CN106762390A - 新型多叶多节风叶轮及其风力发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多叶多节风叶轮，包括风叶轮本体和与风叶轮本体焊接的风叶轮架，所述风叶轮本体包括固定在内固定圈和支撑盘之间的第一节风叶组、固定在内固定圈和外固定圈之间的第二节风叶组和固定在外固定圈的第三节风叶组，所述第一节风叶组包括若干第一节风叶；所述第二节风叶组包括若干第二节风叶；所述第三节风叶组包括若干第三节风叶；在第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶的内侧设置有正向导风凸格。本发明还提供一种安装有本发明所述的多叶多节风叶轮的风力发电机。本发明提供的风力发电机能有效的利用风能，其不限风势大小，在实际发电过程中，投资小，风能利用率高，有利于大、小流量风力发电。
Description
技术领域
本发明属于风力发电设备技术领域，具体涉及一种新型多叶多节风叶轮及其风力发电机。
背景技术
把风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。现有技术中已知的风轮机包括风轮机塔架和被置于塔架顶部的风轮机机舱。具有三个风轮机叶片的风轮机转子通过低速轴连接到机舱上。现代风轮机通过使叶片向来风中和向来风外变桨(俯仰)而控制转子上的载荷。叶片被偏转以优化输出或保护风轮机不会破坏性的超载。
现有技术成熟的大型风力发电机大多为三叶片桨型结构，其风叶一般由具有升力翼面和逐渐过渡成叶根部圆筒的过渡段两部分组成，且风叶与发电机的轮毂定连接。依靠做小风叶宽度来控制扰流对风机的影响，电机功率越大，则风叶的长度越长。风叶增长后会给制造、运输和安装增加困难，对材料要求更苛刻。三叶片桨型结构的受风面积小，风能利用率低，抗风强度差，适用风速范围窄。全国范围内可利用的低风速资源面积约占全国风能资源区的68％，且均接近电网负荷的受端地区。而目前国内的风电开发集中在“三北”(西北、东北和华北)、东南沿海等风资源丰富的高风速地区，低风速区的风电开发几乎处于空白。低风速区风场开发有重大发展潜力，这就需要开发风能利用率高的低风速风力发电机。
CN201520511480.8提供一种风力发电机风叶，包括底座、左半叶片和右半叶片，左半叶片和右半叶片设置于底座的上方，底座为上大下小的圆锥台结构，左半叶片和右半叶片均呈弧面结构，左半叶片和右半叶片关于底座的轴线呈中心对称，左半叶片和右半叶片通过公母扣锁紧件锁紧成一体结构；左半叶片和右半叶片的叶面上分别设置有通气孔，每个通气孔内安装有通气阀。该专利提供的叶片结构轻便，但牢固性不够，且风能利用率不足，具有一定的局限性。
CN201510289771.1提供一种风轮机转子，包括：绕着轴线旋转的轴承；以及至少一个涡轮叶片和叶片安装装置，所述叶片或每一个叶片对于平行于所述轴线作用的所有分力具有力作用中心，并且所述或每一个叶片安装装置包括第一支撑构件和第二支撑构件，所述第一支撑构件和所述第二支撑构件将相关的叶片连接到所述轴承，在平行于所述轴线分隔开的径向内端部处连接到所述轴承，并且沿着基本上在所述力作用中心处基本上彼此相交的线延伸。还提供一种风轮机。该装置仍旧采用三片浆型结构，使得在运输过程中轻便，但仍存在风能利用率不足等问题，具有一定的局限性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种设计合理，适用范围广，发电效率高，投资小且性能稳定的新型多叶多节风叶轮及采用该风叶轮的风力发电机。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：多叶多节风叶轮，其包括风叶轮本体和与风叶轮本体焊接的风叶轮架，所述风叶轮本体包括固定在内固定圈和支撑盘之间的第一节风叶组、固定在内固定圈和外固定圈之间的第二节风叶组和固定在外固定圈的第三节风叶组，所述第一节风叶组包括若干第一节风叶；所述第二节风叶组包括若干第二节风叶；所述第三节风叶组包括若干第三节风叶；在第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶的内侧设置有正向导风凸格。
进一步地，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶沿圆周方向均布排列；所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶圆弧方向和叶倾角方向一致。进一步地，所述第一节风叶之间、第二节风叶之间和第三节风叶之间交错安装，且设置有空隙。
进一步地，所述第二节风叶的长度是第三节风叶的长度的两倍。
进一步地，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶包括前端和尾端，所述前端宽度小于所述尾端宽度，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶的侧边和尾端线呈圆弧状。
