一种垂直轴风力机磁性变形叶片的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种垂直轴风力机的磁性变形叶片，叶片本体内部设置有空腔，在叶片空腔内壁上设置有第一磁性部件和第二磁性部件，第一磁性部件和第二磁性部件相对设置且相同磁极面相对，用于利用磁性部件产生的磁力改变叶片本体的外形。其叶片由于磁级的作用，导致叶片压力面和吸力面相互的排斥，叶片形状会随表面压力变化而变化。当压力面叶片表面压力增大时，叶片压力面向内压变成较平缓的形状，吸力面由于磁性相斥作用向外凸出，叶片表面曲率半径增大。在叶片转动过程中，压力面和吸力面交替自适应变化，叶片能更为高效地吸收风能，将提高应用该叶片的垂直轴风力机的风能利用率。
【专利说明】
一种垂直轴风力机磁性变形叶片
技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种垂直轴风力机叶片，具体涉及一种垂直轴风力机磁性变形叶片。
【背景技术】
[0002]风能是可再生能源中很重要的一部分，受到世界各国的高度重视，技术逐步趋于成熟，具有巨大的潜在市场。风力机通常分为水平轴风力机和垂直轴风力机。垂直轴风力机可广泛应用于城市中心区域的公共照明、居民家庭、大型户外广告、电信基站、油田、高速公路全程监控系统、游船及乡村等分布式供电领域，近年来引起越来越多学者的关注。
[0003]升力型风力机主要是指Darrieus型风力机，是垂直轴风力机的主要形式，其风能利用率已达40%左右。Darrieus型风力机主要利用叶片产生的升力做功，叶片通过翼型表面后产生升力使叶片运动。而H型的Darrieus型风力机由于质量轻、结构简单和平衡性好，具有较高的风能利用率和广阔的应用前景。
[0004]空气动力学基本原理告诉我们:对称翼型叶片，在一定的正攻角范围内，若翼型的压力面形状较平缓且吸力面较凸起，则翼型的升阻比更高。Darrieus型风力机叶片在旋转过程中，压力面与吸力面交替变化，如果能使这种叶片的形状表面压力自适应变化，则能更为高效地吸收风能，从而提高垂直轴风力机的风能利用率。
【发明内容】
[0005]为了使叶片翼型的压力面形状较平缓且吸力面较凸起，增加叶片产生的升力，提高垂直轴风力机的风能利用率，本发明提供了一种垂直轴风力机磁性变形叶片。
[0006]本发明提供了一种垂直轴风力机磁性变形叶片，具有这样的特征，包括:叶片，包括叶片本体，叶片本体内部设置有空腔，空腔具有相对的两面叶片内壁；以及至少一组磁性单元，磁性单元具有第一磁性部件和第二磁性部件，分别设置在叶片内壁上，第一磁性部件和第二磁性部件相对设置且相同磁极面相对，用于利用磁性部件产生的磁性相斥力改变叶片本体的外形。
[0007]在本发明提供的垂直轴风力机磁性变形叶片中，还可以具有这样的特征:其中，第一磁性部件和第二磁性部件为磁性条。
[0008]另外，在本发明提供的垂直轴风力机磁性变形叶片中，还可以具有这样的特征:其中，第一磁性部件和第二磁性部件为磁性涂料。
[0009]另外，在本发明提供的垂直轴风力机磁性变形叶片中，还可以具有这样的特征:其中，在空腔内还设置有复数根横梁，横梁固定连接在空腔内壁的前缘端和尾缘端，横梁的两面分别设置有第三磁性部件和第四磁性部件，第三磁性部件和第四磁性部件为磁性条，第三磁性部件和第一磁性部件相对设置且相同磁极面相对，第四磁性部件和第二磁性部件相对设置且相同磁极面相对。
[0010]另外，在本发明提供的垂直轴风力机磁性变形叶片中，还可以具有这样的特征:其中，叶片本体的纵截面呈长条形，叶片本体的横截面呈对称翼形。
[0011]另外，在本发明提供的垂直轴风力机磁性变形叶片中，还可以具有这样的特征:其中，空腔纵向贯通叶片本体，且两端贯通。
