CN107850040A - 螺旋叶片单元、风力发电机及该单元的叶片连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋叶片单元，它能产生较少的叶片下垂、变形或振动，可由各种材料制成，可以用轻质材料制造，并且可以容易实现螺旋叶片的互连。该螺旋叶片单元包括旋转轴和若干个螺旋叶片，每个螺旋叶片的根部固定在旋转轴的外圆周表面上，各螺旋叶片通过叶片连接器彼此连接。

Description

螺旋叶片单元、风力发电机及该单元的叶片连接器

技术领域

本发明及涉及一种螺旋叶片单元的改进，具体地说是一种适用于风力发电机的螺旋叶片单元的改进。

背景技术

众所周知，各种类型的风力发电机是利用风力来发电的。本发明涉及一种具有螺旋叶片的水平轴叶片单元。国际申请WO 2011/142653A1(下文称为“先前提出的发明”)对本发明涉及的螺旋叶片的现有技术作了详细描述。该国际申请描述的每一种叶片相关的技术内容，通过引用该国际申请而作为参考。

通常，风力发电机包括叶片单元，该叶片单元包括旋转轴和与旋转轴接合的多个叶片，各叶片围绕旋转轴布置以利用风来获得旋转扭矩。

由于具有螺旋叶片的叶片单元具有三叶片的设计结构，因此难以通过注塑或铸造而一体成型。

因此，螺旋叶片是与旋转轴分开制造，然后必须牢固地安装到旋转轴的外圆周表面上，并且各螺旋叶片之间设有相同的间隔。为了将螺旋叶片安装牢固，通常利用螺栓将具有六边形截面的框架安装在旋转轴的外周面上，并且各叶片的根部均是通过螺栓和螺母固定至框架上，但是由于旋转轴上具有多个螺栓孔，导致旋转轴的强度被削弱，同时由于使用了很多螺栓和螺母，使得螺旋叶片单元的重量得以增加，如果使用的时间较长，接合的螺栓和螺母会松动，并且需要很长时间来制造和装配旋转轴和框架。

发明内容

技术问题

发明人认为，既然具有螺旋叶片的叶片单元中叶片旋转区域接收风力的面积比例比具有普通叶片的叶片单元大很多，如果风变得越来越强，会发生一个问题，即由于在每个叶片受力不平衡，每个叶片会产生弯曲变形和振动，从而会损坏叶片。本发明就是为了改善这些问题。

本发明的另一个目的是提供一种螺旋叶片可使用各种材料的螺旋叶片单元以及使用该螺旋叶片单元的风力发电机。

本发明的另一个目的是提供一种螺旋叶片单元和使用这种螺旋叶片单元的风力发电机，该螺旋叶片单元的螺旋叶片上产生的振动得以减少，并减少其被振动损坏的可能性。

本发明的另一个目的是提供一种叶片连接器，该连接器用于连接并牢固地支撑螺旋叶片。

技术方案

为此，本发明提供了一种螺旋叶片单元，包括旋转轴和螺旋叶片，每个螺旋叶片的根部固定在旋转轴的外圆周表面上，各螺旋叶片通过叶片连接器彼此连接。

优选地，叶片连接器包括穿过螺旋叶片并朝向旋转轴安装的连接件，其被配置为沿相对于旋转轴倾斜的方向上通过连接螺旋叶片的外边缘而起支撑作用。

可选的，叶片连接器包括连接螺旋叶片外边缘的环形部件。

优选地，叶片连接器沿相对于旋转轴倾斜的方向连接螺旋叶片的外边缘以支撑它们。

叶片连接器包括：外圆周表面上形成有螺纹的连接件；设置于连接件的外圆周表面上的垫圈；以及配合螺纹设置的多个螺母，压至螺旋叶片的表面以将螺旋叶片固定至连接件上，或者包括形成有环形槽的连接件以及与环形槽接合并防止螺旋叶片振动的环形部件。

优选地，叶片连接器还包括斜面构件，设置于位于螺旋叶片表面和螺母之间的连接件的外圆周表面上，并用于补偿螺旋叶片的倾斜。

可选的，叶片连接器进一步包括：第一球形构件，设置于位于螺旋叶片表面和螺母之间的连接件的外圆周表面上，其外表面形成有凸球面或凹球面；第二球形构件，设置在连接件的外周周表面上，位于第一球形构件外侧，其内表面上形成有与第一球形构件的凸球面或凹球面接合的凹球面或凸球面。

