CN201297235Y

CN201297235Y - 垂直轴风力机叶轮

Info

Publication number: CN201297235Y
Application number: CNU2008202210856U
Authority: CN
Inventors: 陈卫; 潘栋
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-19
Filing date: 2008-11-19
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2018-11-19

Abstract

本实用新型提供一种垂直轴风力机叶轮，该叶轮包括轮毂、浆骨架、叶片和安装有叶片的叶片轴，所述轮毂上固定有至少四组浆骨架，所述浆骨架上设置有至少两个叶片框架，所述叶片轴安装在叶片框架上；该叶轮还包括有调节控制机构，所述调节控制机构设置在叶片轴上；所述叶片位于叶片轴上部的面积大于所述叶片位于叶片轴下部的面积；所述浆骨架呈扇形；所述叶片轴两端设置有限位轴档；所述叶片轴水平安装在叶片框架上。该垂直轴风力机叶轮具有结构简单、设计科学合理、风能利用率高的优点。

Description

垂直轴风力机叶轮

技术领域

本实用新型涉及一种风力机，具体的说，涉及一种垂直轴风力机叶轮。

背景技术

风能的利用已有数千年的历史，目前，风力发电取得了引人注目的成就，中国近几年风能利用也进入快速发展的阶段，目前运行的风力发电机组以水平轴三浆叶风力机为主流机型，这种机型已有1500KW进入商业运行，受水平轴浆叶的限制，水平轴风力机再向大容量发展很艰难；水平轴风力机浆叶存在下列不足：1、单个浆叶体积庞大，质量重，结构复杂，制造、运输、安装难度大；2、捕捉风能效率低，切入风速高，有切出风速，功率特性差；3、塔筒高，机舱高，主要设备在机舱，限制了大容量机组的发展，运行维护不易；4、需风向标、测风仪、偏航***、解缆，控制程序复杂；5、主要设备在机舱，测量、监控数据多、控制***复杂，停机概率高；6、浆叶造价高，机组成本高。

全世界很多科研机构正将研究方向指向垂直轴大型风力机，而垂直轴风力机的关键所在则是叶片；为了攻克这个难题，人们一直在寻找一种新的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，从而提供一种结构简单、设计科学合理、风能利用率高的垂直轴风力机叶轮。

本实用新型的目的是通过下面的技术方案来实现的：

一种垂直轴风力机叶轮，该叶轮包括轮毂、浆骨架、叶片和安装有叶片的叶片轴，所述轮毂上固定有至少四组浆骨架，所述浆骨架上设置有至少两个叶片框架，所述叶片轴安装在叶片框架上。

