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1、10申请公布号CN102022258A43申请公布日20110420CN102022258ACN102022258A21申请号201010563778522申请日20101129F03D3/0620060171申请人张远林地址061113河北省沧州市渤海新区黄骅港1号路1号D栋别墅72发明人张远林74专利代理机构石家庄冀科专利商标事务所有限公司13108代理人李羡民周晓萍54发明名称一种具有较高风能利用效率的垂直轴风力发电机57摘要一种具有较高风能利用效率的垂直轴风力发电机，构成中包括中心柱、叶片和横撑杆，各叶片垂直设置，它们相对中心柱轴线均匀分布，叶片由横撑杆连接中心柱,改进后,所述各叶片的。
2、截形轮廓由OQ、OR、PQ、PR四条曲线组成，所述叶片截形的一侧为钩状端，钩状端朝外设置。本发明通过对叶片及横撑杆截形的优化设计，可明显增大风阻力，提高风阻力差，尤其是风机在较低风速下的发电能力可大幅度提高。对比试验表明，与同类垂直轴风力发电机相比，本发明低风速时发电机发电电压提高近10倍，高风速时发电电压提高50以上。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书7页说明书15页附图2页CN102022272A1/7页21一种具有较高风能利用效率的垂直轴风力发电机，构成中包括中心柱（1）、叶片（3）和横撑杆（2），各叶片垂直设置，它们相对中心柱轴线均匀分布，叶片由横。
3、撑杆连接中心柱，其特征在于所述叶片的一侧为钩状端（31），钩状端朝外设置；所述叶片截形轮廓由OQ、OR、PQ、PR四条曲线组成、四条曲线由下述参数确定建立平面直角坐标系，以所述截形的一端为坐标原点，各曲线相应点的坐标值如下OQ曲线XO0YAO0X11YA106312X22YA208929X33YA311320X44YA413510X55YA515522X66YA617376X77YA719089X88YA820674X99YA922146X1010YA1023518X1111YA1124797X1212YA1225988X1313YA1327097X1414YA1428130X1515YA15。
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13、YQ9221；PR曲线XP575YDP189571X5858YD58194555X5959YD59194836X6060YD60195035X6161YD6119515X6262YD62195178X6363YD63195119X6464YD64194968X6565YD65194724X6666YD66194383X6767YD67193942X6868YD68193396X6969YD69192743X7070YD70191978X7171YD71191096X7272YD72190092X7373YD73188962X7474YD74187700X7575YD75186300X7676Y。
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15、494YD94118355X9595YD95110676X9696YD96101992X9797YD9791976X9898YD9879982X9999YD9964736XR100YR35176；将上述各曲线坐标点用曲线连接起来，即得到叶片截形轮廓。2根据权利要求1所述的具有较高风能利用效率的垂直轴风力发电机，其特征在于所述横撑杆（2）的截面形状与叶片（3）的截面形状相同，所述横撑杆钩状端朝上设置。3根据权利要求1或2所述的具有较高风能利用效率的垂直轴风力发电机，其特征在于所述叶片数目2。权利要求书CN102022258ACN102022272A1/15页9一种具有较高风能利用效率的垂直轴风力。
16、发电机技术领域0001本发明涉及一种发电装置，特别是一种高效率垂直轴风力发电机，属风力发电技术领域。背景技术0002风力发电机根据主轴安装方位分为水平轴和垂直轴，迄今为止应用较为普遍的是水平轴风力发电机。水平轴发电机尽管应用普遍，但结构上存在一些问题，如需要偏航、对桨等迎风和控制迎风面增大阻力差的结构，这使发电机的结构复杂、占用零部件多且容易造成故障。基于水平轴发电机的结构缺陷，近年来，垂直轴发电机技术发展迅速，应用日益广泛。垂直轴发电机可通过对叶片结构的优化设计，增大风阻力，提高风阻力差，使风机即使在较低的风速下仍可以正常启动运行，无需偏航、变浆装置，因而结构相对简单。垂直轴发电机关键技术是。
17、叶片结构的设计，叶片形状优劣直接影响其启动性能和风能利用效率。目前，垂直轴发电机存有升力型叶片自起动性能差、低风速发电性能差，阻力型风能利用效率低等问题，因此优化叶片结构是解决上述问题的关键所在。发明内容0003本发明用于克服已有技术的缺陷而提供一种能量转换利用率高、低风速发电性能优良的具有较高风能利用效率的垂直轴风力发电机。0004本发明所称问题是由以下技术方案解决的一种具有较高风能利用效率的垂直轴风力发电机，构成中包括中心柱、叶片和横撑杆，各叶片垂直设置，它们相对中心柱轴线均匀分布，叶片由横撑杆连接中心柱，其特别之处是所述各叶片的截面形状相同，所述叶片截形的一侧为钩状端、且钩状端朝外设置。。
