CN101514679B

CN101514679B - 一种垂直风力发电机叶片

Info

Publication number: CN101514679B
Application number: CN2009100382166A
Authority: CN
Inventors: 邓允河
Original assignee: GUANGZHOU YATU WIND EQUIPMENT MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: Guangzhou Yatu New Energy Technology Co ltd
Priority date: 2009-03-27
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: CN101514679A

Abstract

本发明提供一种垂直风力发电机叶片，包括一个以上的叶片单元，所述的叶片单元包括骨架及叶身，叶身安装在骨架上，在叶片单元的径向方向上，叶身的一端设有第一叶尖，叶身的另一端设有第二叶尖，所述骨架和第一叶尖之间设有带动第一叶尖沿叶片单元径向方向运动的第一运动装置，骨架和第二叶尖之间设有带动第二叶尖沿叶片单元径向方向运动的第二运动装置。利用本发明的叶片结构，能调节叶片迎风面的大小，以便自动调整风力发电机的功率，防止因风速过大引起风力发电机的失效，并且风能的利用率高。

Description

一种垂直风力发电机叶片

技术领域

本发明涉及一种垂直风力发电机的叶片，特别是用在φ形风轮上的可伸缩叶片。

背景技术

现在，不可再生能源的资源越来越少，甚至有些能源已经消耗完，因此，能源的减少将成为人们生活和工作的障碍物。为解决这些问题，人们已经开始开发一些新的能源，像波能、可燃冰、煤层气、微生物，这些能源将成为人类广泛应用的新能源，像风能这种新型能源在很多的地区和设备上已经开始使用，特别是在风力发电机上的使用更为广泛，并且其技术已经慢慢的开始走向成熟。在风力发电机中，风能利用率的高与低主要取决于叶片的构造及结构；目前，垂直风力发电机的叶片形状千姿百态，像扇形结构、帆形结构、φ形结构等等，在这些结构中，φ形结构对风能的利用率最高，但由于风速的变化是无常的，而叶片迎风面的大小又无法控制，因此，很难防止因风速过大而引起垂直风力发电机的失效甚至损毁。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种垂直风力发电机叶片，利用本发明的叶片结构，能调节叶片迎风面的大小，以便自动调整风力发电机的功率，防止因风速过大引起风力发电机的失效，并且风能的利用率高。

为达到上述目的，本发明的垂直风力发电机叶片包括一个以上的叶片单元，所述叶片单元的横截面为中间大两端小的橄榄形，且两小端中的其中一端为圆端，另一端为尖端；所述的叶片单元包括骨架及叶身，叶身安装在骨架上，在叶片单元的径向方向上，叶身的一端设有第一叶尖，叶身的另一端设有第二叶尖，第一叶尖的尾部为所述叶片单元的圆端，第二叶尖的尾部为所述叶片单元的尖端，第一叶尖的头部伸入到叶身内，第二叶尖的头部伸入到叶身内；所述骨架和第一叶尖之间设有带动第一叶尖沿叶片单元径向方向运动的第一运动装置，骨架和第二叶尖之间设有带动第二叶尖沿叶片单元径向方向运动的第二运动装置；所述的第一叶尖与叶身之间设有第一导轨组，第二叶尖与叶身之间设有第二导轨组，所述的叶片单元连接后呈弧形。

这种结构，由于在第一叶尖和骨架之间设有第一运动装置，在第二叶尖和骨架之间设有第二运动装置，在第一叶尖与叶身之间设有第一导轨组，在第二叶尖与叶身之间设有第二导轨组，因此，叶片能根据风力的大小调节迎风面的大小，这样，能自动调整风力发电机的功率，防止风速过大而引起垂直风力发电机的失效；由于叶片单元的横截面为中间大两端小的橄榄形，且两小端中的其中一端为圆端，另一端为尖端，所述的叶片单元连接后呈弧形，因此，这种结构的叶片对风能的利用率高。

作为改进，所述的叶身靠近第一叶尖的端部上设有第一密封条，在叶身靠近第二叶尖的端部设有第二密封条。设置密封条，能防止雨水、尘埃进入到叶片单元内；垂直风力发电机在工作时，能防止在叶片单元横截面两端形成对流而影响垂直风力发电机的工作效率。

