CN102155362A - 风力发电机的多组叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种风力发电机的多组叶轮，所述多组叶轮包括至少两组独立的叶片轮，每组叶片轮同心、同轴，每组叶片轮上各自装配至少两片以上的叶片，所述叶片的尾端通过安装件装配在所述叶片轮的叶片定位槽内。本方案的多组叶轮结构具有设计简捷、易于制造加工、转数较低、重心下降、安全性好、运行成本低、维护容易、无噪音污染等明显特点。

Description

风力发电机的多组叶轮
技术领域
本发明涉及一种风力发电领域中发电装置的叶轮，具体的说是一种风力发电机的多组叶轮。
背景技术
人类利用风能已有数千年历史，在蒸汽机发明以前风能曾作为重要的动力，应用于人类生活的众多方面。风力发电的探索，则起源于19世纪末的丹麦，但是直到20世纪70年代以前，还只有小型充电用风力发电机达到实用阶段。1973年爆发石油危机以后到现今社会，美国、西欧等发达国家为寻求替代石油燃料的能源，投入了大量经费，动员高科技产业，利用计算机、空气动力学、结构力学和材料科学等领域的新技术研制风力发电机组，开创了风能利用的新时代。我国政府也在近年投入大量的资金及技术开展风力发电的研发，并取得了举世瞩目的成效。
垂直轴风车很早就被应用于人类的生活领域中，中国最早利用风能的形式就是垂直轴风车。但是垂直轴风力发电机的发明则要比水平轴的晚一些，直到20世纪20年代才开始出现(Savonius式风轮——1924年，Darrieus式风轮——1931年)。由于人们普遍认为垂直轴风轮的尖速比不可能大于1，风能利用率低于水平轴风力发电机，因而导致垂直轴风力发电机长期得不到重视。
随着科技的发展和人类认识水平的不断提高，人们逐渐认识到垂直轴风轮的尖速比不能大于1仅仅适用于阻力型风轮(Savonius式风轮)，而升力型风轮(Darrieus式风轮)的尖速比甚至可以达到6，并且其风能利用率也不低于水平轴。近年来，随着清洁能源逐渐纳入社会经济发展的轨道，利用风能发电已被大多数风力资源丰富的国家所认同，为此在解决风能高效发电的领域，人们急切需要结合现实提供尖速比较高的垂直轴风力发电机的技术方案，而适用于垂直轴风力发电机的叶片及叶轮正是业内人士刻意要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种风力发电机的多组叶轮。该叶轮专为风力发电机配置，且由多组叶轮构成，设置在每组上的叶片数量相同形状相同，但每组之间有间隔，其目的是通过本发明多组螺旋叶片转体叶轮的结构方式提高风机的风能利用率及启动风速。
为此，本发明解决所述问题的技术方案是：一种风力发电机的多组叶轮，所述多组叶轮包括至少两组独立的叶片轮，每组叶片轮同心、同轴，每组叶片轮上各自装配至少两片以上的叶片，所述叶片的尾端通过安装件装配在所述叶片轮的叶片定位槽内。
优选的，所述的叶片呈半圆形，且每片叶片的尾端通过安装件装配在所述叶片轮的叶片定位槽内。
优选的，与所述的叶片呈螺旋形，且每片叶片相对同轴自上而下旋转180°环绕其安每片叶片的尾端通过安装件装配在所述叶片轮的叶片定位槽内。
优选的，所述每组叶片轮上设有相对平行于叶片轮的龙骨支架，所述叶片的尾端安装位相对垂直于所述龙骨支架。
优选的，所述每组叶片轮上设有相对垂直于叶片轮的龙骨支架，所述叶片的尾端安装位相对平行于所述龙骨支架。
优选的，所述的叶片其材质分别为轻质金属或环保塑胶材料或玻纤材料。
优选的，所述的龙骨支架为防锈的金属构件。
相比现有技术，本发明具有的积极效果是，本方案采用多组叶轮且叶片呈螺旋转体的结构形式可以不拘于任何方向的来风，均能由叶片旋转进而推动风机转动；这种设计不仅解决了风力发电机转动的续航时间不受风向变化的影响，同时亦为开辟风能发展的空间起到了教导、启示的作用，更重大的意义在于其叶片呈螺旋转体的结构形式为促进风能利用奠定了新的流体力学方面的研究和发展方向。实践证明，本方案的多组叶轮结构具有设计简捷、易于制造加工、转数较低、重心下降、安全性好、运行成本低、维护容易、无噪音污染等明显特点。
附图说明
图1本发明涉及的风力发电机的多组叶轮的整体结构示意图。
图中：1-第一叶轮，2-第二叶轮，3-叶片，4-轴孔(发电机转轴)，5-龙骨支架，6-叶片安装锁位(叶片定位槽)，7-安装件(图中与叶片安装锁位同位)。
具体实施方式
结合图1，本发明是一种专用于长轴风力发电机的多组叶轮，所谓多组叶轮是指在本方案中的专配于风机垂直轴的两组(或以上的)叶轮1、2，且两组各自独立，但每组叶片轮1、2同心、同轴，每组叶片轮上各自装配至少两片以上的叶片3，并且叶片的尾端是通过安装件7装配在所述叶片轮的叶片定位槽6内的。
考虑到尖速比的要素，在设计叶片的形状时应结合将电机推动效果达到最佳状态的匹配问题。所以，以下实施例给出了几种可有选的方案，例如叶片3的形状呈半圆形或螺旋形，且每片叶片的尾端通过安装件7装配在所述叶片轮的叶片定位槽6内。
虽然视图未明显标出其工位，但实践中考虑到动态时电机长轴的绕度问题，每组叶片轮上都设有相对平行于或垂直于叶片轮的龙骨支架5，安装叶片时其尾端安装位则相对垂直于或平行于所述的龙骨支架5。
关于材料的选择问题并不是本案刻意强调的，但考虑到节能环保高效工作的要求，实施例中的叶片其材质可以分别为轻质金属或环保塑胶材料或玻纤材料，龙骨支架则为防锈的金属构件。
综上所述，本案的课题及成果是基于如何提高风机的风能利用率及启动风速的需求而研发出来的。作为风机研发的重点课题，经设计及运行实践证明，风力发电机的多组叶轮方式是当前用来提高长轴风机的风能利用率的最佳选择。这是因为，风能的利用是以风机的风叶的受风面积的大小来定的，叶片螺旋转体的效应则是一种新型风能转化方式。从结构上讲，本案中的叶片它可以是一种螺旋转体结构，这相对于水平轴流式风机而言，它是径流式的，同已有的立轴式风机一样也都是沿长轴布设桨叶且直接利用风的推力旋转工作的。而单轮立轴风轮因轴两侧桨叶同时接受风力而扭矩相反，相互抵消，输出力矩不大。本发明的巧妙则在于将螺旋转体结构作为风机叶片的主要特征，进而将原来的立轴力矩输出对桨叶流体力学形状的依赖改变为垂直螺旋叶面的利用。再说，螺旋形叶片的最大优点是对风向无任何要求，不管风从任何一个方向来都能受风，推动风机转动，因此这种设计不仅具有非常强的实用效果而且促进了风力利用的研究和发展，同时更具有新的流体力学方面的意义，开辟了风能发展的新空间。