优选地，螺旋叶片的平面图形状为：在半圆的中心的一侧径部从半圆沿J形曲线切除半圆的一部分后形成的形状；或者将靠近半圆中心的一部分从切除的形状中去除以在螺旋叶片单元的后部形成排气孔的形状。

螺旋叶片可通过以下任一种方法制造：以纤维增强塑料(FRP)为原料的FRP模具成型法，塑料的注射成型方法，金属压铸制作方法，对金属板进行弯曲加工，在叶片状的框架上安装膜构件，对带孔的金属板进行弯曲加工，用膜构件包围通过对带孔的金属板进行弯曲加工制造的产品的外表面或者使用比金属板轻的材料阻挡孔，在通过弯曲带孔的金属板制造的产品的表面形成阻挡孔的膜，以及通过焊接叶片制造。

有时，叶片连接器可包括围绕旋转轴的圆周方向布置并与螺旋叶片互连的环形部件。

优选地，螺母和通过螺母压向螺旋叶片的表面的部件可安装在螺旋叶片的两个表面上。

根据本发明的风力发电机包括：本发明的螺旋叶片单元；支撑架，水平地和可旋转地支撑螺旋叶片单元的旋转轴的两端，并安装为围绕垂直轴旋转；以及接合旋转轴并发电的发电机。

优选的是，支撑架包括：从旋转轴的一端向下延伸的第一框架单元；从旋转轴的另一端向下倾斜延伸并且与第一框架单元汇合的第二框架单元；以及具有第一轴接合部的第三框架单元，其从第一框架单元和第二框架单元的汇合部向垂直轴延伸并接合到垂直轴的外圆周表面。

优选地，在第二框架单元的两端之间安装有第二轴接合部，其与穿过第一轴接合部并向上延伸的垂直轴接合，并由垂直轴支撑。

根据本发明，用于连接螺旋叶片并使其间隔设置的叶片连接器，该叶片连接器包括：用于连接螺旋叶片的连接件；和多个固定件，其接合到连接件的外圆周表面并将连接到连接件的螺旋叶片固定。

螺纹可形成在连接件的外圆周表面上，以及固定件可包括接合螺纹的螺栓；或者环形槽可形成在连接件的外圆周表面上，以及固定件包括与环形槽接合并防止螺旋叶片振动的环形部件。

叶片连接器可包括斜面构件，斜面构件与位于螺母和螺旋叶片表面之间的连接件的外圆周表面接合，并补偿螺旋叶片的倾斜。

叶片连接器进一步包括：第一球形构件，其接合位于螺旋叶片的表面和螺母之间的连接件的外圆周表面，并在外表面形成有凸球面或凹球面；和第二球形构件，其接合在连接件的外圆周表面，设置在第一球形构件的外侧，并在内表面形成有与第一球形构件的凸球面或凹球面接合的凹球面或凸球面。