作为改进，所述的骨架和叶身上设有加强筋。这样能增大骨架和叶身的连接强度。

作为本发明的具体化，所述的第一运动装置为第一液压系统，第二运动装置为第二液压系统；所述的第一液压系统包括第一液压泵、第一液压阀、第一液压管及第一液压缸；所述的第一液压缸包括第一液压缸体、第一活塞、第一活塞杆及第一密封装置，所述的第一液压缸体远离第一活塞杆的一端与骨架连接，第一活塞杆远离第一液压缸体的一端与第一叶尖连接；所述的第二液压系统包括第二液压泵、第二液压阀、第二液压管及第二液压缸；所述的第二液压缸包括第二液压缸体、第二活塞、第二活塞杆及第二密封装置，所述的第二液压缸体远离第二活塞杆的一端与骨架连接，第二活塞杆远离第二液压缸体的一端与第二叶尖连接。

采用液压系统作为运动系统，其传动的平稳性好，能使用在大功率的运动件上，且能实现无极调速。

作为改进，所述的第一运动装置为第一气压系统，第一气压系统包括第一空气压缩机及第一气压缸，第一气压缸包括第一气压缸体、第一气压活塞、第一气压活塞杆及第一气压密封装置，所述的第一气压缸体安装在骨架上，第一气压活塞杆远离第一气压缸体的一端与第一叶尖相连接；所述的第二运动装置为第二气压系统，第二气压系统包括第二空气压缩机及第二气压缸，第二气压缸包括第二气压缸体、第二气压活塞、第二气压活塞杆及第二气压密封装置，所述的第二气压缸体安装在骨架上，第二气压活塞杆远离第一气压缸体的一端与第二叶尖相连接。

采用气压系统作为运动装置，由于其动力介质为气体，因此，质量轻，介质的资源丰富，无污染；由于气体的黏度小，因此，气体与气压缸体的阻力小。

作为改进，所述的第一运动装置包括第一丝杆、第一螺母、第一电机、两个以上的第一直线轴承及与第一直线轴承数量相等的第一轴承座，所述的第一轴承座安装在叶身上，第一直线轴承安装在第一轴承座上，所述的第一螺母安装在第一叶尖上，所述第一丝杆的一端与第一电机相连接，所述第一丝杆与第一螺母相啮合，所述的第一电机和第一丝杆之间设有第一联轴器；所述的第二运动装置包括第二丝杆、第二螺母、第二电机、两个以上的第二直线轴承及与第二直线轴承数量相等的第二轴承座，所述的第二轴承座安装在叶身上，第二直线轴承安装在第二轴承座上，所述的第二螺母安装在第二叶尖上，所述第二丝杆的一端与第二电机相连接，所述第二丝杆与第二螺母相啮合，所述的第二电机和第二丝杆之间设有第二联轴器。采用丝杆、螺母、直线轴承作为运动装置，其传动精度高。

