CN201386622Y

CN201386622Y - 一种垂直轴旗式风力叶轮

Info

Publication number: CN201386622Y
Application number: CN200920110948U
Authority: CN
Inventors: 马钧
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2010-01-20
Anticipated expiration: 2019-02-18

Abstract

一种垂直轴旗式风力叶轮涉及一种发电机部件，特别涉及一种风力发电机的叶轮。本实用新型包括旋转中心轴、次轴、上框架、下框架和叶片，上框架和下框架的一端通过次轴固定连接，上框架和下框架的另一端与旋转中心轴固定连接构成叶片框架，4－12个叶轮框架分别绕旋转中心轴等距排列，叶片垂直于地平线，叶片与次轴为转动连接。该叶轮独特的工作模式和控制模式，使垂直轴风力叶轮能以大面积平面转化风力；使风力叶轮的控制技术更合理、更有效。其以结构更简单、输出扭力更大、无外力也能停车、自我防护能力更强等许多优点，提高了该叶轮的性价比和使用价值。是构建各型风力发电机、尤其是大型风力发电机的优选组件之一。

Description

一种垂直轴旗式风力叶轮

技术领域：

本实用新型涉及一种发电机部件，特别涉及一种风力发电机的叶轮。

技术背景：

随着煤炭、石油等资源的减少和环境保护的意识的强化，清洁能源的开发利用就显出愈来愈重要的前景和价值。风力作为一种可再生的清洁能源，日愈受到了国家和社会的重视。风力发电技术及产品的开发、应用也就体现出愈来愈重要的社会价值和市场前景。尤其是低成本、高功率的风力发电产品，还被国家列为重点开发项目。随着各种形式的风电产品不断出现，垂直轴风力发电机作为一个新兴的风力发电产品，较传统的水平轴风力发电机产品来说，有着不可比的优势。它是使风力发电走向低成本、高功率的一种更有效的方式。垂直轴风力发电产品，在我国还处在初期阶段，风力发电的高成本、低功率是制约风电产品走向市场的主要因素之一，而作为一种风电产品要走向市场，它就得体现出低成本、高功率的优势性；就应该具备从制造、安装、应用、维护和使用等各方面的综合性能上，体现出不可比拟的优越性。

发明内容：

本实用新型的目的旨在于克服现有技术的缺陷，提供一种从制造、安装、应用、维护和使用均非常方便的垂直轴旗式风力叶轮。

本实用新型所述的垂直轴旗式风力叶轮，包括旋转中心轴、次轴、上框架、下框架和叶片，上框架和下框架的一端通过次轴固定连接，上框架和下框架的另一端与旋转中心轴固定连接构成叶片框架，4-12个叶轮框架分别绕旋转中心轴等距排列，叶片垂直于地平线，叶片与次轴为转动连接。

本实用新型所述的垂直轴旗式风力叶轮，在叶片框架内有平行于旋转中心轴的限位杆。所述的叶片为平面型。

本实用新型所述的垂直轴旗式风力叶轮，作为一种把风能转化为机械能的新的机械***组件，与其它风力叶片相比，有着许多优点。叶轮的整体结构如图1所示。垂直主轴为旋转中心轴，在其侧面通过固定在主轴上的上、下框架，均匀、对称地分布有4-12根平行于主轴的次轴。平面型叶片垂直于地面，与次轴转动连接，可围绕次轴在水平面360°旋转，形状象旗帜和旗杆，故把该叶轮命名为旗式叶轮。在每组次轴叶片与主轴间的框架上，添加一根活动杆，也可以采用别的限制方案，如：直接在次轴上设置与活动杆作用相同的办法，并可沿框架在水平方向内外移动，作为工作和停车的控制器。次轴叶片在风中的动态运动，决定了该叶轮的工作模式。水平面旋转的叶轮，指定为逆时针旋转，在风力作用下，进入顺风旋转半圆周，如图2所示，图中箭头为风向线，在叶轮的下半周，受风半圆周内的所有次轴叶片都能受活动杆的约束，以平面垂直与风向，以迎风的方式转换风能而获得风力，通过框架对主轴产生扭力输出；进入逆风半圆周，如图2所示的上半周内的所有次轴叶片先经过自由逆时针翻转，然后在自由旋转的条件下，象随风的旗帜，以平面平行于风向，一顺风的方式顺风而动，把逆风条件下的阻力自调到最小。这样一来，形成了顺风区所有次轴叶片的最大阻力，达到转换风能的目的，而逆风区所有叶片均处于顺风的最小阻力状态下，达到减少能耗的目的。这也是有别于其他风力叶片的显著特点，它不需要风标的附加力和传动件就能自调风中姿态以顺应风向，使结构大为简洁；采用的平面型旗帜式叶片，在面积上可以做得很大，获取的风力，其输出的主轴扭力也就远大于其它叶片，具备了实现大型风力发电设备的有利条件；该叶轮还有一个特别技术，当很小的外力把活动杆移向主轴位置时，由于次轴叶片处在不受旋转约束的自由态，使顺风区、逆风区都以最小风阻、受力平衡而停止旋转，实现无外力停车。这是一个别的叶片所不具备的新技术，对于维护、保养设备，对于故障和事故中的叶轮停车，提供了非常合理的停车环境；同时，对于超限风速，如台风、飓风等发生的情况，还能通过对风速、转速离心力和叶片受力超限等办法的测量，使叶轮实现主动停车，最小风阻就是保护设备的最佳方案。