进一步地，所述风叶轮架包括相互垂直的两中心直径管、第一同心环形管、第二同心环管、第一同心环形管和第二同心环管之间的支撑管和中心转轴。
进一步地，所述中心转轴与支撑盘焊接连接；所述内固定圈和第一同心环形管焊接连接；第二同心环管和外固定圈焊接连接。
进一步地，所述支撑管与中心直径管的夹角为45°。
进一步地，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶通过焊接或一体成型固定在支撑盘、内固定圈和外固定圈上，或通过固定轴安装在支撑盘、内固定圈和外固定圈上。
进一步地，所述正向导风凸格通过焊接或一体成型同向均匀轴向排布在风叶上。
进一步地，所述正向导风凸格为半圆形或上玄月形。
进一步地，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶的叶倾角为30°～60°。更进一步地，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶的叶倾角为45°。众所周知，所述叶倾角为叶片腹面的法线与天顶轴的夹角。
本发明进一步提供一种风力发电机，所述风力发电机安装有本发明所述的多叶多节风叶轮。
本发明的有益效果：
本发明所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶采用大圆弧、大角度形状，增加了受风面积，提高了排风能力，消除了气流积聚，由于气流流动通畅，风叶后方气压相对稳定，提高了发电机构的整体平稳性。通过合理的设置内固定圈、外固定圈的结构和风叶的叶倾角可以更大限度的提高了发电机构的整体平稳性，提高了风能利用率。
本发明采用风叶轮架支撑风叶轮，对风叶轮本体具有减震作用，降低阻力风对风叶转动过程的影响，保证了在不影响风机运行的基础上，又提高了运行的效率和效益。本发明的风叶轮架通过焊接与风叶轮本体连接，支撑风叶轮本体同时，在一定程度上提高风叶轮本体承受阻力风的强度能力。
本发明采用在风叶上设置正向导风凸格，使得风叶的受力面积增加，特有的半圆形或上玄月形结构既能保证受力面积增加，也利于风的逃离，减少阻力对风叶本体的压迫。
本发明提供的风叶可通过风叶轮的大小和发电机的情况进行长度的旋转，不但降低了制造、运输难度，也降低安装难度。在等同扫风空间增加风叶组，提高风能利用率，节省材料和施工成本。
本发明提供的风力发电机，对叶片数量、和受风面积的局限性难题进行了解决，风叶制造工艺简单，精度容易控制，制造和维修成本低，组合的风叶轮受风面积大，降低风叶转速，提高风力发电机扭矩，实现低转速大扭矩，增加风力发电机的抗风强度和耐疲劳度，解决了低风速区风场开发的难题。
本发明提供的新型多叶多节风叶轮及采用该风叶轮的风力发电机，能有效的利用风能，其不限风势大小，在实际发电过程中，投资小，风能利用率高，有利于大、小流量风力发电。
附图说明
图1是本发明优选实施例新型多叶多节风叶轮的风叶轮本体的结构示意图；
图2是本发明优选实施例新型多叶多节风叶轮的风叶轮架的结构示意图；
图3是本发明优选实施例新型多叶多节风叶轮的风叶的结构示意图。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明不受下述实施例的限定。
实施例1
如图1～3所示，多叶多节风叶轮，其包括风叶轮本体1和与风叶轮本体焊接的风叶轮架2，所述风叶轮本体1包括固定在内固定圈11和支撑盘12之间的第一节风叶组、固定在内固定圈11和外固定圈13之间的第二节风叶组和固定在外固定圈13的第三节风叶组，所述第一节风叶组包括若干第一节风叶14；所述第二节风叶组包括若干第二节风叶15；所述第三节风叶组包括若干第三节风叶16；在第一节风叶14、第二节风叶15和第三节风叶16的内侧设置有正向导风凸格17。
进一步地，所述第一节风叶14、第二节风叶15和第三节风叶16沿圆周方向均布排列；所述第一节风叶14、第二节风叶15和第三节风叶16圆弧方向和叶倾角方向一致。进一步地，所述第一节风叶14之间、第二节风叶15之间和第三节风叶16之间交错安装，且设置有空隙。
进一步地，所述第二节风叶15的长度是第三节风叶16的长度的两倍。
进一步地，所述第一节风叶14、第二节风叶15和第三节风叶16包括前端18和尾端19，所述前端18宽度小于所述尾端19宽度，所述第一节风叶14、第二节风叶15和第三节风叶16的侧边和尾端线呈圆弧状。本发明所述第一节风叶14、第二节风叶15和第三节风叶16采用大圆弧、大角度形状，增加了受风面积，提高了排风能力，消除了气流积聚，由于气流流动通畅，风叶后方气压相对稳定，提高了发电机构的整体平稳性。通过合理的设置所述内固定圈11和所述外固定圈13的结构和风叶的叶倾角可以更大限度的提高了发电机构的整体平稳性，提高了风能利用率。
本发明的风叶材料可用钢板或铝合金板支撑，小型风力发电机可用注塑依次完成多叶多节风叶轮的结构。
进一步地，所述正向导风凸格17通过焊接或一体成型同向均匀轴向排布在风叶上。
进一步地，所述正向导风凸格17为半圆形或上玄月形。通过在风叶上设置正向导风凸格17，使得风叶的受力面积增加。