优选地，在连接件的外圆周表面上沿长度方向交替地设置有螺纹的部分和没有螺纹的部分。

本发明技术方案，具有如下优点：

根据本发明，由于螺旋叶片通过叶片连接器相互连接和相互支撑，因此螺旋叶片单元产生较少的叶片下垂、变形或振动，且寿命长。

根据本发明，由于螺旋叶片相互连接从而相互支撑，所以其可用软质材料制造。

根据本发明，由于螺旋叶片相互连接和支撑，所以其可用相对轻的材料制造。

如果使用本发明的叶片连接器，螺旋叶片的互连可以容易地进行，并且具有稳固的连接结构。

附图说明

图1是本发明的螺旋叶片单元的示意图；

图2是本发明的叶片连接器的侧面图；

图3是本发明的叶片连接器的另一示例的侧面图；

图4是图3的叶片连接器的接合部分的放大视图；

图5是图3的斜面构件和垫圈的透视图；

图6是示出叶片连接器的不同实施例的部分放大视图；

图7是本发明的使用螺旋叶片单元的风力发电机的侧视图；

图8是用于说明使用金属板制造螺旋叶片的示意图；

图9和图10是用于解释图8的变化的图；

图11是用于解释转子叶片的另一个实施例的透视图；

图12是图11的转子叶片的正面图片；

图13是用于说明叶片连接器的另一实施例的部分侧面图；

图14是示出螺旋叶片的变化的透视图；以及

图15和图16是显示螺旋叶片单元的另一个变化的透视图和侧面视图。

100、螺旋叶片单元； 110、螺旋叶片；

110a、平面板； 115、孔；

120、旋转轴； 140、叶片连接器；

141、连接件； 142、螺纹；

143、螺母； 144、斜面构件；

145、垫圈； 147、第一球形构件；

148、第二球形构件； 150、支撑架；

160、发电机； 172、制动器；

182、垂直轴； 200、风力发电机；

具体实施方式

图1是示出本发明的螺旋叶片单元的示意图，图2是根据本发明的叶片连接器的侧面图。

参照图1，本实施例提供的螺旋叶片单元100包括位于中心的旋转轴120和根部连接在旋转轴120外圆周表面上的多个螺旋叶片110。本实施例提供的螺旋叶片110是由手糊等方法得到的纤维增强塑料(FRP)制作而成。

位于中心的旋转轴120宜采用金属制成，优选为空心金属管。优选的，在旋转轴120的外圆周表面上形成有螺纹122，以便与螺旋叶片110牢固接合。

螺旋叶片110可沿其外缘形成周边112。本实施例中，在螺旋叶片110被固定到夹具的情况下，螺旋叶片110通过形成FRP层压部130固定在旋转轴120的外周面，FRP层压部130通过对螺旋叶片110的根部114的FRP材料层压形成，旋转轴120外周面上形成有螺纹122。在固定之后，位于底部夹具61之上的顶部夹具被移除，只留下支撑螺旋叶片110的底部夹具61。旋转轴120与形成在底部夹具61中心的凹槽62相结合。

参见图1和图2，本实施例的螺旋叶片单元100还包括用于将螺旋叶片110呈辐射状连接起来的叶片连接器140。螺旋叶片110通过叶片连接器140相互连接、相互支撑。

由于螺旋叶片110在远离旋转轴120的外缘处产生最大位移和振动，因此叶片连接器140优选连接至螺旋叶片110的外缘上，如图1所示。在这种情况下，叶片连接器140沿相对于旋转轴120倾斜的方向进行安装。

优选地，叶片连接器140包括连接件141，该连接件141穿过螺旋叶片110并从外部朝向旋转轴120安装。在连接件141的外圆周表面上形成螺纹142，螺纹142可形成于连接件141的整个长度，但是，如图2所示，优选地形成在连接件141的长度方向的部分段中。

叶片连接器140包括与螺纹142配合的多个螺母143，并将螺旋叶片110固定到连接件141上，其作为固定螺旋叶片110至连接件141的一种方式。有时，也可采用其它方式固定，例如螺母143直接压至螺旋叶片110的表面，但最好使用如图2所示的方式，即垫圈145设置在位于螺旋叶片110表面和螺母143之间的连接件141的外圆周表面141上使用。在这种情况下，螺母143与螺纹142配合，将垫圈145向下压向螺旋叶片110的表面，使螺旋叶片110固定到连接件141上。螺母143在与螺纹142配合好之后，可整体焊接到连接件141上以防止松动，当然也可以使用焊接以外的方法。

优选地，螺母143和垫圈145安装在螺旋叶片110的两侧表面上。这种叶片连接器140具有使得螺旋叶片110的下沉和振动得以最小化的功能。

有时，除了螺母143外，还可以使用其它方法。其中，一种方法为：将具有钻孔的独立金属构件布置在螺旋叶片110的两面上，连接件141上不用形成螺纹142，而直接插入钻孔中，并将具有钻孔的金属构件压至螺旋叶片110表面上，且金属构件和连接件141之间焊接，以固定连接件141和螺旋叶片110。在螺旋叶片110由金属板制作而成的情况下，带有孔的金属构件可通过焊接固定在螺旋叶片110上。

螺旋叶片110之间通过叶片连接器140连接并且彼此支撑，这样即使螺旋叶片单元100在高速旋转时，能防止螺旋叶片110的末端发生位移或振动，并防止螺旋叶片110受到损伤。

螺旋叶片110可以用塑料材料和注塑模具制造，而不是仅使用FRP成型方法。

它可以用塑料注塑法制造，用金属压铸法制造等。在用金属制成的螺旋叶片110的情况下，最好通过焊接将其固定到旋转轴120上。

图3是本实施例的叶片连接器的另一示例的侧面图，图4是图3的叶片连接器的接合部分的放大图，图5是图3的斜面构件和垫圈的透视图。

如图3和4所示，本实施例的叶片连接器140提供了一种连接件141。连接件141必须形成为比两个叶片的安装间隔长，从而穿过大于两个如图1和图2所示的螺旋叶片110，其中螺纹142形成在螺旋叶片110的外圆周表面上。螺纹142优选地仅在与螺母143配合的部分上形成。螺纹142形成段和无螺纹段交替设置。

