H型垂直轴风力机

本技术涉及风力发电，尤其涉及一种h型垂直轴风力机。

背景技术：

1、在风力发电技术领域中，h型垂直轴风力机具有相对于水平轴风力机的优点，例如，无需对风装置能适应四面来风，以及叶片承受风压小，可以做轻叶片等。

2、相关技术中，h型垂直轴风力机设置一个风轮，且该风轮中均匀配置三个长度较大的叶片。

3、然而，h型垂直轴风力机设置一个风轮，且该风轮中均匀配置三个长度较大的叶片的方式，使得风力机启动困难，在风速较低时难以利用风能发电。

4、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本技术提供一种h型垂直轴风力机，至少在一定程度上克服了风力机启动困难、风速较低时难以利用风能发电的问题。

2、本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。

3、根据本技术的一个方面，提供一种h型垂直轴风力机，包括：转轴和设置在所述转轴上的多层风轮；所述多层风轮包括第一风轮和第二风轮，所述第一风轮中叶片的底部高于所述第二风轮中叶片的顶部，所述第一风轮中叶片的长度为第一长度，所述第二风轮中叶片的长度为第一长度，所述第一长度小于所述第二长度；所述第一风轮中叶片的中心位置围绕所述转轴的转动半径为第一值，所述第二风轮中叶片的中心位置围绕所述转轴的转动半径为第二值，所述第一值大于所述第二值。

4、通过设置第一风轮位于第二风轮的上面，并设置第一风轮中的叶片转动半径大、且叶片长度小，以及设置第二风轮中的叶片转动半径小、且叶片长度大的方式，可以使得风力机能够在更低风速下启动，并在较低风速下利用风能进行发电。

5、进一步地，此种配置方式，还可以降低风力机的整体重心，从而使风力机更加稳定可靠。

6、进一步地，设置高层风轮具有较短的叶片，可以使得单个叶片的受力面较小，降低高空的强风持续作用于叶片造成其疲劳损耗，增加叶片的使用寿命，从而整体提高风力机的使用寿命。

7、在本技术的一个实施例中，所述多层风轮中各层风轮包括的叶片数量相同；每层风轮中的叶片围绕所述转轴均匀设置，且所述多层风轮包括的全部叶片围绕所述转轴均匀设置。

8、通过在每一层风轮上均匀设置叶片，以及将全部风轮中的叶片同一均匀设置的方式，可以使得风力机输出的转矩更加平滑，从而可以有效地捕获和利用风能，有助于减少因机械应力、振动和摩擦等因素导致的能量损失，以及转矩的平滑变化能够显著降低风力机主轴和传动机构的机械应力和扭矩。

9、在本技术的一个实施例中，所述多层风轮还包括第三风轮；所述第三风轮中叶片的底部高于所述第一风轮中叶片的顶部，所述第三风轮中叶片的长度为第三长度，所述第三长度不大于所述第一长度；所述第三风轮中叶片的中心位置围绕所述转轴的转动半径为第三值，所述第三值不小于所述第一值。

10、在年平均风速较高的区域，将上层叶片进一步分层形成第一风轮和第三风轮的方式，可以在保证风力机可以在较低风速启动捕获并利用风能的同时，减小第一风轮和第三风轮中每一层叶片的长度，从而减小单个叶片的受力面，从而降低高空的强风持续作用于叶片造成其疲劳损耗。

11、在本技术的一个实施例中，h型垂直轴风力机还包括：塔杆和设置在所述塔杆上的发电机；所述转轴设置在所述塔杆上，所述多层风轮的重心位置不高于所述发电机所在的位置。

