本申请公开了一种海上浮式风电垂直轴风机及叶片，所述叶片包括叶片本体，所述叶片本体呈螺旋状结构。本申请由于叶片本体呈螺旋状结构，从而使得叶片本体上每个高度处的叶片截面与所述垂直轴风机的主轴形成不同的相位角，从而使得每个叶片本体上的相位角不是某一确定值，而是覆盖一定的数值范围，相对于现有的叶片呈条形结构的垂直轴风机，本申请的叶片整体所受载荷波动减小，所制得的海上浮式风电垂直轴风机的总体载荷波动也减小，输出功率也较为平稳。而且，由于叶片本体上的相位角不是某一确定值，而是覆盖一定的数值范围，因此当风机在任意位置处停机时，叶片本体上总会有叶片区处于合适的相位角，来提供启动力矩，从而提升启动性能。升启动性能。升启动性能。
【技术实现步骤摘要】
一种海上浮式风电垂直轴风机及叶片
[0001]本申请涉及海上风电设备
，尤其是涉及一种海上浮式风电垂直轴风机及叶片。
技术介绍
[0002]海上浮式风电的发展趋势是风机容量大型化、阵列化，要求风机效率提高的同时，浮体对风机载荷的要求也有提高。
[0003]现有的垂直轴风力机，如图1和图2所示，其一般包括主轴1和叶片2；所述叶片呈条形结构，使得同一叶片上不同高度处的叶片截面与所述主轴形成相同的相位角。这样结构的垂直轴风机的在海上风电发展中具有很多优势：自适应不同方向来风，无需偏航；对风机结构、工作速比低、风速要求不高；制造安装维护成本低；利用多机组阵列和对转布置平衡风机和浮式基础受到的风载荷，最大程度降低浮式风电系统耦合运动对风机性能的影响。
[0004]但现有的垂直轴风机，由于叶片呈条形结构，因而也存在如下的缺陷：
[0005]1、主轴和叶片所受载荷都不是恒定的，增加载荷的波动性，不但无法输出平稳的功率，而且还会增加疲劳断裂风险。
[0006]2、叶片攻角有效范围有较大不确定性，所以在一定范围内叶片可能处于不做功状态，叶片工作效率较低，导致垂直轴风机的自启动性能也较差。
技术实现思路
[0007]为此，本申请所解决的技术问题在于提供一种海上浮式风电垂直轴风机及叶片，其不但叶片工作效率较高，而且还可以有效地降低叶片载荷的波动性，降低疲劳断裂风险，而且还有助于提升启动性能。
[0008]为了解决上述技术问题，本申请采用的技术方案内容具体如下：
[0009]一方面，本申请提供一种海上浮式风电垂直轴风机叶片，包括：
[0010]一种海上浮式风电垂直轴风机叶片，包括叶片本体，所述叶片本体呈螺旋状结构。
[0011]进一步地，所述叶片本体的上端与下端之间形成一螺旋角；所述螺旋角的取值范围是30
°‑
100
°
。
[0012]更优选地，所述螺旋角为60
‑
100
°
。
[0013]更进一步地，所述叶片本体的形状函数为Troposkien曲线。
[0014]另一方面，本申请提供一种海上浮式风电垂直轴风机，包括：主轴和上述任意一种叶片；所述叶片的上端和下端分别对应固定在所述主轴的上端和下端上。
[0015]进一步地，所述叶片的上端和下端分别对应直接连接所述主轴的上端和下端。
[0016]进一步地，所述叶片的数量为至少为2个。
[0017]优选地，所述叶片数量为2个。
[0018]优选地，所述叶片的数量为3个。
[0019]更优选地，相邻的叶片之间的角度为120
°
。
[0020]综上所述，与现有技术相比，本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0021]本申请的海上浮式风电垂直轴风机及叶片，由于叶片本体呈螺旋状结构，从而使得叶片本体上每个高度处的叶片截面与所述垂直轴风机的主轴形成不同的相位角，从而使得每个叶片本体上的相位角不是某一确定值，而是覆盖一定的数值范围，相对于现有的叶片呈条形结构的垂直轴风机，本申请的叶片整体所受载荷波动减小，所制得的海上浮式风电垂直轴风机的总体载荷波动也减小，输出功率也较为平稳。而且，由于叶片本体上的相位角不是某一确定值，而是覆盖一定的数值范围，因此当风机在任意位置处停机时，叶片本体上总会有叶片区处于合适的相位角，来提供启动力矩，从而提升启动性能。
附图说明
[0022]图1是现有垂直轴风机的结构示意图；
[0023]图2为图1的俯视图；
[0024]图3是本申请的较优选示例性实施例提供的海上浮式风电垂直轴风机的结构示意图；
[0025]图4是图3的俯视图；
[0026]图5是本申请的另一个较优选示例性实施例提供的海上浮式风电垂直轴风机的结构示意图
[0027]图6是图5的俯视图。
[0028]其中，图1和图2的附图标记说明如下：
[0029]1、主轴；2、叶片。
[0030]图3至图6的附图标记说明如下：
[0031]1、主轴；2、叶片；3、支撑件；α、螺旋角；H、叶片截面的所在高度；D、叶片截面中心到主轴之间的距离；φ为叶片截面中心和叶轮中心的连线与主轴之间的夹角；O为叶轮中心。
具体实施方式
[0032]本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
[0033]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0034]本申请的说明书和权利要求书中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0035]在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨
在以具体方式呈现相关概念。
[0036]下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。
[0037]图3和图4是本申请的第一个示例性实施例提供的海上浮式风电垂直轴风机，其包括主轴1和叶片2；所述叶片包括叶片本体；所述叶片本体呈螺旋状结构。所述叶片的上端和下端分别对应固定在所述主轴的上端和下端上。
[0038]其中，所述螺旋状结构的制作方式如下：
[0039]将叶片本体沿其在主轴上的半径扫掠轨迹圆的切线方向进行扭转，使得叶片本体上不同高度处的叶片截面，分别处在不同相位角下。
[0040]本申请的海上浮式风电垂直轴风机及叶片，由于叶片本体呈螺旋状结构，从而使得叶片本体上每个高度处的叶片截面与所述垂直轴风机的主轴形成不同的相位角，从而使得每个叶片本体上的相位角不是某一确定值，而是覆盖一定的数值范围，相对于现有的叶片呈条形结构的垂直轴风机，本申请的叶片整体所受载荷波动减小，所制得的海上浮式风电垂直轴风机的总体载荷波动也减小，输出功率也较为平稳。而且，由于叶片本体上的相位角不是某一确定值，而是覆盖一定的数值范围，因此当风机在任意位置处停机时，叶片本体上总会有叶片区处于合适的相位角，来提供启动力矩，从而提升启动性能。为了实现叶片与主轴之间的固定，作为本申请的第一个示例性实施例的进一步改进方案，所述叶片的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种海上浮式风电垂直轴风机叶片，包括叶片本体，其特征在于：所述叶片本体呈螺旋状结构。2.根据权利要求1所述的海上浮式风电垂直轴风机叶片，其特征在于：所述叶片本体的上端与下端之间形成一螺旋角；所述螺旋角的取值范围是30
°‑
100
°
。3.根据权利要求2所述的海上浮式风电垂直轴风机叶片，其特征在于：所述螺旋角为60
‑
100
°
。4.根据权利要求1
‑
3任意一项所述的海上浮式风电垂直轴风机叶片，其特征在于：所述叶片本体的形状函数为Troposkien曲线。5.一种海上浮式风电垂直轴风机，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈超核，索志嘉，
申请(专利权)人：广州远和船海研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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