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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)
- 小類：
- 機(jī)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(jī)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(shí),S型葉片首先開始轉(zhuǎn)動(dòng),通過超越離合器帶動(dòng)H型風(fēng)葉啟動(dòng)。隨著風(fēng)速逐漸增大,H型葉片轉(zhuǎn)速可能超過S型，此時(shí)超越離合器發(fā)揮作用，保證兩類葉片同軸異速轉(zhuǎn)動(dòng)。此設(shè)計(jì)使風(fēng)機(jī)在具有低啟動(dòng)風(fēng)速的同時(shí)，具有較高風(fēng)能利用效率。同時(shí)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(yuǎn)地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電要求。
- 詳細(xì)介紹：
- 目前應(yīng)用最廣泛的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多為水平軸結(jié)構(gòu)，因其自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(jī)結(jié)構(gòu)，汲取了現(xiàn)有的兩種垂直軸風(fēng)葉的優(yōu)點(diǎn)。不僅成功克服了水平軸風(fēng)機(jī)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(jī)優(yōu)越。 新型風(fēng)機(jī)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(jìn)行連接。當(dāng)風(fēng)速較低時(shí)，S型葉片可產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)其下方的H型葉片共同啟動(dòng)。當(dāng)達(dá)到一定風(fēng)速時(shí)，H型風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速將會(huì)超過S型。此時(shí)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(dòng)。新型風(fēng)機(jī)在結(jié)構(gòu)上的設(shè)計(jì)使其能夠在低風(fēng)速下啟動(dòng)，并且在H型葉片轉(zhuǎn)速較快時(shí)兩種葉型的葉片自動(dòng)分離，從而保證了風(fēng)機(jī)整體擁有較高的風(fēng)能利用率。 新型風(fēng)機(jī)的安裝簡單，對場地的要求較低，可獨(dú)立的在場地進(jìn)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(dòng)，多風(fēng)向保持效率的特點(diǎn)很好的切合了城市及偏遠(yuǎn)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(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)
- 在垂直軸風(fēng)機(jī)葉型中，S型具有較大的啟動(dòng)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(diǎn)結(jié)合起來，制作出一種啟動(dòng)風(fēng)速低、風(fēng)能利用率高的新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)；創(chuàng)造性的將兩種不同特點(diǎn)的風(fēng)機(jī)葉型按照設(shè)計(jì)構(gòu)想進(jìn)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(jìn)行連接，在技術(shù)上保證了其能夠低風(fēng)速時(shí)同速旋轉(zhuǎn)，高風(fēng)速時(shí)異速旋轉(zhuǎn)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- [1]本作品在原理上結(jié)合不同葉型各自的優(yōu)點(diǎn)，較好的解決了H型風(fēng)機(jī)低風(fēng)速下不能啟動(dòng)的問題，擴(kuò)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(jī)難度和運(yùn)行成本，同時(shí)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(jī)在國外的新發(fā)展》、《垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jìn)加工工藝以減小摩擦等方式來降低風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)風(fēng)速提高風(fēng)能利用率。但是由于這些風(fēng)機(jī)本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在理論上就限制了啟動(dòng)風(fēng)速的進(jìn)一步降低。 根據(jù)《風(fēng)力機(jī)的理論與設(shè)計(jì)》一書所提供的方法計(jì)算，可得知S風(fēng)機(jī)具有較大的啟動(dòng)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(jī)的低啟動(dòng)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(jī)包括高風(fēng)能利用率高在內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)。
獲獎(jiǎng)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(huì)（浙江大學(xué)），并作學(xué)術(shù)發(fā)言，介紹該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的初步設(shè)計(jì)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(jìn)行展板展示并作學(xué)術(shù)發(fā)言，介紹該風(fēng)力發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)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(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目成果展示與經(jīng)驗(yàn)交流會(huì)”
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 專利實(shí)施許可
作品可展示的形式
- 模型、圖紙、圖片、實(shí)物
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)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(jì)效益預(yù)測
- 新型垂直軸風(fēng)機(jī)具有啟動(dòng)風(fēng)速低、風(fēng)能利用率高的特點(diǎn)，能夠在風(fēng)向不定的情況下持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，較一般風(fēng)機(jī)對安裝環(huán)境要求低，適應(yīng)性強(qiáng)?？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(jī)量較大的大型風(fēng)場 *草原牧區(qū)和邊遠(yuǎn)山區(qū)應(yīng)用，適合于電網(wǎng)無法到達(dá)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(jī)具有低啟動(dòng)風(fēng)速，擴(kuò)大了風(fēng)能的利用范圍，從而增加了總的發(fā)電量。同時(shí)也降低了風(fēng)機(jī)對風(fēng)速風(fēng)向的要求，從而使風(fēng)機(jī)對環(huán)境的適應(yīng)性更強(qiáng)。 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(yuǎn)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(yuǎn)地區(qū)居民生活水平的提高和節(jié)能減排戰(zhàn)略的實(shí)施，新型垂直軸風(fēng)機(jī)將擁有大量的市場需求。加之風(fēng)機(jī)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(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(jī)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(dòng)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(jī)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(jī)。該公司在垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)上采用了變“攻角”技術(shù)，使風(fēng)輪在轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)試驗(yàn)基地在內(nèi)蒙古化德縣正式啟動(dòng)運(yùn)行，50kW小樣機(jī)組已建成投入運(yùn)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(jì)的1.5MW垂直軸永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)研制成功，并在張家口風(fēng)電場安裝運(yùn)行。該發(fā)電機(jī)使用變速恒頻技術(shù)，改變了目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)齒輪高速易損壞、難維護(hù)等缺點(diǎn)。