18、0005所述叶片截形轮廓由OQ、OR、PQ、PR四条曲线组成，四条曲线由下述参数确定建立平面直角坐标系，以所述截形的一端为坐标原点，各曲线上相应点的坐标值如下OQ曲线XO0YAO0X11YA106312X22YA208929X33YA311320X44YA413510X55YA515522X66YA617376说明书CN102022258ACN102022272A2/15页10X77YA719089X88YA820674X99YA922146X1010YA1023518X1111YA1124797X1212YA1225988X1313YA1327097X1414YA1428130X1515YA。
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28、2022258ACN102022272A7/15页15X5858YD58194555X5959YD59194836X6060YD60195035X6161YD6119515X6262YD62195178X6363YD63195119X6464YD64194968X6565YD65194724X6666YD66194383X6767YD67193942X6868YD68193396X6969YD69192743X7070YD70191978X7171YD71191096X7272YD72190092X7373YD73188962X7474YD74187700X7575YD75186300X767。
29、6YD76184755X7777YD77183060X7878YD78181207X7979YD79179188X8080YD80176994X8181YD81174613X8282YD82172037X8383YD83169251X8484YD84166243X8585YD85162995X8686YD86159492X8787YD87155711X8888YD88151624X8989YD89147200X9090YD90142402X9191YD91137183X9292YD92131485X9393YD93125238X9494YD94118355X9595YD95110676X969。
30、6YD96101992说明书CN102022258ACN102022272A8/15页16X9797YD9791976X9898YD9879982X9999YD9964736XR100YR35176；将上述各曲线坐标点用曲线连接起来，即得到叶片截形轮廓。0006上述具有较高风能利用效率的垂直轴风力发电机，所述横撑杆的截面形状与叶片的截面形状相同，所述横撑杆钩状端朝上设置。0007上述具有较高风能利用效率的垂直轴风力发电机，所述叶片数目2。0008本发明针对提高垂直轴风力发电机风能利用率及低风速发电性能等问题进行了改进，提供了一种全新结构的垂直轴风力发电机，所述风机通过对叶片及横撑杆截形的优化设。
31、计，可明显增大风阻力，提高风阻力差，尤其是风机在较低风速下的发电能力可大幅度提高。对比试验表明，与同类垂直轴风力发电机相比，本发明低风速时发电机发电电压提高近10倍，高风速时发电电压提高50以上。基于上述特点，本发明在垂直轴风力发电机应用领域，具有良好的应用前景。附图说明0009图1是本发明结构示意图；图2是叶片轴测图；图3是叶片及横撑杆横截面示意图；图4是叶片及横撑杆截面轮廓坐标参数示意图。0010图中标号含义如下1中心柱；2横撑杆；3叶片；31钩状端。具体实施方式0011参看图1、图2，本发明是一种对叶片及横撑杆进行全新设计的垂直轴大风力发电机，其构成中包括中心柱1、叶片3和横撑杆2，各叶。
32、片垂直设置，它们相对中心柱轴线均匀分布，叶片由横撑杆连接中心柱。本发明叶片3的截面形状与横撑杆2的截面形状相同，叶片截形的一侧为一钩状端31，叶片及横撑杆安装时，叶片钩状端的钩部朝外设置、横撑杆钩状端的钩部端朝上设置，叶片的钩状端端部与叶片的钩状端端部接合。本发明风机叶片数目2，图示为5叶片，叶片通常使用212片。0012参看图3，本发明叶片2及横撑杆的截形轮廓由OQ、OR、PQ、PR四条曲线组成封闭曲线，其中O点和R点为截形的两个端点。上述四条曲线由下述参数确定参看图4，建立平面直角坐标系，以所述叶片及横撑杆截形轮廓的一端O点为坐标原点，将各曲线由相应X、Y值确定的坐标点用光滑曲线连接，即得。
33、到叶片及横撑杆截形轮廓曲线。上述X值和Y值具有相同的长度单位。0013上述截形轮廓曲线是经过对叶片、横撑杆翼型气动性能研究、计算、模拟和反复试验得出，采用该叶片、横撑杆翼型，可以明显增大风阻力，提高风阻力差，尤其是在较低风速下的发电能力可以大幅度提高。以下给出一组对比数据对比风机本发明风机5叶片，叶长15米，直径为16米5叶片，叶片长08米，直径1米说明书CN102022258ACN102022272A9/15页17风速M/S电压V风速M/S电压V56650015872106112798902158196136144115128528610611517918615517112313114515。
