一种垂直轴风力机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种垂直轴风力机，属于风力发电、风机动力设备技术领域。采用螺旋状S型阻力型风力机与H型升力型升力型风力机通过内啮合棘轮机构上下耦合。风速较低，螺旋状S型风力机带动H型升力型风力机启动时，内啮合棘轮机构处于棘爪张开状态，棘轮受力；在较高尖速比下时，螺旋状S型风力机不影响H型升力型风力机的整体效率，内啮合棘轮机构处于棘爪关闭状态，棘轮不受力。从而扩大了其应用范围，减少人为控制成本。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种垂直轴风力机，属于风力发电领域。
技术介绍
能源是国民经济发展的命脉。随着越来越严重的环境污染问题的出现和化石然料有限储量减少的双重危机的日益加深，人类对可再生能源的开发和利用变得无比迫切，在众多可开发利用的可再生能源(即新能源，主要有太阳能、风能、潮汐能生物质能、等)中，风能以其储量大、分布广泛和开发技术相对成熟而成为目前世界能源结构中的一个重要组成部分，欧洲风能协会和国际绿色和平组织于本世纪初就做出大胆预测，预计到2020年全球电力供应的12%将来自风能。H型升力风力机是典型的升力型垂直轴风力机，上世纪30年代最早出现在法国，其叶片横截面为翼型，这就使得这种风力机在合适的风速下能有一个较好的风能捕捉能力，因而倍受人们的青睐，但是这种风力机在启动风速比较大，在较低风速下就比较难启动，即使风速较大，当来流风向在某些情况下，风力机也是很难启动，也就是这种风力机对风向的依赖性比较高，这就影响了这种垂直轴风力机在风速较低和风向变化较大地区的使用。
技术实现思路
鉴于H型升力型风力机启动风速比较大，在较低风速下就比较难启动，而且依赖风向，影响了其在风速较低和风向变化较大地区的使用的缺陷，本技术的一个目的，是增大这种风力机的启动力矩，使得其在低速情况下就可以启动，启动之后，又不要影响H型升力型风力机的发电效率，进而扩大其应用范围，减少人为控制成本。在根据本技术的一个实施例的方案中，利用螺旋叶片S型阻力型风力机具有启动力矩大、不受风向影响等特点，利用螺旋状S型阻力型风力机增大启动力矩,带动H型升力型风力机启动，而且，由于在较高尖速比下H型升力型风力机实际上比S型阻力型风力机的效率大很多，在启动之后，螺旋状S型阻力型风力机不会影响整体的效率。根据本技术的一个实施例，在H型升力型风力机的上边通过内啮合棘轮机构连接一个螺旋状S型阻力型风力机。根据本技术的一个方面，提供了一种垂直轴风力机，其特征在于包括:螺旋状S型阻力型风力机，H型升力型风力机，其与所述螺旋状S型阻力型风力机以上下的方式耦合，连接螺旋状S型阻力型风力机连接螺旋状S型阻力型风力机和H型升力型风力机的内啮合棘轮机构。附图说明图1是根据本技术的一个实施例的垂直轴风力机的总体示意图。图2是图1所示实施例的主视图。图3是图1所示实施例的垂直轴风力机的左视图。图4是图1所示实施例的垂直轴风力机中连接螺旋状S型风力机与H型升力型风力机的内啮合棘轮机构的的立体图。图5是图1所示实施例的垂直轴风力机中的内啮合棘轮机构的正视图。图6是图1所示实施例的垂直轴风力机在风速较低的情况下螺旋状S型风力机带动H型升力型风力机启动时，内啮合棘轮机构的状态示意图。图7是图1所示实施例的垂直轴风力机在尖速比较高、螺旋状S型风力机转动较慢而影响H型升力型风力机的风能转化率时，内啮合棘轮机构的状态示意图。附图标记1、螺旋状S型风力机 2、H型升力型风力机 3、棘轮机构4、棘爪盘5、棘轮盘6、棘轮机构的盖板7、棘爪具体实施方式参见图1，根据 本技术的一个实施例的垂直轴风力机包括螺旋状S型阻力型风力机(I)、H型升力型风力机(2)以及连接螺旋状S型阻力型风力机(I)和H型升力型风力机(2)的内啮合棘轮机构(3)。例如，在本技术的一个具体实施例中，螺旋状S型阻力型风力机叶片(I)的高度为1，25米，旋转直径为1.0米，螺旋角度为180°，H型升力型风力机(2)的高度为3.0米，旋转直径为2.5米。图4显示了根据本技术的一个实施例的垂直轴风力机中连接螺旋状S型阻力型风力机与H型升力型风力机的内啮合棘轮机构(3)。在图1-7中，标号I表示螺旋状S型风力机，2表示型风力机,3表示内啮合棘轮机构,4表示棘爪盘,5表示棘轮盘,6表示棘轮机构的盖板。在风速较低的情况下，当螺旋状S型风力机带动H型升力型风力机启动时，内啮合棘轮机构(3)处于棘爪(7)张开状态(图6)，此时，棘轮盘(5)受力，即螺旋状S型风力机带动H型升力型风力机；在较高尖速比下时，螺旋状S型阻力型风力机不影响H型升力型风力机的整体效率，内啮合棘轮机构(3)的棘爪(7)关闭状态(示意图7)，此时，棘轮盘(5)不受力。扩大了其应用范围，减少人为控制成本。一个片簧(未显示)被设置在棘爪盘和棘爪之间，其作用是将棘爪实时弹出。以上仅是本技术的具体应用范例，对本技术的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本技术权利保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直轴风力机，其特征在于包括：螺旋状S型阻力型风力机（1），H型升力型风力机（2），其与所述螺旋状S型阻力型风力机以上下的方式耦合，连接螺旋状S型阻力型风力机（1）和H型升力型风力机（2）的内啮合棘轮机构（3）。

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风力机，其特征在于包括: 螺旋状S型阻力型风力机(I )， H型升力型风力机(2)，其与所述螺旋状S型阻力型风力机以上下的方式耦合， 连接螺旋状S型阻力型风力机(I)和H型升力型风力机(2)的内啮合棘轮机构(3)。2.根据权利要求1所述的垂直轴风力机，其特征在于: 螺旋状S型阻力型风力机(I)的叶片为螺旋形。3.根据权利要求2所述的垂直轴风力机，其特征在于: 螺旋状S型阻力型风力机(I)的叶片包括是有间隙、有重叠的多叶片。4.根据权利要求2所述的垂直轴风力机，其特征在于: 螺旋状S型阻力型风力机(I)的叶片包括无间隙、有重叠的多叶片。5.根据权利要求2所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘沛清，郭保东，张纯，任水利，屈秋林，郭昊，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：实用新型
国别省市：