題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項目名稱：
- 新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 新型垂直軸風(fēng)機采用H型葉片和S型葉片的組合結(jié)構(gòu)，使用超越離合器連接兩種類型的風(fēng)葉。低風(fēng)速時,S型葉片首先開始轉(zhuǎn)動,通過超越離合器帶動H型風(fēng)葉啟動。隨著風(fēng)速逐漸增大,H型葉片轉(zhuǎn)速可能超過S型，此時超越離合器發(fā)揮作用，保證兩類葉片同軸異速轉(zhuǎn)動。此設(shè)計使風(fēng)機在具有低啟動風(fēng)速的同時，具有較高風(fēng)能利用效率。同時風(fēng)葉結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，對風(fēng)向無特殊要求，很好的切合了城市風(fēng)電和偏遠地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電要求。
- 詳細介紹：
- 目前應(yīng)用最廣泛的小型風(fēng)力發(fā)電機多為水平軸結(jié)構(gòu)，因其自身的結(jié)構(gòu)特點，在風(fēng)向多變和低風(fēng)速地區(qū)的應(yīng)用受到了一定限制。本作品采用垂直軸風(fēng)機結(jié)構(gòu)，汲取了現(xiàn)有的兩種垂直軸風(fēng)葉的優(yōu)點。不僅成功克服了水平軸風(fēng)機無法很好處理的問題，其性能也較一般單翼型垂直軸風(fēng)機優(yōu)越。 新型風(fēng)機以H型葉片為主體，在其上方安裝了兩組呈90度排列的S型葉片。兩種類型的葉片使用超越離合器進行連接。當(dāng)風(fēng)速較低時，S型葉片可產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，帶動其下方的H型葉片共同啟動。當(dāng)達到一定風(fēng)速時，H型風(fēng)機的轉(zhuǎn)速將會超過S型。此時超越離合器發(fā)揮作用，使兩種類型的葉片同軸異速轉(zhuǎn)動。新型風(fēng)機在結(jié)構(gòu)上的設(shè)計使其能夠在低風(fēng)速下啟動，并且在H型葉片轉(zhuǎn)速較快時兩種葉型的葉片自動分離，從而保證了風(fēng)機整體擁有較高的風(fēng)能利用率。 新型風(fēng)機的安裝簡單，對場地的要求較低，可獨立的在場地進行架設(shè)，也可以依附于樓宇、路燈燈桿安裝。對架設(shè)處的風(fēng)向沒有特殊的要求，在風(fēng)向較為多變的情況下，也仍可以有較高的風(fēng)能利用效率。其低風(fēng)速啟動，多風(fēng)向保持效率的特點很好的切合了城市及偏遠地區(qū)風(fēng)力發(fā)電的要求，擁有廣闊的市場前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 在垂直軸風(fēng)機葉型中，S型具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，H型具有較高的風(fēng)能利用率，將兩種葉型的優(yōu)點結(jié)合起來，制作出一種啟動風(fēng)速低、風(fēng)能利用率高的新型風(fēng)力發(fā)電機；創(chuàng)造性的將兩種不同特點的風(fēng)機葉型按照設(shè)計構(gòu)想進行了組合，并且在兩種葉型之間采用超越離合器結(jié)構(gòu)進行連接，在技術(shù)上保證了其能夠低風(fēng)速時同速旋轉(zhuǎn)，高風(fēng)速時異速旋轉(zhuǎn)。
科學(xué)性、先進性
- [1]本作品在原理上結(jié)合不同葉型各自的優(yōu)點，較好的解決了H型風(fēng)機低風(fēng)速下不能啟動的問題，擴大了風(fēng)速的利用范圍。 [2]全方位接收來風(fēng)，可應(yīng)對風(fēng)向多變的情況，無需偏航系統(tǒng)和調(diào)向裝置，降低了架機難度和運行成本，同時也提高了總的風(fēng)能利用率。 根據(jù)《小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機在國外的新發(fā)展》、《垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)展趨勢和應(yīng)用》等文章可知，現(xiàn)有的技術(shù)中主要是通過改變迎風(fēng)攻角、采用特殊葉型、改進加工工藝以減小摩擦等方式來降低風(fēng)機的啟動風(fēng)速提高風(fēng)能利用率。但是由于這些風(fēng)機本身的結(jié)構(gòu)特點，在理論上就限制了啟動風(fēng)速的進一步降低。 根據(jù)《風(fēng)力機的理論與設(shè)計》一書所提供的方法計算，可得知S風(fēng)機具有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，而我們的作品正是建立此基礎(chǔ)之上，從原理上保證了新型風(fēng)機的低啟動風(fēng)速性能。