34、525526619122417118321632以下给出本发明的一个实施例风机为如图1所示的5叶片结构，叶片长度为1米，横撑杆长度为05米。叶片与横撑杆截面形状如图3所示，叶片及横撑杆截形轮廓由OQ、OR、PQ、PR四条曲线组成。参看图4，上述四条曲线由下述参数确定在叶片及横撑杆截形轮廓图上建立平面直角坐标系，以所述截形的O点为坐标原点，各曲线相应坐标点的长度单位为厘米，各曲线坐标值如下OQ曲线XO0YAO0X11YA106312X22YA208929X33YA311320X44YA413510X55YA515522X66YA617376X77YA719089X88YA820674X99YA9。
35、22146X1010YA1023518X1111YA1124797X1212YA1225988X1313YA1327097X1414YA1428130X1515YA1529092X1616YA1629986X1717YA1730814X1818YA1831579X1919YA1932284X2020YA2032930X2121YA2133520X2222YA2234056X2323YA2334539X2424YA2434971X2525YA2535354X2626YA2635690说明书CN102022258ACN102022272A10/15页18X2727YA2735979X2828YA2。
36、836224X2929YA2936425X3030YA3036584X3131YA3136702X3232YA3236780X3333YA3336820X3434YA3436823X3535YA3536789X3636YA3636720X3737YA3736616X3838YA3836479X3939YA3936309X4040YA4036106X4141YA4135873X4242YA4235609X4343YA4335316X4444YA4434994X4545YA4534645X4646YA4634268X4747YA4733865X4848YA4833437X4949YA4932984。
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38、7X6969YA6934054X7070YA7036785X7171YA7140150X7272YA7244263X7373YA7349268X7474YA7455741X7575YA7566965XQ757YQ92210；OR曲线XO0YBO0X11YB10337X22YB20096X33YB301236X44YB403231X55YB505052X66YB606717X77YB708243X88YB809643X99YB910932X1010YB1012121X1111YB1113219X1212YB1214229X1313YB1315159X1414YB1416013X1515YB151。
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41、5656YB5609636X5757YB5708758X5858YB5807833X5959YB5906886X6060YB6005948X6161YB6105022X6262YB6204111X6363YB6303219X6464YB6402347X6565YB6501501说明书CN102022258ACN102022272A13/15页21X6666YB6600683X6767YB67001X6868YB6800860X6969YB6901570X7070YB7002240X7171YB7102870X7272YB7203460X7373YB7303990X7474YB7404470X7。
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46、8888YD88151624X8989YD89147200X9090YD90142402X9191YD91137183X9292YD92131485X9393YD93125238X9494YD94118355X9595YD95110676X9696YD96101992X9797YD9791976X9898YD9879982X9999YD9964736XR100YR35176将上述各曲线坐标点用曲线连接起来，即得到叶片及横撑杆截形轮廓。0014对于不同规格的风机，将上述坐标值参数比例放大或缩小而生产的叶片及横撑杆截形亦可以实现本发明目的，故均落入本发明的保护范围中。说明书CN102022258ACN102022272A1/2页24图1说明书附图CN102022258ACN102022272A2/2页25图2图3图4说明书附图CN102022258A。