技术领域
[0001] 本实用新型涉及
风力发电技术领域，特别是涉及一种叶片及垂直轴风力
发电机组。
背景技术
[0002] 目前常用的
水平轴
风力发电机组风能利用率一般为30％，最高约45％，而
垂直轴风力发电机在克服“对风损失”和“疲劳损耗”上具有
水平轴风力发电机组无法比拟的优点，且理论风能利用率可达40％以上。然而，现有的垂直轴风力发电机组配置的叶片多为固定式结构，风能实际利用率较低。实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种叶片及垂直轴风力发电机组，该叶片可以最大限度的吸收风能。
[0004] 一方面，本实用新型提供了一种叶片，用于垂直轴风力发电机组，叶片包括：本体部，设置为以纵向线为中
心轴线且具有预定弧度的弧形片状结构体，本体部具有相对的外表面和内表面，且内表面为迎风面；
支撑杆，与本体部连接，叶片通过支撑杆与垂直轴风力发电机组的发电机可转动连接。
[0005] 根据本实用新型
实施例的一个方面，本体部的正投影为矩形、圆形、椭圆形和波浪
流线形中的任一者。
[0006] 根据本实用新型实施例的一个方面，支撑杆沿纵向贯穿本体部，支撑杆与本体部一体成型；或者，支撑杆固定至本体部的外表面或内表面。
[0007] 根据本实用新型实施例的一个方面，本体部至少包括在纵向上相对的上边缘和下边缘；支撑杆包括与上边缘一体连接的第一支撑杆和与下边缘一体连接的第二支撑杆，第一支撑杆和第二支撑杆均位于本体部外。
[0008] 根据本实用新型实施例的一个方面，支撑杆在纵向上的两端中的至少一端设置有安装
法兰。
[0009] 根据本实用新型实施例的一个方面，本体部的外表面上设置有扰流件，扰流件沿本体部的轴向在外表面上螺旋延伸。
[0010] 根据本实用新型实施例的一个方面，扰流件经过本体部的几何中心点。
[0011] 根据本实用新型实施例的一个方面，扰流件的横截面为三
角形，三角形的底边连接至本体部的外表面；或者，扰流件的横截面为梯形，梯形的底边连接至本体部的外表面。
[0012] 另一方面，本实用新型还提供了一种垂直轴风力发电机组，其包括：发电机，发电机的
转子外周侧间隔设置有两个以上的安装
耳片；两个以上的叶片，每个叶片为如前所述的叶片，叶片的中心轴线与发电机的中心轴线重合，且叶片通过支撑杆与安装耳片枢转连接。
[0013] 根据本实用新型实施例的一个方面，每个安装耳片枢转连接的叶片沿纵向串接有至少两个叶片，以形成叶片组。
[0014] 根据本实用新型实施例的一个方面，两个以上的发电机在纵向上层叠设置，每个发电机的安装耳片枢转连接的叶片沿纵向一一对应，且通过支撑杆相互串接。
[0015] 本实用新型提供的叶片及垂直轴风力发电机组，通过将叶片的本体部设置为弧形片状结构体，且本体部通过支撑杆相对于发电机的外周侧可转动，使得叶片的迎风角度可调，可以最大限度的吸收风能，提高了风能利用率，还可以在暴风等恶劣天气最大程度保护发电机及风力发电机组。
附图说明
[0016] 下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。
[0017] 图1是本实用新型提供的一种叶片的结构示意图；
[0018] 图2是本实用新型提供的另一种叶片的结构示意图；
[0019] 图3是本实用新型提供的另一种叶片的结构示意图；
[0020] 图4是本实用新型提供的一种垂直轴风力发电机组的结构示意图；
[0021] 图5是本实用新型提供的另一种垂直轴风力发电机组的结构示意图；
[0022] 图6是本实用新型提供的另一种垂直轴风力发电机组的结构示意图。
[0023] 其中：
[0024] 1-叶片；a-外表面；b-内表面；L-中心轴线；10-叶片组；11-本体部；111-上边缘；112-下边缘；12-支撑杆；121-第一支撑杆；122-第二支撑杆；13-扰流件；14-安装法兰；2-发电机；21-安装耳片。
[0025] 在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
