基本信息
- 项目名称：
- 双侧风能高效利用风车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本新结构风车能够同时利用双侧风能，采用垂直轴结构，利用齿轮联系风车转轴与扇面转轴，使风车充分利用风能，从而提高风车的效率。
- 详细介绍：
- 传统的垂直轴风车，只能利用一侧风能，而另一侧的风能不但不能提供使风车旋转的动力，反而会产生相应的阻力。 本风车利用齿轮联系转轴与扇面，让帆在随风车旋转过程中，所到达的每个位置（除一个特殊点外），都能为风车的转动做出贡献，从而提高风车的效率，并可以大幅度降低风力发电设备的总体高度。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的:降低风力发电设备总体高度,利用齿轮使扇面转角可调,高效利用风能；基本思路：用两齿轮（端齿轮）与扇面对称轴处的转轴共轴连接，用另一齿轮（中齿轮）与风车转轴共轴连接，用单数个传动齿轮连接端齿轮与中心齿轮（图二），组成竖直轴风车（图七），扇面将在任何转角利用风能为风车提供动力；创新点：转轴竖直降低风车高度，利用齿轮调整扇面转角；技术关键：转轴竖直，端齿轮半径为中齿轮半径的两倍，两扇面保持垂直。
科学性、先进性
- 先进性：1.大幅度降低风力发电设备的总体高度；2.克服现有风车转轴所受扭力、应力大，易损坏的缺点；3.扇面转角可调（图一），扇面在任何位置都可以利用固定风向的风为风车提供动力，从而提高风能利用率，经过实验测定，在4m/s的风速下，风车转速ω可达1.6π rad/s。（视频二、图三～六）。；4.风车启动风速低 参考资料：中国风电技术发展报告2010；流体力学热泵与风机（第五版）
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品，现场演示，图片，录像，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：1.将风车装置置于任意风向下（风速大于启动风速）,若风向恰好与一扇面平行(或垂直),则操作完毕；2.若风向与两风扇均不平行（或垂直），那么风力首先作用于尾翼,尾翼转动,调整风车使之正对风向；技术特点和优势：设备高度低，转轴所受扭力小，扇面转角可调从而高效利用风能；适应范围：可用于现代普通风车所使用的一切领域，如风力发电、农业灌溉、供暖、制冷、航运等。
同类课题研究水平概述
- 为保护环境节约资源，人类正在加大风能、水能和太阳能等可再生资源的开发力度，特别是提高风能和水能的开发利用效率，正是人们努力攻克的重点目标。就中国风力资源现状而言，中国国土辽阔，海岸线绵长，风力资源丰富。中国风能利用的潜力巨大，陆地和海上风能的可开发装机总容量达到大约7～12亿kW。其他最新评估报告提出的数据甚至可达25亿kW以上。因此，风电具有雄厚的资源基础，足以支撑其成为中国未来能源结构的重要组成部分。 当前国际风力发电机多种多样，归纳起来可分为两类：水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向.水平轴风车，存在三桨叶片迎风面积小，桨叶运动方向与风向垂直，风能利用率低，启动和运行风速要求高，对桨叶的外形、材质、重量和强度要求极高，加工难度大等问题。而现有的垂直轴风车，从分类来说，主要分为阻力型和升力型。阻力型垂直轴风力发电机主要是利用空气流过叶片产生的阻力作为驱动力的，而升力型则是利用空气流过叶片产生的升力作为驱动力的。 风力发电和太阳能发电一样，最初是为了解决应急电源和边远地区供电而开发出来的产品，因而在最初发展并不是很快。我国一直以来没有自己的知识产权，2001年在西军电、西交大、上复旦、上同济等高校一批专家的配合下，上海模斯电子设备有限公司(MUCE)在不到一年的时间里，就成功研制出了世界上第一台新型(H型)垂直轴风力发电机，并装机试验成功，获得了基础数据和实际经验。在后续的一年里，MUCE对产品进行无数次改进和测试，2002年底产品通过了各项测试，并达到了各项设计要求。并在5年不到的时间里将功率扩展至200W--100KW，处于世界领先地位。 H型垂直轴风力发电机是采用空气洞力学原理，针对垂直轴旋转的风洞模拟，叶片选用了飞机翼形形状，在风轮旋转时，它不会受到因变形而改变效率等；它用垂直直线4-5个叶片组成，由4角形或5角形形状的轮毂固定、连接叶片的连杆组成的风轮，由风轮带动稀土永磁发电机发电送往控制器进行控制，输配负载所用的电能。 我们期盼着美好恬静的风电场能取代危险污染的煤电厂；期盼着成百上千万的中国人能由此改善其生活环境；期盼着中国能在全球气候变化行动中扮演更重要的角色。