附图说明

图1为本发明的立体视图；

图2为本发明的主视图；

图3为本发明的左视图；

图4为第一实施方式叶尖打开时叶片单元截面图；

图5为第一实施方式叶尖收缩时叶片单元截面图；

图6为图4中A的局部放大图；

图7为第一液压缸的结构示意图；

图8为第二实施方式叶尖打开时叶片单元截面图；

图9为第二实施方式叶尖收缩时叶片单元截面图；

图10为图7中B的局部放大图；

图11为第一气压缸的结构示意图；

图12为第三实施方式叶尖打开时叶片单元截面图；

图13为第三实施方式叶尖收缩时叶片单元截面图；

图14为图12中C的局部放大图；

图15为丝杆、螺母结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明做进一步详细说明

第一实施方式

如图1至图4所示的垂直风力发电机叶片，所述的叶片由三个叶片单元1组成；如图4，叶片单元1的横截面为中间大两端小的橄榄形，且两小端中其中一端为圆端，另一端为尖端，叶片单元1采用这种横截面结构，对风能的利用率高。所述的叶片单元1包括骨架101、叶身102、第一叶尖103及第二叶尖104；叶身102安装在骨架103上，骨架103处在叶身102内；所述的第一叶尖103设在叶身102沿叶片单元1的径向方向上的一端，第一叶尖103的尾部1031为所述的圆端，第一叶尖103的头部1032伸入到叶身102内；所述的第二叶尖104设在叶身102沿叶片单元1的径向方向上与第一叶尖103相对的一端，第二叶尖104的尾部1041为所述的尖端，第二叶尖104的头部1042伸入到叶身102内；如图4和图6，在叶身102和第一叶尖103之间设有第一导轨组(未示出)，在叶身102和第二叶尖104之间设有第二导轨组2；在骨架101和第一叶尖103之间设有第一液压系统3，骨架101和第二叶尖104之间设有第二液压系统4，所述的第一液压系统3包括第一液压泵(未示出)、第一液压阀(未示出)、第一液压管(未示出)及第一液压缸301，如图7所示，所述的第一液压缸301包括第一液压缸体302、第一活塞303、第一活塞杆304及第一密封装置305，第一活塞303安装在第一液压缸体302内，第一活塞杆304的一端与第一活塞303相连接，另一端与第一叶尖103连接在一起，第一液压缸体302固定在骨架101上，第一密封装置305安装在第一液压缸体302的两端，所述的第二液压系统4包括第二液压泵(未示出)、第二液压阀(未示出)、第二液压管(未示出)及第二液压缸401，所述的第二液压缸401包括第二液压缸体402、第二活塞(未示出)、第二活塞杆403及第一密封装置(未示出)，第二活塞安装在第一液压缸体402内，第二活塞杆403的一端与第二活塞相连接，另一端与第二叶尖104连接在一起，第二液压缸体402固定在骨架101上，第一密封装置安装在第一液压缸体402的两端；采用液压系统作为运动装置，能够使用在大功率的设备上，其传动的平稳性好，在运动时，能进行无极变速，并且由于液压缸体内的介质是液压油，能进行自动润滑，这样，液压系统的使用寿命长，因此，叶片的使用寿命也长。在骨架101和叶身102之间还安装有加强筋5，这样，能增大骨架101和叶身102之间的连接强度；在叶身102的靠近第一叶尖103的一端部安装有第一密封条6，在叶身102的靠近第二叶尖104的一端部安装有第一密封条7，这样，能防止雨水、尘埃进入到叶片单元内，垂直风力发电机在工作时，能防止在叶片单元横截面两端形成对流而影响垂直风力发电机的工作效率。

如图4所示，当风力小时，第一叶尖103和第二叶尖104为打开状态，这样，叶片迎风面的面积大，因此，垂直风力发电机的功率大；如图5，当风力变大时，第一叶尖103在第一液压系统3的作用下沿第一导轨组向骨架101方向上运动，第一叶尖103收缩，同时，第二叶尖104在第二液压系统4的作用下沿第二导轨组2向骨架101方向运动，第二叶尖104收缩，此时，叶片的迎风面的面积减小，垂直发电机的功率得到自动的调整，采用这种结构，能防止因风速过大而引起垂直风力发电机失效。

第二实施方式

如图1、图2、图3和图8所示的垂直风力发电机叶片，所述的叶片由三个叶片单元1组成；如图8，叶片单元1的横截面为中间大两端小的橄榄形，且两小端中其中一端为圆端，另一端为尖端，叶片单元1采用这种横截面结构，对风能的利用率高。所述的叶片单元1包括骨架101、叶身102、第一叶尖103及第二叶尖104；叶身102安装在骨架103上，骨架103处在叶身102内；所述的第一叶尖103设在叶身102沿叶片单元1的径向方向上的一端，第一叶尖103的尾部1031为所述的圆端，第一叶尖103的头部1032伸入到叶身102内；所述的第二叶尖104设在叶身102沿叶片单元1的径向方向上与第一叶尖103相对的一端，第二叶尖104的尾部1041为所述的尖端，第二叶尖104的头部1042伸入到叶身102内；如图8和图10，在叶身102和第一叶尖103之间设有第一导轨组(未示出)，在叶身102和第二叶尖104之间设有第二导轨组2；在骨架101和第一叶尖103之间设有第一气压系统11，骨架101和第二叶尖104之间设有第二气压系统12，所述的第一气压系统11包括第一空气压缩机(未示出)及第一气压缸111，如图11所示，所述的第一气压缸111包括第一气压缸体112、第一气压活塞113、第一气压活塞杆114及第一气压密封装置115，第一气压活塞113安装在第一气压液压缸体112内，第一气压活塞杆114的一端与第一气压活塞113相连接，另一端与第一叶尖103连接在一起，第一气压缸体112固定在骨架101上，第一密封装置115安装在第一气压缸体112的两端，所述的第二气压系统12包括第二空气压缩机(未示出)及第二气压缸121，所述的第二气压缸121包括第软体气压缸体122、第二气压活塞(未示出)、第二气压活塞杆123及第二气压密封装置(未示出)，第二气压活塞安装在第二气压液压缸体122内，第二气压活塞杆123的一端与第二气压活塞相连接，另一端与第二叶尖104连接在一起，第二气压缸体122固定在骨架101上，第二密封装置安装在第二气压缸体122的两端；采用气压系统作为运动装置，由于其动力介质为气体，因此，质量轻，介质的资源丰富，无污染，由于气体的黏度小，因此，气体与气压缸体的阻力小。在骨架101和叶身102之间还安装有加强筋5，这样，能增大骨架101和叶身102之间的连接强度；在叶身102的靠近第一叶尖103的一端部安装有第一密封条6，在叶身102的靠近第二叶尖104的一端部安装有第一密封条7，这样，能防止雨水、尘埃进入到叶片单元内，垂直风力发电机在工作时，能防止在叶片单元横截面两端形成对流而影响垂直风力发电机的工作效率。