通過超越離合器結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，使其也繼承了H型垂直風(fēng)機包括高風(fēng)能利用率高在內(nèi)的優(yōu)點。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 參加2009年全國電工理論與新技術(shù)年會（浙江大學(xué)），并作學(xué)術(shù)發(fā)言，介紹該風(fēng)力發(fā)電機的初步設(shè)計構(gòu)想 參加2009年第二屆全國大學(xué)生創(chuàng)新論壇（東南大學(xué)），進行展板展示并作學(xué)術(shù)發(fā)言，介紹該風(fēng)力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)以及運行過程 2010年參展了“首屆北京市大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動計劃項目成果展示與經(jīng)驗交流會”
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利實施許可
作品可展示的形式
- 模型、圖紙、圖片、實物
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 新型垂直軸風(fēng)機具有啟動風(fēng)速低、風(fēng)能利用率高的特點，能夠在風(fēng)向不定的情況下持續(xù)穩(wěn)定運行，較一般風(fēng)機對安裝環(huán)境要求低，適應(yīng)性強?？梢詰?yīng)用于以下場合： *大型風(fēng)場應(yīng)用，適合較大面積，裝機量較大的大型風(fēng)場 *草原牧區(qū)和邊遠山區(qū)應(yīng)用，適合于電網(wǎng)無法到達地區(qū)居民用電和哨所用電 *城市基礎(chǔ)設(shè)備使用應(yīng)用，適合用于居民用電，公共設(shè)施照明用電等 風(fēng)機具有低啟動風(fēng)速，擴大了風(fēng)能的利用范圍，從而增加了總的發(fā)電量。同時也降低了風(fēng)機對風(fēng)速風(fēng)向的要求，從而使風(fēng)機對環(huán)境的適應(yīng)性更強。 我國風(fēng)能資源豐富，并擁有著大量的常規(guī)電網(wǎng)無法覆蓋的偏遠地區(qū)。在城市中，大量的基礎(chǔ)照明和公共設(shè)施的用電正逐漸嘗試由新型能源提供。隨著偏遠地區(qū)居民生活水平的提高和節(jié)能減排戰(zhàn)略的實施，新型垂直軸風(fēng)機將擁有大量的市場需求。加之風(fēng)機生產(chǎn)成本較低，商品化后較易占據(jù)一定的市場份額，獲得可觀的經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機的研究取得了發(fā)展，很多形象各異的商用小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機已成功投入市場。國外比較大的公司有加拿大的Cleanfield Energy公司，主導(dǎo)產(chǎn)品：額定功率3.5kW；風(fēng)輪高度3m，直徑2.5m，升力型翼型；玻璃鋼纖維和鋼材材料；質(zhì)量181.4kg。美國Mag—Wing公司，主導(dǎo)產(chǎn)品（如圖3）：額定功率5kW；額定風(fēng)速12.5m/s；啟動風(fēng)速2.3m/s；最高風(fēng)速45 m/s。美國Pac—Wind公司，主導(dǎo)產(chǎn)品：發(fā)電機高0.15m，直徑0.45m，質(zhì)量3.6kg；風(fēng)輪高1.22m，直徑0.76，質(zhì)量2.7kg。 國內(nèi)麟風(fēng)風(fēng)電設(shè)備公司主導(dǎo)產(chǎn)品為H型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機。該公司在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機上采用了變“攻角”技術(shù)，使風(fēng)輪在轉(zhuǎn)動過程中，根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)向的變化情況，葉片始終能處于最佳的“攻角”位置，從而提高了風(fēng)能利用率。 2006年7月22日，中國垂直軸風(fēng)力發(fā)電機試驗基地在內(nèi)蒙古化德縣正式啟動運行，50kW小樣機組已建成投入運行，且開始發(fā)電。2007年9月，由陜西水電設(shè)備公司和哈爾濱發(fā)電設(shè)備研究中心聯(lián)合開發(fā)設(shè)計的1.5MW垂直軸永磁風(fēng)力發(fā)電機研制成功，并在張家口風(fēng)電場安裝運行。該發(fā)電機使用變速恒頻技術(shù)，改變了目前風(fēng)力發(fā)電機齒輪高速易損壞、難維護等缺點。