优选地，本实施例的叶片连接器140进一步包括斜面构件144，如图3至5所示。如图1和2所示，螺旋叶片110之间可通过叶片连接器140互相连接而不设置斜面构件144，但为了增加连接部位的可靠性，最好使用具有斜面构件144的叶片连接器140将螺旋叶片110连接起来。优选地，斜面构件144与位于螺旋叶片110的表面和垫圈145之间的连接件141的外圆周表面接合，以对螺旋叶片110的倾斜进行补偿。

斜面构件144补偿螺旋叶片110的表面，其改变其沿圆周方向的曲率半径并且倾斜设置，使垫圈145和螺母143的作用力沿朝向旋转轴120的中心并且相对于旋转轴120倾斜的方向均匀分布在叶片表面上。如图3-5所示，这样的斜面构件144是与螺旋叶片110的表面接触的部件。如图3-5所示，斜面构件144在中央部分形成有孔144a以供连接件141通过，并且具有楔形形状。对于这样的斜面构件144，由具有弹性的橡胶材料(如聚氨酯)或铝制成的斜面构件是合适的，有时可以使用塑料或铁材料制成。优选地，在斜面构件144的顶面上形成用于安装垫圈的沟槽。而为了取代斜面构件144，可在螺旋叶片110的表面上具有斜面构件形状的倾斜部分。在这种情况下，倾斜部分可以具有倾斜表面的突起形式，尤其适用于利用注射成型方法制造螺旋叶片110的情况。

垫圈145配合设置在斜面构件144之外，并且螺母143配合设置于垫圈145之外，螺母143与螺纹142啮合，并将垫圈145和斜面构件144向下压向螺旋叶片110的表面。

为了防止其松动，螺母143可以在固定后进行焊接，或在固定后损坏螺纹。有时，如图4所示，为了防止螺旋叶片110之间的连接发生松开，螺母防松销146可以接合到连接件141上。斜面构件144、垫圈145、螺母143和螺母防松销146均可安装在螺旋叶片110的两面上，但由于螺旋叶片110的变形主要在外侧，因此可仅安装在外螺旋叶片110的外表面上。

为了取代螺母防松销146，优选地，硅填料可以强制插入至接合部分，然后将该结合部分用盖子覆盖。在这里，螺母143可为尼龙嵌入螺母，例如在市场上较便宜的Nylock螺母。

此外，也可使用双螺母，但它并不能比上述螺母更能防止螺母松动。另外，通过焊接固定螺母螺栓，弯曲连接件141的尖端、损坏螺纹、在叶片边缘插入U形件，均可用于固定，但由于这些方法的利弊，可根据螺旋叶片单元的尺寸或用途进行选用。

此外，还可使用胶进行化学接合，例如Loctite牌的胶。

为了提高可靠性和强度，如果可能的话，最好使用斜面构件144，但有时可以不用斜面构件144。

实施例

图6示出叶片连接器的不同实施例的部分放大视图。

有时，替代图3-5描述的斜面构件，叶片连接器140可使用由球形表面形成的构件来形成。

也就是说，本发明的叶片连接器140提供了连接件141，其穿过两个以上螺旋叶片110并且在外圆周表面上具有螺纹142。连接件141的外圆周表面接合在所述螺旋叶片110的表面一侧的第一球形构件147。第一球形构件147的内表面与螺旋叶片110的表面接触。第一球形构件147的外表面形成外凸的凸球面。在第一球形构件147外面安装有具有凹球面的第二球形构件148。其中，凹球面与凸球面相配合，补偿了螺旋叶片110的表面的坡度，使垫圈145和螺母143沿朝向旋转轴120的中心并且相对于旋转轴120倾斜的方向向螺旋叶片110表面均匀施力。凹球面和凸球面的设置位置可互换。本实施例的叶片连接器140，在第二球形构件148的外面设置垫圈145，其与连接件141的圆周表面和螺母143连接，螺母143与螺纹142接合，然后朝向螺旋叶片110的表面按下第一和第二球形构件147、148和垫圈145。

其余部分与图3-5的描述相同。

图7是使用根据本发明的螺旋叶片单元的风力发电机的侧视图。

图7所示的风力发电机200包括本发明的螺旋叶片单元100。螺旋叶片单元100被安装成能够围绕中心的旋转轴120旋转，旋转轴120水平布置且两端安装在支撑架150上。

