基本信息
- 项目名称：
- 旋转叶片垂直轴风力发电机研发
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 垂直轴风力发电机，是一种将风能转变为机械能，再转变为电能的低转速风力发电机。利用风力发电，向蓄电池充电蓄存电能。风力发电机采用了永磁悬浮技术，低风速启动，风力发电效率高，根据垂直型风力发电机的原理，风轮的转速上升速度提高较快，它的发电功率上升速度也相应变快，发电曲线也相对饱满。
- 详细介绍：
- 原动机部分：垂直轴风力发电机，利用风能，当风力达到一定时，吹动叶片使叶片轴饶中心垂直轴转动，同时一方面叶片绕中心垂直轴作公转，另一方面又通过齿轮传动实现自身自转。通过传动比设计齿轮的齿数实现中心垂直轴转360O，叶片反向自转180O。从而使发电机叶片所受阻力达到最小，达到最高风能利用率。 传动部分：以风为原动力，由风吹动叶片，叶片带动中心套筒，套筒内部有根铁棒，铁棒上有个固定的圆锥齿轮1，与其相啮合的另一个圆锥齿轮2绕着圆锥齿轮1公转。圆锥齿轮2的公转速度与套筒转动速度相等，同时通过轴连接圆锥齿轮3，带动叶片轴上的圆锥齿轮4转动，实现叶片的自转；套筒底部安有外圈齿轮，外圈齿轮随着中心垂直轴转动，带动铁板上的加速齿轮系，最后与发电机相连。： 执行部分：利用输出的直流电给电器设备供电。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1. 旋转叶片垂直轴风力发电机的工作原理 叶片带动中心垂直轴，中心垂直轴外有一个套筒（套筒与中心垂直轴固定），套筒与中心垂直轴一起转动，套筒内部有个空心钢管，空心钢管底部有个固定的圆锥齿轮1，与其相啮合的另一个圆锥齿轮2绕着空心钢管公转。，圆锥齿轮2的公转速度与套筒转动速度相等，同时通过轴连接圆锥齿轮3，带动叶片轴上的圆锥齿轮4转动，实现叶片的自转，由加速齿轮系加速，旋转叶片垂直轴风力发电机在顺风侧有效力矩最大,在逆风侧阻力最小。 2. 旋转叶片垂直轴风力发电机的性能分析 （1）大风力发电无损害。 （2）风能利用率高。 （3）叶片旋转，且可调整。 （4）可利用小风力发电。 3.创新点及应用 （1）叶片旋转式，可以在各个位置把风的阻力减小到最小。 （2）借助风能，利用新型资源，且无环境污染。 （3）结构简单，操纵方面。 （4）体积小，成本低。
科学性、先进性
- 1.作品的科学性先进性 （1）原动机部分 旋转叶片垂直轴风力发电机，利用风能吹动叶片使叶片轴绕中心垂直轴转动，一方面，叶片绕中心垂直轴作公转；另一方面，通过齿轮传动实现自转。通过传动比设计齿轮的齿数、模数实现中心垂直轴转360○，叶片反向自转180○，从而使叶片所受阻力达到最小，达到最高风能利用率。它体积小，启动风速低，发电机安装地势低，便于安装与维修，是一个新型的风力发电机。 垂直轴风力发电机极适宜于缺电的山区，平原，海边投资发电，可以广泛用于各种领域，如工厂，农村，城市住宅小区等。 （2）传动部分 以风为原动力，由风吹动叶片，叶片带动中心套筒，套筒内部有根铁棒，铁棒上有个固定的圆锥齿轮1，与其相啮合的另一个圆锥齿轮2绕着圆锥齿轮1公转。圆锥齿轮2的公转速度与套筒转动速度相等，同时通过轴连接圆锥齿轮3，带动叶片轴上的圆锥齿轮4转动，实现叶片的自转；套筒底部安有外圈齿轮，外圈齿轮随着中心垂直轴转动，带动铁板上的加速齿轮系，最后与发电机相连。
获奖情况及鉴定结果
- 衢州学院
作品所处阶段
- 实验中
技术转让方式
- 专利技术转让的主动许可方式
作品可展示的形式
- 图形 实物
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一方面，叶片绕中心垂直轴作公转；另一方面，通过齿轮传动实现自转。通过传动比设计齿轮的齿数、模数实现中心垂直轴转360○，叶片反向自转180○，从而使叶片所受阻力达到最小，达到最高风能利用率。它体积小，启动风速低，发电机安装地势低，便于安装与维修，是一个新型的风力发电机。 垂直轴风力发电机极适宜于缺电的山区，平原，海边投资发电，可以广泛用于各种领域，如工厂，农村，城市住宅小区等。它投入小，回报大，寿命长，更重要的是在整个发电过程中无污染，对振兴当地经济有极好的推动作用，也对人们的生活生产发生积极的作用，具有广阔的市场潜力。
同类课题研究水平概述
- 人类利用风能已有数千年历史，风力发电场的建设，始于19世纪末的丹麦。风能的最早利用形式就是垂直轴风车，但是垂直轴风力发电机直到20世纪20年代才开始出现。随着升力型风轮的发展，使得垂直轴风力发电机的风能利用率不再低于水平轴，并且与水平轴风力发电机相比，其具有维护方便，叶片设计制造简单，造价低，不需对风装置等优点。 1929年，芬兰工程师S.J.Savonius发明了后来以其名字命名的萨渥纽斯型风力机（如图1中所示）。它具有结构简单，成本低，回转力矩大，启动性能好等优点，但转数和效率较低。尽管如此，许多学者对这种风力机的研究却没有间断过。 1931年，法国工程师达里厄（George Jeans Mary Dar-rieus）从美国专利局获得后来以其名字命名的达里厄风力机的专利。当时达里厄风力机的叶片包括了曲线翼型和直线翼型2种形式。我们通常所提到的达里厄风力机主要是指具有曲线翼型叶片的风力机（图1）。如前所述，直线翼型达里厄风力机简称直线翼垂直风力机。