基于上述，该叶轮还包括有调节控制机构，所述调节控制机构设置在叶片轴上。

基于上述，所述叶片位于叶片轴上部的面积大于所述叶片位于叶片轴下部的面积。

基于上述，所述浆骨架呈扇形。

基于上述，所述叶片轴两端设置有限位轴档。

基于上述，所述叶片轴水平安装在叶片框架上。

本实用新型相对于现有技术具有实质性特点和进步性，具体的说，该垂直轴风力机叶轮优点：

1)、叶片制造工艺简单，制作、运输、安装、维护方便；

2)、叶片数量可多可少，叶片面积可大可小，设计灵活、方便；

3)、切入风速小，无切出风速，接收风能多，风能利用率高；

4)、电机体积不受限制，无需增速箱，机械损失少；

5)、控制策略简单，提高可靠性，提高设备利用率；

6)、无需偏航、解缆，减少控制环节；

7)、叶轮制造成本降低，风力机组成本降低；

8)、便于推广、普及。

附图说明

图1是本实用新型的安装使用结构示意图；

图2是本实用新型所述浆骨架与叶片、叶片轴的安装结构示意图；

图3是本实用新型所述叶片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明：

如图1所示，一种垂直轴风力机叶轮，该叶轮包括轮毂1、浆骨架2、叶片3和安装有叶片3的叶片轴4；

所述轮毂1上固定有四组浆骨架2，所述浆骨架2上设置有至少两个叶片框架5，所述叶片轴4水平安装在叶片框架5上。

基于上述，如图2所示，所述浆骨架2为钢构架，呈扇形；可根据风机容量、面积大小和承受力，设计浆骨架2的大小、形状；

该叶轮还包括有调节控制机构7，所述调节控制机构7设置在叶片轴4上；所述调节控制机构7是控制***的执行机构，在计算机的指令下对叶片的旋转空间进行限制，以达到控制叶片转速及其功率，保证机组安全、可靠运行；可在0度—90度之间任意调节叶片3的角度，即控制叶片使其转动角度范围介于与地面平行方向和与地面垂直方向之间。

所述叶片轴4两端设置有限位轴档6，以使叶片3的横向活动空间受所述限位轴档6的限制，同时，可限制叶片3的转动角度在0度—90度之间，即使叶片转动范围介于与地面平行方向和与地面垂直方向之间。

基于上述，如图3所示，所述叶片3一面呈弧面；所述叶片3位于叶片轴4上部的面积大于所述叶片3位于叶片轴4下部的面积。

所述轮毂1为钢结构，呈圆筒状。

由浆骨架2构成的、形状不一的叶片框架5内安装可旋转的叶片3。

所述叶片3是捕捉风能的关键部件，可由GFRP材料、塑料或帆布等制成，其形状由浆骨架2上的叶片框架5的大小、形状而定；叶片3与浆骨架2通过叶片轴4连接，叶片轴4与地平面平行设置，叶片3可依叶片轴4旋转，叶片3位于叶片轴4上部的面积大于叶片3位于叶片轴4下部的面积。

使用时，如图1所示，所述轮毂1中心与大轴8连接，所述大轴8与发电机9连接，所述轮毂1、所述发电机9安装在固定架10上；当风力达到1—2m/s时，叶轮启动，当风力达到6—8m/s时，电机输出功率达到额定值，风速大于8m/s时，控制***启动，保持额定值。

设计中需要注意的是：

1)、电机大轴不易过长，注意轮毂高度的设计；

2)、注意降噪；

3)、注意克服风轮侧面向上的力。

运行方式为：

1)、设备检修状态：无论风大小，风轮都要保持静止不动，这时控制***操作控制器使叶片停留在水平位置，叶片无旋转空间，大轴抱闸刹车。

2)、运行：大轴抱闸松开，控制***完全放开控制器，使叶片能够在90度空间旋转，无风时由于叶片轴上面积大、质量重，自然下垂，叶轮无受力；起风并达到启动风速时，由于叶片轴上面积大的缘故，背风的叶片被风吹翻到垂直位置接收最大风能，风轮绕垂直轴顺时针方向旋转，顶风的叶片则被风吹翻到水平位置，将风的阻力降到最低，当风大到使叶轮转速超过额定转速时，控制***启动，使叶片的旋转角度缩小，减少接收风能，风愈大，叶片的旋转角度愈小，使叶轮保持额定转速。

3)停机：首先操作控制***使叶片的旋转角缩小至零，叶面水平，转速降低，然后启动大轴抱闸刹车。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1、一种垂直轴风力机叶轮，其特征在于：该叶轮包括轮毂、浆骨架、叶片和安装有叶片的叶片轴，所述轮毂上固定有至少四组浆骨架，所述浆骨架上设置有至少两个叶片框架，所述叶片轴安装在叶片框架上。

2、根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶轮，其特征在于：该叶轮还包括有调节控制机构，所述调节控制机构设置在叶片轴上。

3、根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶轮，其特征在于：所述叶片位于叶片轴上部的面积大于所述叶片位于叶片轴下部的面积。

4、根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶轮，其特征在于：所述浆骨架呈扇形。

5、根据权利要求1或2或3所述的垂直轴风力机叶轮，其特征在于：所述叶片轴两端设置有限位轴档。

6、根据权利要求1所述的垂直轴风力机叶轮，其特征在于：所述叶片轴水平安装在叶片框架上。