发电机160安装于旋转轴120的一端，旋转轴120的另一端安装有转速计170。优选地，制动器172也安装在旋转轴120的另一端上，这样即使在风力很强的情况下，旋转轴120也不超过设定转速。如果叶片旋转过快，叶片和其他部件可能会损坏。

有时，如果需要检查或维修螺旋叶片单元100，制动器用于停止螺旋叶片单元100的旋转。在这里，发电机160和制动器可以交换它们的安装位置。在某些情况下，发电机160和制动器可以安装在同一侧。

垂直轴182可旋转地安装到支架180，安装支撑架150以使安装架150接合垂直轴182并且沿垂直轴182转动。这种支撑架150水平地和可旋转地支撑螺旋叶片单元100的两端。

更具体地说，支撑架150包括：从旋转轴120的一端向下延伸的第一框架单元151，从旋转轴120的另一端倾斜向下延伸并且与第一框架单元151汇合的第二框架单元153，以及一端延伸至垂直轴182上的第一轴结合部156并且另一端与第一和第二框架元素151、153的汇合部分连接的第三框架单元155。

优选地，在第二框架单元153的两端之间安装有第二轴接合部158，其与垂直轴182连接，并由通过第一轴接合部156并向上延伸的垂直轴182支撑。

在这种情况下，与第一和第二框架单元151、153的汇合部分由垂直轴182可转动地支撑相比，能够更稳定并且更能承受强风。

因此，在螺旋叶片单元100被支撑在支撑架150中并能够绕作为中心的旋转轴120转动的情况下，本实施例的螺旋叶片单元100可以以垂直轴182作为旋转中心而根据风的方向水平旋转。

如图7所示的情况，当风沿箭头方向运动时，螺旋叶片单元100围绕旋转轴120为中心旋转并且操作发电机160产生电。旋转轴120的转动数被转速计170中测量并显示在屏幕上。利用转速计170中测量的数据和发电量来根据风力计算发电量，从而可管理发电机160。

当风向变化，螺旋叶片110的左右翼之间产生非平衡的风力，然后相应的螺旋叶片110以垂直轴182为中心旋转，使左、右两侧的螺旋叶片110的力量得以平衡。

因此，本发明的螺旋叶片单元100在支撑架150支撑下，沿吹风方向以垂直轴182作为中心自动转动。

图8是用于说明使用金属板制造螺旋叶片的示例的图。

有时，金属板如铁板、马口铁、各种合金板、铝板等，被切割形成平面板110a，如图8a所示，沿折叠线113弯曲，折叠线113由交替的长和短划线表示，然后弯曲多次从而具有特定的间隔角，以形成螺旋叶片110，如图8b所示。这个平面板110a包括在圆中限定的叶片区域，叶片区域定义为从圆心到圆的边缘延伸的曲线以及从中心到圆周的交汇点的径向延伸的直线，并将圆分成转子叶片区域和去除区域。本实施例的平面板110a包括曲线部分和直线部分，其限定布置成半圆形状的叶片区域的边界。平面板110a的形状为，在半圆的中心的一侧径部从半圆沿J形曲线切除半圆的一部分的形状。

当螺旋叶片110用金属板制成时，可将没有螺纹142的连接件141焊接固定在螺旋叶片110上，以将螺旋叶片110连接起来。在这种情况下，可在螺旋叶片110上形成用于焊接的厚部位，并且连接件141直接焊接，或者使用图1和2所示的带孔的金属构件。

图9和10是用于解释图8的变化的图。

而且，有时候，螺旋叶片110可以由如图9所示的金属板制造，在具有螺旋叶片形状的模具的表面上使用滚筒来使其弯曲或变形，如图8a所示的平面板110a的形状的板切口。

螺旋叶片110用钢板等金属板制造时，实心钢棒可用于旋转轴，但使用空心管时振动好，并可减轻重量。

优选地，金属板制成的螺旋叶片110通过焊接固定在旋转轴的外周面上，但有时可根据情况使用铆接或螺栓。有时，通过将螺旋叶片的一部分以特定长度焊接到金属旋转轴外周面，来制成金属旋转轴座，然后通过焊接、螺栓连接、铆接等方法组装剩余的螺旋叶片110。

