拉索式垂直轴风力机结构分析

（武警海警学院 浙江宁波 315801）

0 引言

相对水平卧式风力机，垂直轴风力机具有诸多突出优点：如无需风轮定向系统（定向系统的故障率占总量的13%）；其叶片可由等厚散件组装，且表面翼形比水平卧式风力机的螺旋浆式叶片形状简单了很多，大大降低了叶轮制造成本（螺旋浆式叶片成本为整机的1/3）；其发电机组安装位置灵活，可以安装在塔架下部，甚至可由基础来支撑，减少了塔架承载重量，提高了结构的稳定性［1］。但垂直轴风力机叶片不能像水平卧式风力机那样安装在轮毂中，水平卧式风力机叶片处在叶片回转面内，叶片转动产生的离心力使水平卧式风力机叶片受拉力作用，对叶片的变形影响不大，而垂直轴风力机叶片与叶片回转面垂直，叶片转动产生的离心力与叶片长度方向垂直，离心力对叶片受力和变形影响很大，使叶片产生弯曲变形。叶片重量越大离心力越大，影响越大，进而影响垂直轴风力机的经济性、可靠性，因此减少叶片及整个回转结构的重量至关重要。

1 垂直轴风力机减重方向及措施

图1 是H 型垂直轴风力机简图，垂直轴风力机一般由叶片、叶片支撑件、塔架、发电机组及配套等部分组成［2-3］。塔架是固定在基础之上，发电机组及配套可以安装固定在塔架中，塔架和发电机组是静止不动的，它们的重量对叶片的变形影响不大，对风力机可靠性及运行效率也没有直接的大的影响。对风力机性能和安全有直接和重大影响的是叶片和叶片支撑件，风力机运行时叶片和叶片支撑件是作回转运动的，都会产生很大的离心力，直接影响叶片的变形，并影响风力机的运行效率、可靠性和安全性，因此要尽可能减少叶片及整个回转结构的重量。……