了解垂直轴风力发电机的独特特点

垂直轴风力发电机的风轮不随风向改变而调整方向，垂直轴风力发电机的风轮围绕一个垂直轴旋转，风轮轴与风向垂直。其优点是可以接受来自任何方向的风，因而当风向改变时，无需调整方向。由于不需要调向装置，使它的结构设计简化。垂直轴风力发电机的另一个优点是齿轮箱和发电机可以安装在地面上，十分便于维修。

虽然目前垂直轴风力发电机尚未广泛应用，但是它有许多优点，如不需大型塔架、发电机可安装在地面上、维修方便及叶片制造简便等，所以针对这种发电机的研究日趋增多，研发出各种形式的垂直轴风力发电机。

垂直轴风力发电机常见的结构有H型风轮、达里厄式风轮和旋翼式风轮三种。H型风轮由两个轴线错开的半圆柱形叶片组成，其优点是启动转矩较大，缺点是由于围绕着风轮产生不对称气流，从而对它产生侧向推力。对于较大型的风力发电机，因为受偏转与安全极限应力的限制，采用这种结构形式是比较困难的。

达里厄型风力发电机利用翼型的升力作功，它是水平轴风力发电机的主要竞争者。达里厄风力发电机有多种形式，基本上是直叶片和弯叶片两种。

垂直轴风力发电机在风向改变时，无需调整方向，在这一点上，相对于水平轴风力发电机是一大优点，这使得结构简化，同时也减少了风轮调整方向时的陀螺力。

旋翼式风力发电机从理论上讲，它可以不像水平轴风力发电机那样要求迎风装置，但它同样存在超过工作速度需要限速的问题。为了限速，其机构必然复杂，所以其结构简单的优越性就不复存在了。由于该风力发电机的一些技术难题仍未得到解决，因此目前还没有进入推广应用阶段。(www.xing528.com)

最早的垂直轴风力发电机是一种圆弧形双叶片结构（①型或称为达里厄），由于其受风面积小，相应的启动风速较高，一直未得到大力发展，我国也在前几年做了一些尝试，但效果始终不理想。之后出现的H型结构的风力发电机与科技的发展特别是计算机技术的发展密切相关，由于H型垂直轴风力发电机的设计需要非常大量的空气动力学计算以及数字模拟计算，采用人工的方法计算一次至少需要几年的时间，而且不是一次计算就能得到正确的结果，所以在计算机还不是很发达的年代，人们根本无法完成这一设计构思。

H型垂直轴风力发电机采用空气动力学原理，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，不会受到因变形而改变效率；它由垂直直线的4～5个叶片组成，叶片由4角形或5角形形状的轮毂固定，由连接叶片的连杆组成风轮。

根据H型风力发电机的原理，风轮的转速上升速度提高较快（力矩上升速度快），它驱动发电机的发电功率上升速度也相应变快，发电曲线变得饱满。在同样功率下，垂直轴风力发电机的额定风速较现有水平轴风力发电机要小，并且它在低风速运转时发电量也较大。

由于此种设计结构采用了特殊的空气动力学原理、三角形向量法的连接方式以及直驱式结构，使得风轮的受力主要集中于轮毂上，因此抗风能力较强；此种设计的特性还体现在对周围环境的影响上，运转时无噪声以及电磁干扰小等特点，使得新型垂直轴风力发电机的优越性非常明显。

目前，生产该类型垂直轴风力发电机产品最多的是日本，英国、加拿大等国也在研制中，这些国家的大部分产品在风轮设计当中采用平行连接杆，这种方式对发电机输出轴要求较高，并且结构相对复杂，现场安装程序也偏多。另外，从力学方面分析，H型垂直轴风力发电机功率越大、叶片越长、平行杆的中心点与发电机轴的中心点距离越长，抗风能力就越差，因此采取三角形向量法的连接方式，可弥补上述的一些缺点。