总之，该叶轮独特的工作模式和控制模式，使垂直轴风力叶轮能以大面积平面转化风力；使风力叶轮的控制技术更合理、更有效。其以结构更简单、输出扭力更大、无外力也能停车、自我防护能力更强等许多优点，提高了该叶轮的性价比和使用价值。是构建各型风力发电机、尤其是大型风力发电机的优选组件之一。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图中，1-旋转中心轴，2-次轴，3-叶片，4-限位杆，5-上框架和下框架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明，但不限于实施例。

实施例1

本实用新型所述的垂直轴旗式风力叶轮，包括旋转中心轴1、次轴2、上框架和下框架5和叶片3，上框架和下框架5的一端通过次轴2固定连接，上框架和下框架5的另一端与旋转中心轴1固定连接构成叶片框架，在叶片框架内有平行于旋转中心轴的限位杆4，4-12个叶轮框架分别绕旋转中心轴1等距排列，叶片3垂直于地平线，叶片3与次轴2为转动连接，所述的叶片3为平面型。

作为风能转换为机械力的***组件，本实用新型所述的叶轮是风力发电机的动力源，其转换的能力是影响风力发电设备优劣、发电功率大小的关键组件。其性能的完备与否决定了开发利用的可行性和使用价值。该叶轮可以用于开发低成本、大功率的风力发电设备。它结构简单合理，成本低，制造难度不高。除主轴和框架需要一定强度的管型钢材焊接成型外，次轴、叶片可以采用轻质耐用材料如内衬网框加铝薄板、复合材料叶片，外形为矩形，可根据机型和环境条件来适当更改尺寸，增加高、宽长度都能获得大面积叶片，以增加高度为主；叶片在构造上的前伸部分和在框架上的角度偏转，是为了转化其在进入逆风区时所发生的一个自由翻转而引起的离心力，还可采用施加阻力减速、平衡重量等办法，使之得到充分利用。与之配套的支撑塔柱也不需要太高，30M左右就能获得非常大的主轴扭力输出。可以独立建厂加工制造，也可以联合加工制造。它以其独特的工作模式和较为完备的技术特点，在开发各型风力发电设备、尤其是大型风力发电设备中将成为风力转换的最佳方案之一。对它的开发利用，是健全我国风力发电自主知识产权的补充，也将有力地推动风力发电的发展和应用。对发展经济和扩大就业等也将起到积极作用。旋转中心轴1是叶轮连接风力发电机塔柱和发电机，支撑叶轮和提供旋转中心的主要部件，也是输出扭力的传动件；次轴2是构成框架的一部分，也是平面型叶片赖以固定的部件和旋转轴；叶片3是轻质平面型叶片，是转换风能的关键部件；限位杆4，即活动杆。是约束叶片旋转的控制部件，同时，设置叶片的偏转角以调节叶片的翻转时机；上、下框架5是安装和固定次轴叶片的部件，也是风力传送到主轴的桥梁。

Claims

1、一种垂直轴旗式风力叶轮，其特征在于，包括旋转中心轴、次轴、上框架、下框架和叶片，上框架和下框架的一端通过次轴固定连接，上框架和下框架的另一端与旋转中心轴固定连接构成叶片框架，4-12个叶轮框架分别绕旋转中心轴等距排列，叶片垂直于地平线，叶片与次轴为转动连接。

2、根据权利要求1所述的垂直轴旗式风力叶轮，其特征在于，所述的垂直轴旗式风力叶轮，在叶片框架内有平行于旋转中心轴的限位杆。

3、根据权利要求1所述的垂直轴旗式风力叶轮，其特征在于，所述的叶片为平面型。