[0012]另外，在本发明提供的垂直轴风力机磁性变形叶片中，还可以具有这样的特征:其中，叶片还包括两个蒙皮盖，分别设置在叶片本体的两端。
[0013]另外，在本发明提供的垂直轴风力机磁性变形叶片中，还可以具有这样的特征:其中，蒙皮盖的材料为柔性材料。
[0014]另外，在本发明提供的垂直轴风力机磁性变形叶片中，还可以具有这样的特征:其中，叶片本体的材料采用厚度为5mm-30mm的柔性材料制成。
[0015]另外，在本发明提供的垂直轴风力机磁性变形叶片中，还可以具有这样的特征:其中，叶片本体的纵截面呈长条形，叶片本体的横截面呈非对称翼形。
[0016]发明的作用与效果
[0017]本发明提供一种可应用于垂直轴风力机的磁性变形叶片，叶片本体内部设置有空腔，在叶片空腔内壁上设置有磁性单元，该磁性单元包括第一磁性部件和第二磁性部件，第一磁性部件和第二磁性部件相对设置且相同磁极面相对，用于利用磁性部件产生的磁力改变叶片本体的外形。其叶片由于磁级的作用，导致叶片压力面和吸力面相互的排斥，叶片形状会随表面压力变化而变化。当压力面叶片表面压力增大时，叶片压力面向内压变成较平缓的形状，吸力面由于磁性相斥作用向外凸出，叶片表面曲率半径增大。在叶片转动过程中，压力面和吸力面交替自适应变化，叶片能更为高效地吸收风能，应用该叶片的垂直轴风力机的风能利用率能得到有效提高，带有磁性的叶片非常适合这种垂直轴风力机。
【附图说明】
[0018]图1是本发明的实施例中垂直轴风力机磁性变形叶片外观及横截面剖面图；
[0019]图2是本发明的实施例中叶片本体内壁空腔透视示意图；
[0020]图3是本发明的实施例中叶片本体内壁上单面安装磁条透视示意图；
[0021 ]图4是在风力作用下叶片外形变化示意图；以及
[0022]图5是本发明的实施例中垂直轴风力机磁性变形叶片横截面剖面外形变化示意图。
【具体实施方式】
[0023]为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明垂直轴风力机磁性变形叶片作具体阐述。
[0024]图1是本发明的实施例中磁性变形叶片外观及横截面剖面图。
[0025]如图1所示，垂直轴风力机磁性变形叶片100具有:叶片10以及磁性单元20。
[0026]叶片10包括:叶片本体11、2个蒙皮盖12、复数根横梁13。
[0027]图2是本发明的实施例中叶片本体内壁空腔透视示意图。
[0028]如图2所示，叶片本体11的纵截面呈长条形，叶片本体的横截面呈对称翼形，叶片本体11内部设置有空腔11a，空腔具有相对的两面叶片内壁llb、llc，并形成空腔Ila的前缘端Ild和尾缘端lie，空腔Ila贯通叶片本体11，且两端贯通，实施例中，叶片本体11长度为3m，叶片本体11的材料采用厚度为5mm-30_的柔性材料制成。
[0029]蒙皮盖12，分别设置在叶片本体11的两端，蒙皮盖12的材料采用柔性材料。
[0030]横梁13，空腔内还设置有复数根横梁，横梁固定连接在空腔11内壁的前缘端Ild和尾缘端lie，实施例中，横梁数量为7根，横梁的材料采用金属。
[0031]图3是本发明的实施例中叶片本体内壁上单面安装磁条透视示意图；
[0032]如图3所示，磁性单元20包括复数根磁性条21，磁性条21粘结在叶片本体内壁Ilb上。
[0033]如图1所示，复数根磁性条21相对设置且相同磁极面相对，分别粘结在叶片本体内壁和横梁上。
[0034]图4是在风力作用下叶片外形变化示意图。
[0035]如图4所示，在气流作用下，叶片横截面形状在不同位置发生的变化情况，气流方向在图中为从左向右，在位置I时，叶片压力面向内凹，吸力面向外凸，当叶片转动180°到位置3时，叶片压力面变成吸力面向外凸，吸力面变成压力面向内凹。