Claims (7)

1.一种风力发电机的多组叶轮，其特征在于，所述多组叶轮包括至少两组独立的叶片轮，每组叶片轮同心、同轴，每组叶片轮上各自装配至少两片以上的叶片，所述叶片的尾端通过安装件装配在所述叶片轮的叶片定位槽内。
2.根据权利要求1所述的风力发电机的多组叶轮，其特征在于，所述的叶片呈半圆形，且每片叶片的尾端通过安装件装配在所述叶片轮的叶片定位槽内。
3.根据权利要求1所述的风力发电机的多组叶轮，其特征在于，与所述的叶片呈螺旋形，且每片叶片相对同轴自上而下旋转180°环绕其安每片叶片的尾端通过安装件装配在所述叶片轮的叶片定位槽内。
4.根据权利要求1所述的风力发电机的多组叶轮，其特征在于，所述每组叶片轮上设有相对平行于叶片轮的龙骨支架，所述叶片的尾端安装位相对垂直于所述龙骨支架。
5.根据权利要求1所述的风力发电机的多组叶轮，其特征在于，所述每组叶片轮上设有相对垂直于叶片轮的龙骨支架，所述叶片的尾端安装位相对平行于所述龙骨支架。
6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的风力发电机的多组叶轮，其特征在于，所述的叶片其材质分别为轻质金属或环保塑胶材料或玻纤材料。
7.根据权利要求4或5或3所述的风力发电机的多组叶轮，其特征在于，所述的龙骨支架为防锈的金属构件。
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