垂直軸風力葉片、風輪及風力發電裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種垂直軸風力葉片、風輪及風力發電裝置，所述垂直軸風力葉片的與垂直軸相垂直的截面的外側輪廓為第一NACA四位數系列對稱翼型的一部分，所述外側輪廓具有第一開口，所述截面的內側輪廓向內彎曲以形成風斗；所述垂直軸風輪包括風輪軸，以及圍繞所述風輪軸的軸線均勻設置的兩個或兩個以上的如以上所述的垂直軸風力葉片；所述垂直軸風力發電裝置包括發電機以及如以上所述的垂直軸風輪，所述發電機的轉軸與所述垂直軸風輪的風輪軸連接。當風吹至垂直軸風力葉片時，垂直軸風力葉片的風斗可以直接把氣流轉化為動能，而加速流過風力葉片的外側輪廓的弧面上的氣流可以形成負壓以提高風力葉片的轉速和扭矩。

【技術實現步驟摘要】
垂直軸風力葉片、風輪及風力發電裝置
本專利技術涉及風力發電
，更具體地說，涉及一種垂直軸風力葉片、風輪及風力發電裝置。
技術介紹
風力發電機按照轉軸相對位置關系的不同可以分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機，水平軸風力發電機是目前較為普遍的風力發電裝置，但近年來，垂直軸風力發電機也發展迅速，應用日益廣泛。風力葉片是垂直軸風力發電機的關鍵部件，風力葉片的形狀會直接影響到垂直軸風力發電機的啟動性能和風能利用效率。
技術實現思路
本專利技術的目的之一是提供一種高效率的垂直軸風力葉片。根據本專利技術的垂直軸風力葉片的一實施例，所述垂直軸風力葉片的與垂直軸相垂直的截面的外側輪廓為對稱翼型的一部分，所述外側輪廓具有第一開口，所述截面的內側輪廓向內彎曲以形成風斗。根據本專利技術的垂直軸風力葉片的一實施例，所述對稱翼型為第一NACA四位數系列對稱翼型，所述第一NACA四位數系列對稱翼型由以下方程限定：其中：t為第一NACA四位數系列對稱翼型的厚度，c為弦長。根據本專利技術的垂直軸風力葉片的一實施例，所述內側輪廓為經過修正的第二NACA四位數系列對稱翼型的一部分，所述第二NACA四位數系列對稱翼型的一部分具有第二開口，所述經過修正的第二NACA四位數系列對稱翼型由以下方程限定：其中：(x3，y3)為所述第二開口的終點坐標，w1是第一開口的寬度，w2是第二開口的寬度，t′是第二NACA四位數系列對稱翼型的厚度。根據本專利技術的垂直軸風力葉片的一實施例，所述第一開口的弧線長度為所述第一NACA四位數系列對稱翼型的上弧線的長度的10％～90％，所述第二開口的弧線長度為所述第二NACA四位數系列對稱翼型的上弧線的長度的10％～90％。根據本專利技術的垂直軸風力葉片的一實施例，所述外側輪廓和內側輪廓之間形成內腔夾層，所述內腔夾層具有加強結構，所述加強結構為網格狀加強結構或由肋板和肋構成的加強結構。本專利技術的另一目的是提供一種垂直軸風輪。根據本專利技術的垂直軸風輪的一實施例，所述垂直風輪包括風輪軸，以及圍繞所述風輪軸的軸線均勻設置的兩個或兩個以上的如以上所述的垂直軸風力葉片。根據本專利技術的垂直軸風輪的一實施例，所述垂直軸風輪包括連接至所述風輪軸的上端蓋和下端蓋，所述垂直軸風力葉片為三個，所述垂直軸風力葉片的上端和下端分別與所述上端蓋和下端蓋連接。根據本專利技術的垂直軸風輪的一實施例，所述垂直軸風力葉片的與垂直軸相垂直的截面的外側輪廓的弦線與所述垂直軸風輪的徑向方向的夾角為0～120度。根據本專利技術的垂直軸風輪的一實施例，當風吹向垂直軸風輪時，處于迎風面的風力葉片的風斗直接把吹來的氣流轉化為動能，其余氣流吹至另外兩個風力葉片，加速流經另外兩個風力葉片的弧面上的氣流形成負壓以增加風力葉片的轉速和扭矩。本專利技術的又一目的是提供一種垂直風力發電裝置。根據本專利技術的垂直軸風力發電裝置的一實施例，所述垂直軸風力發電裝置包括發電機以及如以上所述的垂直軸風輪，所述發電機的轉軸與所述垂直軸風輪的風輪軸連接。本專利技術的垂直風力葉片的外側輪廓采用NACA四位數系列對稱翼型，內側輪廓向內彎曲形成風斗，當風吹至風力葉片時，風斗可以直接把氣流轉化為動能，而加速流過風力葉片的外側輪廓的弧面上的氣流可以形成負壓以提高風力葉片的轉速和扭矩。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本專利技術作進一步說明，附圖中：圖1是本專利技術的垂直軸風力葉片的一實施例的截面示意圖；圖2是本專利技術的垂直軸風輪的一實施例的立體示意圖；圖3是圖2所述的垂直軸風輪的結構示意圖；圖4是圖2所示的垂直軸風輪的風力葉片的示意圖；圖5是圖2所示的垂直軸風輪的截面示意圖；圖6是NACA四位數系列對稱翼型的示意圖；圖7是圖2所示的垂直軸風輪在風力作用下的模擬示意圖；圖8是本專利技術的垂直軸風力葉片的另一實施例的截面示意圖。具體實施方式為了對本專利技術的技術特征、目的和效果有更加清楚的理解，現對照附圖詳細說明本專利技術的具體實施方式。