如图8所示，当风力小时，第一叶尖103和第二叶尖104为打开状态，这样，叶片迎风面的面积大，因此，垂直风力发电机的功率大；如图9所示，当风力变大时，第一叶尖103在第一气压系统11的作用下沿第一导轨组向骨架101方向上运动，第一叶尖103收缩，同时，第二叶尖104在第二气压系统12的作用下沿第二导轨组2向骨架101方向运动，第二叶尖104收缩，此时，叶片的迎风面的面积减小，垂直发电机的功率得到自动的调整，采用这种结构，能防止因风速过大而引起垂直风力发电机失效。

第三实施方式

如图1、图2、图3和图12所示的垂直风力发电机叶片，所述的叶片由三个叶片单元1组成；如图12，叶片单元1的横截面为中间大两端小的橄榄形，且两小端中其中一端为圆端，另一端为尖端，叶片单元1采用这种横截面结构，对风能的利用率高。所述的叶片单元1包括骨架101、叶身102、第一叶尖103及第二叶尖104；叶身102安装在骨架103上，骨架103处在叶身102内；所述的第一叶尖103设在叶身102沿叶片单元1的径向方向上的一端，第一叶尖103的尾部1031为所述的圆端，第一叶尖103的头部1032伸入到叶身102内；所述的第二叶尖104设在叶身102沿叶片单元1的径向方向上与第一叶尖103相对的一端，第二叶尖104的尾部1041为所述的尖端，第二叶尖104的头部1042伸入到叶身102内；如图12和图14，在叶身102和第一叶尖103之间设有第一导轨组(未示出)，在叶身102和第二叶尖104之间设有第二导轨组2；如图12所示，在骨架101和第一叶尖103之间设有包括第一丝杆21、第一螺母22、第一电机23、两个以上的第一直线轴承24及与第一直线轴承数量相等的第一轴承座25的第一运动装置，所述的第一直线轴承24为两个，相对应的第一轴承座25也为两个，所述的第一轴承座25安装在叶身102上，第一直线轴承24安装在第一轴承座25内，所述的第一螺母22安装在第一叶尖103上，所述第一丝杆21的一端与第一电机23相连接，第一丝杆21穿过第一直线轴承24，第一丝杆21与第一螺母22相啮合，所述的第一电机23和第一丝杆21之间设有第一联轴器26；如图12和图15所示，在骨架101和第二叶尖104之间设有包括第二丝杆31、第二螺母32、第二电机33、两个以上的第二直线轴承34及与第二直线轴承数量相等的第二轴承座35的第二运动装置，所述的第二直线轴承34为两个，相对应的第二轴承座35也为两个，所述的第二轴承座35安装在叶身102上，第二直线轴承34安装在第二轴承座35内，所述的第二螺母32安装在第二叶尖104上，所述第二丝杆31的一端与第二电机33相连接，第二丝杆31穿过第二直线轴承34，第二丝杆31与第二螺母32相啮合，所述的第二电机33和第二丝杆31之间设有第二联轴器36；采用丝杆、螺母、直线轴承作为运动装置，其传动精度高。如图12，在骨架101和叶身102之间还安装有加强筋5，这样，能增大骨架101和叶身102之间的连接强度；在叶身102的靠近第一叶尖103的一端部安装有第一密封条6，在叶身102的靠近第二叶尖104的一端部安装有第一密封条7，这样，能防止雨水、尘埃进入到叶片单元内，垂直风力发电机在工作时，能防止在叶片单元横截面两端形成对流而影响垂直风力发电机的工作效率。