[0026] 下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。
[0027] 下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0028] 为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图6对本实用新型实施例提供的叶片及垂直轴风力发电机组进行详细描述。
[0029] 参阅图1，本实用新型提供了一种叶片1，用于垂直轴风力发电机组。叶片1包括：本体部11和支撑杆12。
[0030] 本体部11设置为以纵向线为中心轴线L且具有预定弧度的弧形片状结构体，本体部11具有相对的外表面a和内表面b，且内表面b为迎风面。
[0031] 支撑杆12与本体部11连接，叶片1通过支撑杆12与垂直轴风力发电机组的发电机可转动连接。一方面，支撑杆12可以提高本体部11的
刚度，防止本体部11
变形，另一方面，支撑杆12可以支撑本体部11，以带动本体部11转动。
[0032] 本体部11的数量可以为两个以上，具体可以根据
载荷、造价及美观度等要求合理选择，两个以上本体部11均布于发电机的外周侧。
[0033] 当叶片1处于工作状态时，本体部11转动预定角度，外表面a的外凸弧形面为背风面，内表面b的内凹弧形面作为迎风面用于积聚风能，从而推动发电机转动而发电。
[0034] 当叶片1处于非工作状态时，内表面b面向发电机，风直接吹向叶片1的外表面a，外表面a的外凸弧形面可以将风吹散，以使吹到发电机上的风力降到最低，在保护发电机的同时也保护叶片1不被风力损坏。
[0035] 本实用新型提供的叶片1，通过将叶片1的本体部11设置为弧形片状结构体，且本体部11通过支撑杆12相对于发电机的外周侧可转动，使得叶片1的迎风角度可调，可以最大限度的吸收风能，提高了风能利用率，还可以在台风等恶劣天气最大程度保护发电机及风力发电机组。
[0036] 下面结合附图进一步详细描述叶片1的具体结构。
[0037] 参阅图2，本实用新型还提供了一种叶片1，其与图1中的叶片1的结构类似，不同之处在于，图1中的本体部11的正投影为椭圆形，图2中的本体部11的正投影为圆形。
[0038] 参阅图3，本实用新型还提供了一种叶片1，其与图2中的叶片1的结构类似，不同之处在于，本体部11的正投影为矩形。为了避免本体部11的边角处划伤操作人员，方形的四个角处可以倒圆角。
[0039] 可以理解的是，叶片1的本体部11的正投影不限于图示的方形、圆形和椭圆形，例如还可以为波浪流线形，除了满足必要的功能需求外，还可以提高风力发电机组的美观度。
[0040] 在一些实施例中，支撑杆12沿纵向贯穿本体部11，本体部11和支撑杆12一体成型。支撑杆12还可以固定至本体部11的外表面a或内表面b，本体部11和支撑杆12各自独立制造后，通过
焊接或者其他方式固定连接在一起。支撑杆12的横截面可以为圆形、椭圆形或者多边形。
[0041] 在一些实施例中，本体部11至少包括在纵向上相对的上边缘111和下边缘112，支撑杆12包括与上边缘111一体连接的第一支撑杆121和与下边缘112一体连接的第二支撑杆122，第一支撑杆121和第二支撑杆122均位于本体部11外，如图3所示。第一支撑杆121和第二支撑杆122的横截面可以为圆形、椭圆形或者多边形。上述本体部11和支撑杆12可以一体
铸造成型，也可以各自独立制造后，通过焊接或者其他方式固定连接在一起。
[0042] 另外，支撑杆12在纵向上的两端中的至少一端设置有安装法兰14，安装法兰14与支撑杆12为一体结构。安装法兰14上设置多个连接孔，以便于与其它的支撑杆12或其它装置连接。
[0043] 进一步地，本体部11的外表面a上设置有扰流件13，扰流件13沿本体部11的轴向在外表面a上螺旋延伸。扰流件13可以将下风向的风分流打散，降低了叶片1出现涡激振动效应的可能性，同时增加了本体部11的强度。