进一步地，所述风叶轮架2包括相互垂直的两中心直径管21、第一同心环形管22、第二同心环管25、第一同心环形管22和第二同心环管25之间的支撑管23和中心转轴24。
进一步地，所述中心转轴24与支撑盘12焊接连接；所述内固定圈11和第一同心环形管22焊接连接；第二同心环管25和外固定圈13焊接连接。
进一步地，所述支撑管23与中心直径管21的夹角为45°。所述风叶轮架2支撑风叶轮，对风叶轮本体具有减震作用，降低阻力风对风叶转动过程的影响，保证了在不影响风机运行的基础上，又提高了运行的效率和效益。所述中心转轴24内设置有安装风能发电机的轴承的结构。所述轴承与多叶多节风叶轮垂直设置。
进一步地，所述第一节风叶14、第二节风叶15和第三节风叶16通过焊接或一体成型固定在支撑盘12、内固定圈11和外固定圈13上，或通过固定轴安装在支撑盘12、内固定圈11和外固定圈13上。采用多叶多节的形式，可以使得风能利用率高的同时，抗风强度增加，适用风速的范围也增加。对于低风速区开发风电具有重要的意义。多叶多节的形式，方便运输，安装也便利。
进一步地，所述第一节风叶14、第二节风叶15和第三节风叶16的叶倾角为30°～60°。更进一步地，所述第一节风叶14、第二节风叶15和第三节风叶16的叶倾角为45°。众所周知，所述叶倾角为叶片腹面的法线与天顶轴的夹角。
本发明进一步提供一种风力发电机，所述风力发电机安装有本发明所述的多叶多节风叶轮。
本发明提供的风叶可通过风叶轮的大小和发电机的情况进行长度的旋转，不但降低了制造、运输难度，也降低安装难度。在等同扫风空间增加风叶组，提高风能利用率，节省材料和施工成本。
本发明提供的风力发电机，对叶片数量、和受风面积的局限性难题进行了解决，风叶制造工艺简单，精度容易控制，制造和维修成本低，组合的风叶轮受风面积大，降低风叶转速，提高风力发电机扭矩，实现低转速大扭矩，增加风力发电机的抗风强度和耐疲劳度，解决了低风速区风场开发的难题。
本发明提供的新型多叶多节风叶轮及采用该风叶轮的风力发电机，能有效的利用风能，其不限风势大小，在实际发电过程中，投资小，风能利用率高，有利于大、小流量风力发电。
本发明提供的多叶多节风叶轮与第一测力计连接，现有技术中的风叶轮与第二测力计连接，在相同风力速度的冲击下，测试得到本发明提供的多叶多节风叶轮的力度大于现有技术中的风叶轮的力度一至两倍。运用本发明的多叶多节风叶轮可使风的转换率提高，风力发电机的发电量相应增加。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.多叶多节风叶轮，其特征在于，包括风叶轮本体和与风叶轮本体焊接的风叶轮架，所述风叶轮本体包括固定在内固定圈和支撑盘之间的第一节风叶组、固定在内固定圈和外固定圈之间的第二节风叶组和固定在外固定圈的第三节风叶组，所述第一节风叶组包括若干第一节风叶；所述第二节风叶组包括若干第二节风叶；所述第三节风叶组包括若干第三节风叶；在第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶的内侧设置有正向导风凸格；所述风叶轮架包括相互垂直的两中心直径管、第一同心环形管、第二同心环管、第一同心环形管和第二同心环管之间的支撑管和中心转轴。
2.根据权利要求1所述的多叶多节风叶轮，其特征在于，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶沿圆周方向均布排列；所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶圆弧方向和叶倾角方向一致。
3.根据权利要求2所述的多叶多节风叶轮，其特征在于，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶的叶倾角为30°～60°。
4.根据权利要求1所述的多叶多节风叶轮，其特征在于，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶包括前端和尾端，所述前端宽度小于所述尾端宽度，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶的侧边和尾端线呈圆弧状。
5.根据权利要求1所述的多叶多节风叶轮，其特征在于，所述第一节风叶、第二节风叶和第三节风叶通过焊接或一体成型固定在支撑盘、内固定圈和外固定圈上，或通过固定轴安装在支撑盘、内固定圈和外固定圈上。
6.根据权利要求1所述的多叶多节风叶轮，其特征在于，所述正向导风凸格通过焊接或一体成型同向均匀轴向排布在风叶上；
7.根据权利要求1或6所述的多叶多节风叶轮，其特征在于，所述正向导风凸格为半圆形或上玄月形。
8.根据权利要求1所述的多叶多节风叶轮，其特征在于，所述中心转轴与支撑盘焊接连接；所述内固定圈和第一同心环形管焊接连接；第二同心环管和外固定圈焊接连接。
9.一种风力发电机，其特征在于，所述风力发电机安装有权利要求1～8任一项所述的多叶多节风叶轮。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20170531 |