立轴式风机的发展现状简秀梅1，俞红鹰2（1.华南农业大学，广州510640；2.广州红鹰能源科技有限公司，广州510640）摘要：传统的风车是采用水平轴式的，近代一些国家研制出了成本低，结构简单的立轴式风车.。本文概述了立轴式风机的发展过程和类型，比较了立轴式风机和水平轴风机的优缺点，分析了立轴式风机的经济和社会效益，并介绍了在商业上成功运作了立轴式风机的Flowind公司。关键词：立轴式风机；EHD技术；Flowind公司；发展中图分类号：按《中国图书分类法》标注文献标识码：A0引言风力发电是目前全世界发展较快而且较有前途的电力,各国政府都非常重视对风力发电技术的开发和研究。风力发电的原理比较简单，是利用风轮带动发电机来发电的。现代风力机从基本结构上分为两类,即水平轴风机(HorizontalAxisWindTurbine，缩写为HAWT)和立轴风机(VerticalAxisWindTurbine，缩写为VAWT),如图1所示。这两类风机都是利用空气动力升力原理来获取风能的。目前水平轴风机较多采用。水平轴风机轮毂上有三个或两个风翼,也称叶片。叶片用强化聚酯玻璃纤维、胶合板、铝或钢制造[1]。水平轴风力机的旋转轴与迎面的风流平行。立轴式（垂直轴）风力机的旋转轴垂直于地面，它不需要像水平轴风力机那样随风向改变转子的方向，设计、制造、安装、运行都比水平风力机简单和方便，很有发展前途。图1水平轴风机Fig.1HorizontalaxiswindTurbine图2立轴式风机Fig.2Verticalaxiswindturbine1建设立轴式风机的意义1.1立轴式风机的发展过程我国是世界上最早利用风能的国家之一。公元前数世纪我国人民就利用风力提水。灌溉、磨面、舂米，用风帆推动船舶前进。宋代更是我国应用风车的全盛时代[2]。当时流行的立轴式风车一直沿用至今。最早的立轴式风轮（也称垂直式）是在我国出现，它是将8个帆各编在一个直立的杆上，各帆的正中上端则各由一绳系之。当地称此为“走马灯”式风车。我国沿海产盐地区用这种风车提海水的很多，如大沽和塘沽一带在建国初期仍可看收稿日期：1到。图3复原的立轴式大风车模型照片Fig.3TheRecoveredPhotoofVerticalAxisWindTurbineModel[3]1925年法国人达里厄（G.J.M.Darrieus）发明了现代的立轴式风电机。它的结构是由2～4片跳绳曲线型的叶片组成，呈对称翼型剖面，只承受纯张力，不承受离心力载荷。叶片的型式仍是升力型，气动性能好，只是由于叶片呈弧状，上下两端受风情况不佳，所以低风速起动困难，有时要加设起动装置。60年代晚期加拿大NationalResearchCouncil(NRC)中心两位研究学者复制了达里厄风机，但是叶片形状采用了——Troposkeinshape[4]。70年代中期立轴式风机得到美国宇航局(NASA)重视,并在其圣迪亚哥实验中心研究。国际上研究Φ型风力发电机的较多，但投入生产并应用的只有美国。80年代到90年代期间，FloWind公司在商业上成功地运作立轴式风机，曾在加州拥有882台风机，其中有512台款式为早期设计的达里厄式立轴式风机，是在80年代制造的。我国除自行研制了几台4～5千瓦的φ型机外，80年代初曾与德国合作试制过20千瓦的φ型风力发电机组，后因运行情况不佳而停止[5][4]。现在把这种风机成为“达里厄”式风机或φ型风机。1.2立轴式风机的种类立轴式风力发电机凡风轮转轴与地面呈垂直状态的风力发电机就叫立轴式风力发电机。虽然这类风力发电机尚未大量生产，但试制品种繁多，如φ型、△型、S型、H型等。立轴式风机分为两种基本类型：阻力型（S型）和升力型（φ型）。1.2.1S轮型风力发电机S轮型风力发电机是1924年芬兰人萨沃纽斯（Savonius）发明的，它是一种阻力型风轮，尽管气动性能不如φ型风力发电机，但制造容易，起动快，低速风也能运行。最简单的是利用旧汽油桶对剖，安装在一根垂直轴上，外形呈S状，发电机装在垂直轴的底部，甚至可以在同一轴上叠层安装几个S轮，以提高效率。尽管结构非常简单，但长期以来没有得到推广，关键是风能利用效率问题，且一般只适用于小型发电，我国曾试制过几台此种风力发电机用于航标灯电源，后来也被太阳电池电源所取代。1.2.2φ型风力机φ型风力机是最具代表性的立轴式风力发电机，也称达里厄风力机，它是1925年法国人达里厄...