12、通过设置风力机中多层风轮的重心位于低于发电机所在位置，有利于保障发电机的安全，延长发电机的使用寿命。

13、在本技术的一个实施例中，所述第二风轮中的叶片形状为螺旋形叶片。

14、螺旋形叶片作为下层叶片，可以增强风力机的自启动性能。

15、在本技术的一个实施例中，所述第二风轮中的每一叶片围绕所述转轴转动的半径从上到下线性增大。

16、通过设置第二风轮中的每一叶片围绕所述转轴转动的半径从上到下线性增大的方式，可以使得第二风轮中叶片上下受到的风力作用接近，从而避免较长的叶片中上下受力不均匀，从而导致叶片不同位置的疲劳损耗不同而导致的叶片变形等，提高叶片的使用寿命。

17、在本技术的一个实施例中，所述第一风轮中的每一叶片与两根第一支撑杆转动连接，所述两根第一支撑杆固定连接在所述转轴上；所述两根第一支撑杆中的至少一根第一支撑杆为第一伸缩杆；所述h型垂直轴风力机还包括：风速检测装置和控制器；其中，所述风速检测装置，用于检测所述h型垂直轴风力机所在地区及高度的风速；所述控制器，用于根据所述风速检测装置测得的风速及第一预设控制逻辑，控制所述第一伸缩杆的伸缩。

18、通过在第一风轮的叶片与转轴连接的第一支撑杆中配置第一伸缩杆，并配置控制器通过风速来控制第一伸缩杆的伸缩，可以实现根据风速灵活调整第一风轮中叶片的倾斜的角度，从而灵活改变风力机的自启动能力，并可以调整第一风轮中叶片受到风力压迫的大小，从而可以既保证风力机的自启动能力，又可以降低第一风轮中叶片的疲劳损耗，有利于智能风力机的实现。

19、在本技术的一个实施例中，所述第二风轮中的每一叶片与两根第二支撑杆转动连接，所述两根第二支撑杆固定连接在所述转轴上；所述两根第二支撑杆中的至少一根第二支撑杆为第二伸缩杆；所述h型垂直轴风力机还包括：风速检测装置和控制器；其中，所述风速检测装置，用于检测所述h型垂直轴风力机所在地区及高度的风速；所述控制器，用于根据所述风速检测装置测得的风速及第二预设控制逻辑，控制所述第二伸缩杆的伸缩。

20、通过在第二风轮的叶片与转轴连接的第二支撑杆中配置第二伸缩杆，并配置控制器通过风速来控制第二伸缩杆的伸缩，可以实现根据风速灵活调整第二风轮中叶片的倾斜的角度，从而灵活改变风力机的自启动能力，并可以调整第二风轮中叶片受到风力压迫的大小，从而可以既保证风力机的自启动能力，又可以降低第二风轮中叶片的疲劳损耗，有利于智能风力机的实现。

21、在本技术的一个实施例中，所述第一风轮中的每一叶片与两根第一支撑杆转动连接，所述两根第一支撑杆固定连接在所述转轴上；所述两根第一支撑杆中的至少一根第一支撑杆为第一伸缩杆；所述第二风轮中的每一叶片与两根第二支撑杆转动连接，所述两根第二支撑杆固定连接在所述转轴上；所述两根第二支撑杆中的至少一根第二支撑杆为第二伸缩杆；所述h型垂直轴风力机还包括：风速检测装置和控制器；其中，所述风速检测装置，用于检测所述h型垂直轴风力机所在地区及高度的风速；所述控制器，用于根据所述风速检测装置测得的风速及第三预设控制逻辑，控制所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆的伸缩。

22、在本技术的一个实施例中，h型垂直轴风力机还包括：转动控制装置、风速检测装置和控制器；所述转动控制装置，设置在所述转轴上，用于向所述转轴的转动施加阻力及限制所述转轴的转动；所述风速检测装置，用于检测所述h型垂直轴风力机所在地区及高度的风速；所述控制器，用于根据所述风速检测装置测得的风速及第四预设控制逻辑，控制所述转动控制装置的工作状态。

23、通过转动控制装置、风速检测装置和控制器的配合，可以在风速较大时，控制风力机停止转动，以避免风力机因风轮转速过快而造成损坏，通过控制风力机的转动，有利于智能风力机的实现。

24、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。