[0044] 扰流件13经过本体部11的几何中心点，例如，扰流件13经过正投影为圆形的本体部11的圆心。扰流件13可以为经过本体部11的几何中心点的一个条形带，如图1、图2所示，扰流件13还可以为相互平行的两个以上条形带，其中一个条形带经过本体部11的几何中心点，如图3所示。
[0045] 在一些实施例中，扰流件13的横截面为三角形，三角形的底边连接至本体部11的外表面a。当外界的自然风吹到叶片1的本体部11上时，自然风在三角形的其余两条边相交的
位置处分流打散，并分别沿着其余两条边吹到本体部11的外表面a，从而有效抑制叶片1的气流涡旋，进而抑制叶片1的涡激振动，降低叶片1形成涡激振动效应对叶片结构所产生的破坏力。
[0046] 在一些实施例中，扰流件13的横截面为梯形，梯形的底边连接至本体部11的外表面a。当外界的自然风吹到叶片1的本体部11上时，自然风在梯形的平行于底边的另一条边的两侧位置处分流打散，并分别沿着梯形的两条腰边吹到本体部11的外表面a，从而有效抑制叶片1的气流涡旋，进而抑制叶片1的涡激振动，降低叶片1形成涡激振动效应对叶片结构所产生的破坏力。
[0047] 可以理解的是，扰流件13可以独立制造后，通过焊接等方式固定于本体部11的外表面a，也可以与本体部11一体铸造成型。
[0048] 由此，本实用新型提供的叶片1，通过在本体部11的外表面a上附接扰流件13，可以有效抑制叶片1发生涡激振动的可能性，同时增加了本体部11的强度，延长了叶片1的使用寿命。另外，叶片1的本体部11、支撑杆12、扰流件13和安装法兰14可以通过铸造一体成型，结构简单、便于现场安装及维护，实用性较强。
[0049] 参阅图4，本实用新型还提供了一种垂直轴风力发电机组，其包括：两个以上的叶片1和发电机2。每个叶片1为如前所述的任一种的叶片1。
[0050] 发电机2的转子外周侧设置有两个以上的安装耳片21，叶片1的中心轴线L与发电机2的中心轴线重合，且叶片1通过支撑杆12与安装耳片21枢转连接。
[0051] 叶片1的中心轴线L与发电机的中心轴线重合，使得叶片1可以采用与发电机2吻合的外形设计，两个以上叶片1在满足转动过程互不干涉的情况下尽可能多地围合于发电机2的转子外周侧，从而在发电机的外周侧形成一圈保护墙，防止台风等恶劣天气对发电机造成破坏。
[0052] 参阅图5，为了提高垂直轴风力发电机组的发电量和发电效率，本实用新型还提供了一种垂直轴风力发电机组，其与图4所示的垂直轴风力发电机组结构类似，不同之处在于，每个安装耳片21枢转连接的叶片1沿纵向串接有至少两个叶片1，以形成叶片组10。两个以上的叶片组10在风力的作用下推动发电机2转动，从而将风能转化为
电能。
[0053] 参阅图6，本实用新型还提供了一种垂直轴风力发电机组，其与图4所示的垂直轴风力发电机组结构类似，不同之处在于，两个以上的发电机2在纵向上层叠设置，每个发电机2的安装耳片21枢转连接的叶片1沿纵向一一对应，且通过支撑杆12相互串接。相互串接的叶片1形成叶片组10，以最大可能吸收风能。
[0054] 由于垂直轴风力发电机组的风轮对
塔架的横向剪切力较小，且在竖直方向上的空间没有限制，故在塔架承载允许的情况下，可以层叠布置尽可能多的发电机2，从而提高机组的整体发电功率和发电效率。
[0055] 由此，当垂直轴风力发电机组处于工作状态时，各个叶片组10根据风向转动预定角度，使各个叶片1的内表面b积聚风能推动各自的发电机转动而发电，而外表面a上的扰流件13将下风向的风分流打散，降低了叶片1出现涡激振动效应的可能性，提升了风能利用率和发电效率。
[0056] 当垂直轴风力发电机组在初始吊装、出现故障维修或者遇到台风等恶劣天气时，发电机2处于非工作状态，各个叶片组10反向转动，使各个叶片1的内表面b朝向发电机2，通过外表面a上的扰流件13使叶片1受到的风力降到最低，有效提升垂直轴风力发电机组的吊装效率及安全性，延长了作业窗口期，增强了机组的抗台风能力，提高了机组的稳固性。
[0057] 虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入
权利要求的范围内的所有技术方案。
