[其他]矩葉型立軸式風能機

無效

• 申請號: 86104947
• 申請日: 1986-08-06
• 公開（公告）號: CN86104947A
• 公開（公告）日: 1987-07-22
• 發明（設計）人: 唐平科
• 申請（專利權）人: 唐平科
• 主分類號: F03D3/02
• 分類號: F03D3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是以風作為動力開發風力能源的一種矩葉型立軸式風能機，由水（油）的浮力承托在風力的作用下圍繞立軸轉動，通過傳動機構帶動發電機，將風能變為電能，或帶動其他設備，將風能轉變為其他形式的能。

現有的風能機多數是橫軸式的（也有立軸式的），一般由風葉，橫軸（或立軸）、定向舵等組成。由于這些風能機的形式或本身結構的原因，很難適應在低風速條件下運行，抗風害能力低，難以向巨型化方向發展，發電容量小，一般只在幾千瓦至幾十千瓦之間。在七十年代，美國桑迪亞實驗室風能研究中心研制的“打蛋器”式（立軸式）風車，發電容量達10萬瓩，但這種風能機啟動時需另加外力，風力方向與風葉面不能長時間保持垂直，風車本身結構不能提高風速和改變風向，其架子的結構和質量限制了向巨型化方向的發展。1982年1月由科學畫報報導，由黑龍江省機械研究所研制的FD-17型風力發電機（橫軸式），是我國目前所見報導的最大的風能發電機，發電容量為20瓩，該風能機的缺點是必須配有測試風向和使槳葉換向的裝置，風力方向與風葉面不能垂直，其本身結構不能提高風速，改變風向。

本發明的目的是以一種新穎原理提供一種利用風力資源的立軸式新型風能機，這種風能機主要由風葉（1）、改向柱（4）、立軸（2）、浮箱圈（5）等組成。

風葉（1）外形為矩形，其斷面為流線形（或半流線形，薄板形和園弧形），以葉樞（6）垂直向安裝在主機支架（8）上，在風力的作用下，風葉（1）轉動，當到達一定位置后風葉（1）自動翻轉（避風），受翻轉限角桿（7）的制約，風葉（1）只能翻轉至一定角度，當風葉（1）運轉至起始位置后自動復位（受風）。

風葉（1）的葉樞（6），可以有主、次兩個葉樞（6、25），這時則有主次兩個風葉（1、28），這樣在風葉翻葉時可減少阻力。葉樞（6）可設在風葉中心線的一側或端點，次葉樞（25）也可設在改向柱（4）的壁上，當收葉時次風葉（28）貼在改向柱（4）凹壁處。次風葉（28）可制成伸縮型，當收葉時次風葉（28）可縮進改向柱（4）的凹槽內。葉樞（6）本身可以隨風葉轉動或不轉動。

為了多得風能，也可將風葉制作成裝配活動型，利用頭葉拉桿（26）和尾葉拉桿（27）。借助風力使風葉自動張開和收攏。這種風葉由主葉（15）、頭葉（16）和尾葉（17）三部分組成，當其收攏后呈飛機翼祥的流線型。無論是單一的或裝配活動型風葉，均能在任何風向下工作。

風能機的風葉（1）可以設4個，也可以設8個;設8個風葉（1）對大直徑風能機減少風葉寬度，多得風能，并能增加運行的平穩性，風能機可設雙層或多層。

改向柱（4）為一園筒形，圍繞立軸（2）隨風葉（1）一起轉動，其作用在于改變風向，從而提高風能機的風速。當風至改向柱（4）受阻時，風便改向分成兩股，其中一股風向以更多的時間與風葉面長時間保持近似垂直作用（另一股在改向柱（4）與變了位的風葉（1）面之間很快通過），從而增大了風葉面上的風力，可提高風速一倍左右。

立軸（2）可以是實心的也可以是空心的，用鋼制或混凝土澆制均可。當空心立軸（3）很高時，為減少風的推力，加強其穩定性，可在立軸上部四周開轉窗（30），當風速過大時轉窗（30）就打開，當風速小時轉窗（30）就關閉。

空心軸（3）可以代替改向柱（4）（即立軸與改向柱合二為一），在立軸外則另設主機支架（8），以便裝置風葉（1）;或在空心立軸（3）外另設鋼制改向柱（4）。這將大大增加風能機的穩定性，而且可將發電機組安裝在空心立軸（3）內，以節省專用廠房。風能機所獲得的風能可通過設置在空心立軸（3）壁上的傳力窗（19）傳入安裝在空心立軸（3）內的發電機組，這種傳入法距離短，風能機架不受扭力。

浮箱圈（5）置于盛水（油）的池子（18）內，借助水的浮力，承托風能機的結構重量，風能機運行轉動時，帶動浮箱圈（5）一起轉動。浮箱圈（5）為中空、園形，在水中轉動時無正面阻力，只有側面與水的極小的摩擦阻力。這為風能機設計巨型化和低風速下啟動運轉提供了理論根據，也為風能機設計抗風害能力創造了條件。