一种升阻复合型自适应垂直轴风力机

本申请涉及风力发电，尤其涉及一种升阻复合型自适应垂直轴风力机。

背景技术：

1、垂直轴风力机按照风力机叶片的工作原理可以分为升力型和阻力型两种。其中，升力型风力机是依靠叶片在风力场中产生的升力驱动风力机转动，达里厄（darrieus）风力发电机是最早的且比较有代表性的升力型垂直轴风力发电机。

2、根据达里厄风力发电机的形状可分为弯叶片和直叶片两种，比如φ形，h形和△形等，其中直叶片h形的风力发电机较为常用，其叶片多为翼型叶片。直叶片h形的风力发电机可分单层翼型设计（单层翼型叶片设计）和双层翼型设计（双层翼型叶片设计）两种，其中双层翼型设计相比于单层翼型设计来说增加了一个副翼型叶片，增加的副翼型叶片能够提升风力机的气动性能以及启动性能，但启动性能提升有限，为此亟需提供一种新的设计方案以解决上述问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的是提供一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，能够进一步提升低风速工况下的启动性能，但不会影响高风速工况的气动性能。

2、为达到上述技术目的，本申请提供了一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，包括风力机本体以及至少两个翼型叶片组；

3、至少两个所述翼型叶片组安装于所述风力机本体上，且绕所述风力机本体的旋转中心线圆周均匀分布；

4、各个所述翼型叶片组均包括主翼型叶片、副翼型叶片、风帆、卷收机构以及牵引机构；

5、所述副翼型叶片设于所述主翼型叶片往靠近所述风力机本体的旋转中心线的一侧；

6、所述卷收机构安装于所述副翼型叶片上，且与所述风帆一侧边连接，用于提供卷收所述风帆的卷收作用力；

7、所述牵引机构安装于所述风力机本体上，且与所述风帆另一侧边连接，用于提供展开所述风帆的牵引作用力；

8、所述卷收机构被配置为随所述风力机本体转动时能够产生与自身提供的牵引作用力相反的离心作用力。

9、进一步地，所述副翼型叶片内设有卷收腔；

10、所述副翼型叶片的前缘或内表面设有连通所述卷收腔且供所述风帆穿过的连通口；

11、所述卷收机构安装于所述卷收腔中。

12、进一步地，其特征在于，所述卷收机构包括卷收杆以及扭矩弹性件；

13、所述卷收杆转动安装于所述副翼型叶片上；

14、所述风帆的一侧边与所述卷收杆连接；

15、所述扭矩弹性件连接于所述卷收杆与所述副翼型叶片之间，用于提供所述卷收杆转动的所述卷收作用力，以卷收所述风帆。

16、进一步地，所述牵引机构包括拉伸弹性件以及滑块；

17、所述滑块滑动安装于所述风力机本体上，且与所述风帆的另一侧边连接；

18、所述拉伸弹性件连接于所述风力机本体与所述滑块之间，用于提供所述滑块滑动的所述牵引作用力，以展开所述风帆。

19、进一步地，所述牵引机构还包括连接绳以及滑轮组；

20、所述连接绳一端与所述滑块连接，另一端绕经所述滑轮组与所述风帆的另一侧边连接。

21、进一步地，所述牵引机构为两个，分别设于所述风帆的上方以及下方；

22、位于上方的所述牵引机构的滑块连接所述风帆的另一侧边的上端；

23、位于下方的所述牵引机构的滑块连接所述风帆的另一侧边的下端。

24、进一步地，所述风力机本体上设有与所述滑块连接的滑轨；

25、所述滑轨的两端分别设置有末端限位块；

26、所述滑轨上还设置有两个沿所述滑轨可调位移的止挡限位块；

27、两个所述止挡限位块之间形成限制所述滑块滑动的可调限位区域。

28、进一步地，各个所述翼型叶片组均还包括展帆导轨；

29、所述展帆导轨安装于所述风力机本体上；

30、所述风帆被配置为能够沿着所述展帆导轨展开。

31、进一步地，所述展帆导轨为两个，且呈上下分布。

32、进一步地，所述风力机本体包括底座、转轴以及旋转机架；

33、所述转轴安装于所述底座上；

34、所述旋转机架安装于所述转轴上，且能够绕所述转轴自由转动；

35、至少两个所述翼型叶片组安装于所述旋转机架上，且绕所述转轴圆周均匀分布。

36、从以上技术方案可以看出，本申请升阻复合型自适应垂直轴风力机，在传统的主翼型叶片与副翼型叶片的双层翼型叶片设计基础上，增加设计了风帆、能够卷收风帆的卷收机构以及能够展开风帆的牵引机构，其中展开风帆的牵引机构还被配置为在随风力机本体转动时能够产生与自身提供的牵引作用力相反的离心作用力，当离心作用力+收卷作用力＜牵引作用力时，风帆处于展开状态，而当离心作用力+收卷作用力＞牵引作用力时，风帆处于收卷状态，以此实现风帆的自适应收卷展开优点，初始状态、低转速状态能够自适应展开风帆，而高转速状态能够自适应收卷风帆，结合了阻力型和升力型风力机的优点，使整体风力机不是单纯的阻力型或单纯的升力型，而可以根据风速条件切换工作模式，提升低风速工况下的启动性能，又不会影响高风速工况的气动性能，实现更大效率地收集风能。

技术特征：

1.一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，其特征在于，包括风力机本体（100）以及至少两个翼型叶片组（200）；

2.根据权利要求1所述的一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，其特征在于，所述副翼型叶片（202）内设有卷收腔（11）；

3.根据权利要求1所述的一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，其特征在于，所述卷收机构（203）包括卷收杆（21）以及扭矩弹性件（22）；

4.根据权利要求1所述的一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，其特征在于，所述牵引机构（205）包括拉伸弹性件（42）以及滑块（41）；

5.根据权利要求4所述的一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，其特征在于，所述牵引机构（205）还包括连接绳（44）以及滑轮组；

6.根据权利要求4所述的一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，其特征在于，所述牵引机构（205）为两个，分别设于所述风帆（204）的上方以及下方；

7.根据权利要求4所述的一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，其特征在于，所述风力机本体（100）上设有与所述滑块（41）连接的滑轨（43）；

8.根据权利要求1所述的一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，其特征在于，各个所述翼型叶片组（200）均还包括展帆导轨（51）；

9.根据权利要求8所述的一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，其特征在于，所述展帆导轨（51）为两个，且呈上下分布。

10.根据权利要求1所述的一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，其特征在于，所述风力机本体（100）包括底座（101）、转轴（103）以及旋转机架（102）；

技术总结本申请公开了一种升阻复合型自适应垂直轴风力机，涉及风力发电技术领域，包括风力机本体以及至少两个翼型叶片组；至少两个翼型叶片组安装于风力机本体上；各个翼型叶片组均包括主翼型叶片、副翼型叶片、风帆、卷收机构以及牵引机构；副翼型叶片设于主翼型叶片往靠近风力机本体的旋转中心线的一侧；卷收机构安装于副翼型叶片上，且与风帆一侧边连接，用于提供卷收风帆的卷收作用力；牵引机构安装于风力机本体上，且与风帆另一侧边连接，用于提供展开风帆的牵引作用力；卷收机构被配置为随风力机本体转动时能够产生与自身提供的牵引作用力相反的离心作用力。提升低风速工况下的启动性能，又不会影响高风速工况下的气动性能，更大效率地收集风能。技术研发人员：杨艺,吴攸,张斌斌受保护的技术使用者：广东海洋大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18