[0036]垂直轴风力机磁性变形叶片工作原理为:
[0037]图5是本发明的实施例中磁性变形叶片外形变化示意图。
[0038]如图5所示，当叶片处于气流场之中，由于受到气流作用，导致叶片外表面受力不同，压力面受到气流高压向内凹陷，由于磁性的相斥作用向内凹陷变得平缓，此时叶片压力面受力最大处向吸力面移动，吸力面由于磁性的相斥作用变得较为凸出，形成一种具有良好气动性能的自适应变形叶片，当风向不同时，叶片的压力面和吸力面将自动变化，能够较大幅度提尚风能利用率和做功能力。
[0039]实施例的作用与效果
[0040]本发明提供一种可应用于垂直轴风力机的磁性变形叶片，叶片本体的纵截面为长条形，叶片本体的横截面为对称翼形，叶片本体内部设置有空腔，叶片本体的材料采用具有一定厚度的柔性材料，在叶片空腔内壁上设置有复数根磁性条，磁性条相对设置且相同磁极面相对，固定粘结在叶片空腔内壁上，用于利用磁性部件产生的磁力改变叶片本体的外形。由于磁性条价格便宜，采购方便，同时磁性条与叶片空腔内壁粘结操作工艺简单，能提高工作效率，因此，本发明的实施例具有降低成本低的优点。
[0041]上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种垂直轴风力机磁性变形叶片，其特征在于，具有: 叶片，包括叶片本体，所述叶片本体内部设置有空腔，所述空腔具有相对的两面叶片内壁；以及 至少一组磁性单元，所述磁性单元具有第一磁性部件和第二磁性部件，分别设置在所述叶片内壁上，所述第一磁性部件和所述第二磁性部件相对设置且相同磁极面相对，用于利用所述磁性部件产生的磁性相斥力改变所述叶片本体的外形。2.根据权利要求1所述的垂直轴风力机磁性变形叶片，其特征在于: 其中，所述第一磁性部件和第二磁性部件为磁性条。3.根据权利要求1所述的垂直轴风力机磁性变形叶片，其特征在于: 其中，所述第一磁性部件和第二磁性部件为磁性涂料。4.根据权利要求1所述的垂直轴风力机磁性变形叶片，其特征在于: 其中，在所述空腔内还设置有复数根横梁，所述横梁固定连接在所述空腔内壁的前缘端和尾缘端， 所述横梁的两面分别设置有第三磁性部件和第四磁性部件，所述第三磁性部件和所述第四磁性部件为磁性条， 所述第三磁性部件和所述第一磁性部件相对设置且相同磁极面相对，所述第四磁性部件和所述第二磁性部件相对设置且相同磁极面相对。5.根据权利要求1所述的垂直轴风力机磁性变形叶片，其特征在于: 其中，所述叶片本体的纵截面呈长条形，所述叶片本体的横截面呈对称翼形。6.根据权利要求1所述的垂直轴风力机磁性变形叶片，其特征在于: 其中，所述空腔纵向贯通所述叶片本体，且两端贯通。7.根据权利要求1所述的垂直轴风力机磁性变形叶片，其特征在于: 其中，所述叶片还包括两个蒙皮盖，分别设置在所述叶片本体的两端。8.根据权利要求7所述的垂直轴风力机磁性变形叶片，其特征在于: 其中，所述蒙皮盖的材料为柔性材料。9.根据权利要求6所述的垂直轴风力机磁性变形叶片，其特征在于: 其中，所述叶片本体的材料采用厚度为5mm-30mm的柔性材料制成。10.根据权利要求1所述的垂直轴风力机磁性变形叶片，其特征在于: 其中，所述叶片本体的纵截面呈长条形，所述叶片本体的横截面呈非对称翼形。
【文档编号】F03D3/06GK105927465SQ201610373382
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月31日
【发明人】王莹, 褚舒颖, 王昆朋, 顾嘉淳, 谢海军, 李冬磊, 余欣励, 向佳佳
【申请人】上海理工大学