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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 旋轉(zhuǎn)葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)研發(fā)
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿牡娃D(zhuǎn)速風(fēng)力發(fā)電機(jī)。利用風(fēng)力發(fā)電，向蓄電池充電蓄存電能。風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用了永磁懸浮技術(shù)，低風(fēng)速啟動(dòng)，風(fēng)力發(fā)電效率高，根據(jù)垂直型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的原理，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速上升速度提高較快，它的發(fā)電功率上升速度也相應(yīng)變快，發(fā)電曲線也相對(duì)飽滿。
- 詳細(xì)介紹：
- 原動(dòng)機(jī)部分：垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，利用風(fēng)能，當(dāng)風(fēng)力達(dá)到一定時(shí)，吹動(dòng)葉片使葉片軸饒中心垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)一方面葉片繞中心垂直軸作公轉(zhuǎn)，另一方面又通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)自身自轉(zhuǎn)。通過(guò)傳動(dòng)比設(shè)計(jì)齒輪的齒數(shù)實(shí)現(xiàn)中心垂直軸轉(zhuǎn)360O，葉片反向自轉(zhuǎn)180O。從而使發(fā)電機(jī)葉片所受阻力達(dá)到最小，達(dá)到最高風(fēng)能利用率。 傳動(dòng)部分：以風(fēng)為原動(dòng)力，由風(fēng)吹動(dòng)葉片，葉片帶動(dòng)中心套筒，套筒內(nèi)部有根鐵棒，鐵棒上有個(gè)固定的圓錐齒輪1，與其相嚙合的另一個(gè)圓錐齒輪2繞著圓錐齒輪1公轉(zhuǎn)。圓錐齒輪2的公轉(zhuǎn)速度與套筒轉(zhuǎn)動(dòng)速度相等，同時(shí)通過(guò)軸連接圓錐齒輪3，帶動(dòng)葉片軸上的圓錐齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)葉片的自轉(zhuǎn)；套筒底部安有外圈齒輪，外圈齒輪隨著中心垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鐵板上的加速齒輪系，最后與發(fā)電機(jī)相連。： 執(zhí)行部分：利用輸出的直流電給電器設(shè)備供電。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 1. 旋轉(zhuǎn)葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的工作原理 葉片帶動(dòng)中心垂直軸，中心垂直軸外有一個(gè)套筒（套筒與中心垂直軸固定），套筒與中心垂直軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，套筒內(nèi)部有個(gè)空心鋼管，空心鋼管底部有個(gè)固定的圓錐齒輪1，與其相嚙合的另一個(gè)圓錐齒輪2繞著空心鋼管公轉(zhuǎn)。，圓錐齒輪2的公轉(zhuǎn)速度與套筒轉(zhuǎn)動(dòng)速度相等，同時(shí)通過(guò)軸連接圓錐齒輪3，帶動(dòng)葉片軸上的圓錐齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)葉片的自轉(zhuǎn)，由加速齒輪系加速，旋轉(zhuǎn)葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)在順風(fēng)側(cè)有效力矩最大,在逆風(fēng)側(cè)阻力最小。 2. 旋轉(zhuǎn)葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的性能分析 （1）大風(fēng)力發(fā)電無(wú)損害。 （2）風(fēng)能利用率高。 （3）葉片旋轉(zhuǎn)，且可調(diào)整。 （4）可利用小風(fēng)力發(fā)電。 3.創(chuàng)新點(diǎn)及應(yīng)用 （1）葉片旋轉(zhuǎn)式，可以在各個(gè)位置把風(fēng)的阻力減小到最小。 （2）借助風(fēng)能，利用新型資源，且無(wú)環(huán)境污染。 （3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱方面。 （4）體積小，成本低。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.作品的科學(xué)性先進(jìn)性 （1）原動(dòng)機(jī)部分 旋轉(zhuǎn)葉片垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，利用風(fēng)能吹動(dòng)葉片使葉片軸繞中心垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，一方面，葉片繞中心垂直軸作公轉(zhuǎn)；另一方面，通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)。