垂直軸風力機的現在和未來

　　摘 要： 本文主要介紹小型垂直軸風力機的類型，各類小型垂直軸風力機的優缺點、小型垂直軸風力機的設計思想，以及小型垂直軸風力機主要設計參數的關聯性和未來垂直軸風力機的發展方向，也簡要介紹了磁懸浮在垂直軸風力機中的應用狀態。

　　 0 引言
　　小型垂直軸風力機具有無需對風向、無噪音、安全、可靠、外形美觀和維護簡單等優點，目前已經開始應用于城市中心區域的公共照明、居民家庭、大型戶外廣告、電信基站、油田、風電大樓、高速公路全程監控系統、游船、鄉村電站等領域。由于國內外各垂直軸風力機制造商使用的研發手段、研發工具的差異以及研發技術水平的參差不齊，導致垂直軸風力機外觀五花八門，大部分的產品性能難以與水平軸風力機相提并論。使得主流風力機廠商（大型水平軸風力機制造商）未進入該行業，也造成用戶對垂直軸風力機產生很多認識上的誤區。但因其具有傳統水平軸風力機難以比擬的優勢，其地位也被越來越多的人重視，近些年越來越多的人摒棄傳統觀念，投入到該行業的研究與開發當中。
　　1垂直軸風力機分類
根據驅動垂直軸風力機轉動的氣動力的不同，垂直軸風力機可分為兩個主要類別，一類是利用空氣產生的阻力作功，典型的結構是薩布紐斯型風力機( 有時也稱為S 型風力機)。它通常由兩枚軸線錯開的半圓柱形葉片組成，也有用3 至4 枚的，這種風力機往往上、下重疊多層。其優點是啟動轉矩較大，缺點是由于圍繞著風輪產生不對稱氣流，從而對它產生側向推力更易產生振動，同時迎風面積大，抗風能力差，而且效率都很低，因此較難以商業化。
　　另一類是利用空氣產生的升力作功，葉片具翼型剖面，空氣繞葉片流動產生的合力形成轉矩。最典型的是達里厄（Darrieus）型垂直軸風力機和衍生出的H 型垂直軸風力機。達里厄（Darrieus）型風力機的結構型式有Φ 型和特殊的Δ 型，其葉片多為2-3 枚， 裝置簡單， 成本也較低，但啟動性能差，因此也有人把這種風力機和薩布紐斯風力機組合在一起使用。H 型垂直軸風力機結構型式較多，葉片和軸的連接形式也多樣化，不同的連接形式將影響風力機的氣動性能和力學結構。通過對翼型、攻角、葉片數量和實度比等參數較好的選擇，以及良好的結構設計后，該型垂直軸風力機具有較好的空氣動力學性能，其風能/ 電能的轉換效率可達到26%左右。
　　2 垂直軸風力機現狀