如图12所示，当风力小时，第一叶尖103和第二叶尖104为打开状态，这样，叶片迎风面的面积大，因此，垂直风力发电机的功率大；如图13，当风力变大时，第一叶尖103在第一运动装置的作用下沿第一导轨组向骨架101方向上运动，第一叶尖103收缩，同时，第二叶尖104在第二运动装置的作用下沿第二导轨组2向骨架101方向运动，第二叶尖104收缩，此时，叶片的迎风面的面积减小，垂直发电机的功率得到自动的调整，采用这种结构，能防止因风速过大而引起垂直风力发电机失效。

Claims

1.一种垂直风力发电机叶片，其特征在于：包括一个以上的叶片单元，所述叶片单元的横截面为中间大两端小的橄榄形，且两小端中的其中一端为圆端，另一端为尖端；所述的叶片单元包括骨架及叶身，叶身安装在骨架上，在叶片单元的径向方向上，叶身的一端设有第一叶尖，叶身的另一端设有第二叶尖，第一叶尖的尾部为所述叶片单元的圆端，第二叶尖的尾部为所述叶片单元的尖端，第一叶尖的头部伸入到叶身内，第二叶尖的头部伸入到叶身内；所述骨架和第一叶尖之间设有带动第一叶尖沿叶片单元径向方向运动的第一运动装置，骨架和第二叶尖之间设有带动第二叶尖沿叶片单元径向方向运动的第二运动装置；所述的第一叶尖与叶身之间设有第一导轨组，第二叶尖与叶身之间设有第二导轨组，所述的叶片单元连接后呈弧形。

2.根据权利要求1所述的垂直风力发电机叶片，其特征在于：所述的叶身靠近第一叶尖的端部上设有第一密封条，在叶身靠近第二叶尖的端部设有第二密封条。

3.根据权利要求2所述的垂直风力发电机叶片，其特征在于：所述的骨架和叶身上设有加强筋。

4.根据权利要求1至3任一项所述的垂直风力发电机叶片，其特征在于：所述的第一运动装置为第一液压系统，第二运动装置为第二液压系统；

所述的第一液压系统包括第一液压泵、第一液压阀、第一液压管及第一液压缸；所述的第一液压缸包括第一液压缸体、第一活塞、第一活塞杆及第一密封装置，所述的第一液压缸体远离第一活塞杆的一端与骨架连接，第一活塞杆远离第一液压缸体的一端与第一叶尖连接；所述的第二液压系统包括第二液压泵、第二液压阀、第二液压管及第二液压缸；所述的第二液压缸包括第二液压缸体、第二活塞、第二活塞杆及第二密封装置，所述的第二液压缸体远离第二活塞杆的一端与骨架连接，第二活塞杆远离第二液压缸体的一端与第二叶尖连接。

5.根据权利要求1至3任一项所述的垂直风力发电机叶片，其特征在于：所述的第一运动装置为第一气压系统，第一气压系统包括第一空气压缩机及第一气压缸，第一气压缸包括第一气压缸体、第一气压活塞、第一气压活塞杆及第一气压密封装置，所述的第一气压缸体安装在骨架上，第一气压活塞杆远离第一气压缸体的一端与第一叶尖相连接；所述的第二运动装置为第二气压系统，第二气压系统包括第二空气压缩机及第二气压缸，第二气压缸包括第二气压缸体、第二气压活塞、第二气压活塞杆及第二气压密封装置，所述的第二气压缸体安装在骨架上，第二气压活塞杆远离第一气压缸体的一端与第二叶尖相连接。

6.根据权利要求1至3任一项所述的垂直风力发电机叶片，其特征在于：所述的第一运动装置包括第一丝杆、第一螺母、第一电机、两个以上的第一直线轴承及与第一直线轴承数量相等的第一轴承座，所述的第一轴承座安装在叶身上，第一直线轴承安装在第一轴承座上，所述的第一螺母安装在第一叶尖上，所述第一丝杆的一端与第一电机相连接，所述第一丝杆与第一螺母相啮合，所述的第一电机和第一丝杆之间设有第一联轴器；所述的第二运动装置包括第二丝杆、第二螺母、第二电机、两个以上的第二直线轴承及与第二直线轴承数量相等的第二轴承座，所述的第二轴承座安装在叶身上，第二直线轴承安装在第二轴承座上，所述的第二螺母安装在第二叶尖上，所述第二丝杆的一端与第二电机相连接，所述第二丝杆与第二螺母相啮合，所述的第二电机和第二丝杆之间设有第二联轴器。