通過(guò)傳動(dòng)比設(shè)計(jì)齒輪的齒數(shù)、模數(shù)實(shí)現(xiàn)中心垂直軸轉(zhuǎn)360○，葉片反向自轉(zhuǎn)180○，從而使葉片所受阻力達(dá)到最小，達(dá)到最高風(fēng)能利用率。它體積小，啟動(dòng)風(fēng)速低，發(fā)電機(jī)安裝地勢(shì)低，便于安裝與維修，是一個(gè)新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)極適宜于缺電的山區(qū)，平原，海邊投資發(fā)電，可以廣泛用于各種領(lǐng)域，如工廠，農(nóng)村，城市住宅小區(qū)等。 （2）傳動(dòng)部分 以風(fēng)為原動(dòng)力，由風(fēng)吹動(dòng)葉片，葉片帶動(dòng)中心套筒，套筒內(nèi)部有根鐵棒，鐵棒上有個(gè)固定的圓錐齒輪1，與其相嚙合的另一個(gè)圓錐齒輪2繞著圓錐齒輪1公轉(zhuǎn)。圓錐齒輪2的公轉(zhuǎn)速度與套筒轉(zhuǎn)動(dòng)速度相等，同時(shí)通過(guò)軸連接圓錐齒輪3，帶動(dòng)葉片軸上的圓錐齒輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)葉片的自轉(zhuǎn)；套筒底部安有外圈齒輪，外圈齒輪隨著中心垂直軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鐵板上的加速齒輪系，最后與發(fā)電機(jī)相連。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 衢州學(xué)院
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)中
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利技術(shù)轉(zhuǎn)讓的主動(dòng)許可方式
作品可展示的形式
- 圖形 實(shí)物
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 一方面，葉片繞中心垂直軸作公轉(zhuǎn)；另一方面，通過(guò)齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)自轉(zhuǎn)。通過(guò)傳動(dòng)比設(shè)計(jì)齒輪的齒數(shù)、模數(shù)實(shí)現(xiàn)中心垂直軸轉(zhuǎn)360○，葉片反向自轉(zhuǎn)180○，從而使葉片所受阻力達(dá)到最小，達(dá)到最高風(fēng)能利用率。它體積小，啟動(dòng)風(fēng)速低，發(fā)電機(jī)安裝地勢(shì)低，便于安裝與維修，是一個(gè)新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)極適宜于缺電的山區(qū)，平原，海邊投資發(fā)電，可以廣泛用于各種領(lǐng)域，如工廠，農(nóng)村，城市住宅小區(qū)等。它投入小，回報(bào)大，壽命長(zhǎng)，更重要的是在整個(gè)發(fā)電過(guò)程中無(wú)污染，對(duì)振興當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)有極好的推動(dòng)作用，也對(duì)人們的生活生產(chǎn)發(fā)生積極的作用，具有廣闊的市場(chǎng)潛力。
同類課題研究水平概述
- 人類利用風(fēng)能已有數(shù)千年歷史，風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的建設(shè)，始于19世紀(jì)末的丹麥。風(fēng)能的最早利用形式就是垂直軸風(fēng)車，但是垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)直到20世紀(jì)20年代才開始出現(xiàn)。隨著升力型風(fēng)輪的發(fā)展，使得垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能利用率不再低于水平軸，并且與水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，其具有維護(hù)方便，葉片設(shè)計(jì)制造簡(jiǎn)單，造價(jià)低，不需對(duì)風(fēng)裝置等優(yōu)點(diǎn)。 1929年，芬蘭工程師S.J.Savonius發(fā)明了后來(lái)以其名字命名的薩渥紐斯型風(fēng)力機(jī)（如圖1中所示）。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，回轉(zhuǎn)力矩大，啟動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)，但轉(zhuǎn)數(shù)和效率較低。盡管如此，許多學(xué)者對(duì)這種風(fēng)力機(jī)的研究卻沒(méi)有間斷過(guò)。 1931年，法國(guó)工程師達(dá)里厄（George Jeans Mary Dar-rieus）從美國(guó)專利局獲得后來(lái)以其名字命名的達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)的專利。當(dāng)時(shí)達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)的葉片包括了曲線翼型和直線翼型2種形式。我們通常所提到的達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)主要是指具有曲線翼型葉片的風(fēng)力機(jī)（圖1）。如前所述，直線翼型達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)簡(jiǎn)稱直線翼垂直風(fēng)力機(jī)。