下面詳細描述本專利技術的垂直軸風力葉片、風輪及風力發電裝置的實施例，這些實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。在本專利技術的垂直軸風力葉片、風輪及風力發電裝置的描述中，需要理解的是，術語“前”、“后”、“上”、“下”、“上端”、“下端”、“上部”、“下部”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本專利技術和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本專利技術的限制。此外，術語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。本專利技術中所述的NACA翼型是美國國家航空咨詢委員會(NACA)開發的一系列翼型。每個翼型的代號由“NACA”這四個字母與一串數字組成，將這串數字所描述的幾何參數代入特定方程中即可得到翼型的精確形狀。如圖1所示，為本專利技術的垂直軸風力葉片一實施例的截面示意圖，該截面為垂直軸風力葉片的垂直于垂直軸的截面。該垂直軸風力葉片100的截面具有外側輪廓110和內側輪廓120，外側輪廓110具有第一開口111，外側輪廓110為NACA四位數系列對稱翼型的一部分，即外側輪廓110為NACA四位數系列翼型中的對稱翼型的一部分，內側輪廓120向內側彎曲以形成風斗130。本專利技術的垂直軸風力葉片100可以由強度較高的輕質合金材料或復合材料制成，或者由輕質合金材料和復合材料制成，例如鋁合金等常用材料。為了提高垂直軸風力葉片100的強度，可以在外側輪廓110和內側輪廓120之間的形成的內腔夾層140中設置網格狀加強結構141，以增強垂直軸風力葉片100的整體強度。該網格狀加強結構141優選三角形網格，但并不局限于三角形網格，也可以是四邊形、五邊形等其他多變形或其他形狀的網格。在圖8所示的垂直軸風力葉片的另一實施例的截面示意圖中，垂直軸風力葉片100的外側輪廓110和內側輪廓120之間形成的內腔夾層140的加強結構由肋板142和肋143構成，肋板142一邊與外側輪廓110連接，另一邊與內側輪廓120連接，肋143則可以形成在外側輪廓110的內側或內側輪廓120的內側，肋板142和肋143的存在可以增強整個垂直軸風力葉片100的強度。參看圖5，在本專利技術的垂直軸風力葉片的一實施例中，外側輪廓110，即圖中的曲線a，NACA四位數系列翼型中的對稱翼型的一部分，其形狀有以下方程限定：其中：t為該對稱翼型的厚度，c為弦長。曲線a，即外側輪廓110，具有第一開口p，第一開口p的弧線長度為所該NACA四位數系列對稱翼型的上弧線的長度的10％～90％。參看圖6，為NACA四位數系列對稱翼型的示意圖，上弧線即該對稱翼型的上半部分曲線。參看圖5，在本專利技術的垂直軸風力葉片的一實施例中，內側輪廓120，即圖中的曲線b，為經過修正的NACA四位數系列對稱翼型的一部分，其由曲線b’經過修正后得到，由旋轉和縮放以便與開口w1和w2匹配，使得兩個對應的開口端端重合。b’是未經修正過的NACA四位數系列對稱翼型的一部分，具有第二開口p’，該經過修正的第二NACA四位數系列對稱翼型，即曲線b，由以下方程限定：其中：為第二開口p’的終點坐標，w1是第一開口p的寬度，w2是第二開口p’的寬度，t′是NACA四位數系列對稱翼型的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種垂直軸風力葉片，其特征在于，所述垂直軸風力葉片的與垂直軸相垂直的截面的外側輪廓為對稱翼型的一部分，所述外側輪廓具有第一開口，所述截面的內側輪廓向內彎曲以形成風斗。

【技術特征摘要】
1.一種垂直軸風力葉片，其特征在于，所述垂直軸風力葉片的與垂直軸相垂直的截面的外側輪廓為對稱翼型的一部分，所述外側輪廓具有第一開口，所述截面的內側輪廓向內彎曲以形成風斗。2.根據權利要求1所述的垂直軸風力葉片，其特征在于，所述對稱翼型為第一NACA四位數系列對稱翼型，所述第一NACA四位數系列對稱翼型由以下方程限定：其中：t為第一NACA四位數系列對稱翼型的厚度，c為弦長。3.根據權利要求2所述的垂直軸風力葉片，其特征在于，所述內側輪廓為經過修正的第二NACA四位數系列對稱翼型的一部分，所述第二NACA四位數系列對稱翼型的一部分具有第二開口，所述經過修正的第二NACA四位數系列對稱翼型由以下方程限定：其中：(x3,y3)為所述第二開口的終點坐標，w1是第一開口的寬度，w2是第二開口的寬度，t′是第二NACA四位數系列對稱翼型的厚度。4.根據權利要求3所述的垂直軸風力葉片，其特征在于，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅彪，張宏峰，張宏輝，李惠雄，
申請(專利權)人：羅彪，張宏峰，張宏輝，李惠雄，
類型：發明
國別省市：新加坡,SG