翼两侧侧板与y轴正方 向的夹角ei和02为0。 30。，尾翼5安装在聚风架的上方。聚风架的高度高于风叶的高度。聚风架采用不锈钢(或45钢、A3 钢，等)制造，前聚风板、侧聚风板、尾翼和平衡杆采用玻璃钢(或铜 板、马口铁皮、钢化玻璃，等)制造，轴承套选用45钢(或A3钢等) 制造。聚风架、前聚风板、侧聚风板、尾翼、平衡杆及轴承套通过螺栓、 螺母(或者焊接)固定。前聚风板和侧聚风板起到聚集更大范围的作用于垂直轴风力发电机叶片上的有效风，从而提高风能利用率；尾翼起到导航作用，保证本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种垂直轴风力发电机用可自导航的聚风装置，其特征是：包括设置在垂直轴风力发电机叶片外围的聚风架，聚风架靠近圆心部分设有上下两个轴承套，轴承套通过上下两个位置的轴承连接到垂直轴风力发电机的主轴上，在聚风架内部竖向布置前聚风板、侧聚风板和可以沿聚风架径向移动的平衡杆，前聚风板与ｙ轴负方向的夹角α为３０°～７０°，侧聚风板与ｘ轴正方向的夹角β为０°～９０°，尾翼两侧侧板与ｙ轴正方向的夹角θ↓［１］和θ↓［２］为０°～３０°，尾翼安装在聚风架的上方。
【技术特征摘要】
1、一种垂直轴风力发电机用可自导航的聚风装置，其特征是包括设置在垂直轴风力发电机叶片外围的聚风架，聚风架靠近圆心部分设有上下两个轴承套，轴承套通过上下两个位置的轴承连接到垂直轴风力发电机的主轴上，在聚风架内部竖向布置前聚风板、侧聚风板和可以沿聚风架径向移动的平衡杆，前聚风板与y轴负方向的夹角α为30°～70°，侧聚风板与x轴正方向的夹角β为0°～90°，尾翼两侧侧板与y轴正方向的夹角θ1和θ2为0°～30°，尾翼安装在聚风架的上方。2...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴国庆，倪红军，周井玲，曹阳，顾云华，茅靖峰，朱维南，施振佺，张旭东，陈兴华，汪兴兴，吴树谦，陈亚君，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：32[]
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