由于金属容易焊接，螺旋叶片110的部件可以预先制造，然后通过焊接等方法将各部件拼接成期望形状的螺旋叶片110。

由如钢等金属制成的螺旋叶片110使用薄板，但由于螺旋叶片110越大，叶片强度越高，其厚度必须增加。如果厚度变大，螺旋叶片110的重量可能变得大于预设要求。在这种情况下，通过弯曲具有孔115的金属板制成如图10所示的具有孔115的螺旋叶片110，具有孔115的金属板被多次切割成平面板110a的形状。除了圆形外，所述孔115可形成椭圆形、三角形、矩形等。

如图10所示，具有孔115的金属板制成的螺旋叶片110，可以优选通过在前侧或前后侧覆盖和附着薄膜材料或使用线缝合来阻挡孔115后使用。或者，可以将薄膜材料放在使用具有孔115的金属板制成的螺旋叶片110的表面上来阻挡孔115，或者可以通过用比金属轻的材料来堵塞孔115。

此外，在强风区域，可以将螺旋叶片110的孔115打开。

图11是用于解释转子叶片(叶片单元)的另一实施例的透视图，图12是图11的转子叶片的前视图。

有时，如图11和图12所示，具有螺旋叶片110形状的框架111围绕旋转轴120安装，并在框架111中安装膜构件116，膜构件116可由织物、涂有树脂的织物、毡、浸渍或涂覆树脂的毡、人造皮等来形成，并使转子叶片110安装在旋转轴120。膜构件116可通过缝合周边至框架111来连接。在安装膜构件116之前先安装网状材料，并且膜构件116可安装在网状材料的外部。在膜部件116中可预先形成孔，再缝制到框架111上，并且可以通过孔连接到框架111上。膜部件116的缝合和连接不仅可沿外圆周进行，而且还要沿着内部区域进行，以尽量减少膜构件116的起伏，并形成平滑的螺旋表面。在这种情况下，螺旋叶片110的重量可以大大降低，而且成本也非常便宜。对于膜构件116，可以使用各种具有韧性的材料。例如，可用于帆船帆的织物。用于安装膜部件116的框架111可以由各种材料构成，并且可以将分开的部件组装来制造。

通过与设置在围绕旋转轴120的圆周方向上的环形部件190的互连来增加螺旋叶片110的强度。环形部件190优选地连接到螺旋叶片110的外部，如图10和11所示。如果安装了环形部件190，则每个螺旋叶片110的振动和施加在每个螺旋叶片110上的重量均得以更均匀分布。

这样的环形部件190形成叶片连接器，以作为连接螺旋叶片的连接件。另外，在上述实施例中，在螺旋叶片110的周边处可形成环形构件接合部分，其中环形部件190可接合以连接螺旋叶片110。可使用带螺旋扣(turn buckle)的环形部件190来调节直径。在这种情况下，环形构件接合部分或螺旋扣成为固定方式。使用环形部件190的连接器可以与上述实施例中描述的线性连接部件形式的叶片连接器一起安装，或单独安装。

当螺旋叶片110越来越大时，用于支撑螺旋叶片110的叶片连接器的数量将会很大。

在图11和图12所示状态中，螺旋叶片110使用上述叶片连接器140相互连接。

在弱风区域，可以不安装任何叶片连接器。

图13是用于说明叶片连接器的部分侧面图。

有时，在连接件141的外圆周表面形成环形槽141a，并在环形槽141a中安装环形部件149，以防止螺旋叶片110的振动。在这里，环形槽141a和环形部件149可以仅安装螺旋叶片110外侧，或或者安装于螺旋叶片110的内外两侧。对于环形部件149，可以为止动环或单侧侧裂环。对于连接件141，可以为具有矩形、六角形、八角形截面的杆件以及具有圆形截面的圆杆。

其余部分与上面描述的相同。

图14是示出螺旋叶片的变化的透视图。

中型/大型风力发电机采用规则翼形叶片，通过改变叶片的俯仰角(pitchangle)，以在紧急停车的情况下减少风阻力，但螺旋叶片不能使用这种方法。

此外，由于在应用本发明中螺旋叶片110的情况下，风吹的面积比常规的翼形叶片大得多，如果风力强劲，就会产生大的力。

发明人发现，当螺旋叶片110的尺寸很小时，即使在安装、修理等风吹时也很容易停止旋转或降低转速，但中、大尺寸的情况下很难阻止旋转或降低转速。

为了降低螺旋叶片110的风阻，如图14所示，发明人建议拆卸螺旋叶片110的后部并安装用于减小风阻的排气孔117。如果安装用于减小风阻的排气孔117，即使螺旋叶片单元100在中、大尺度情况下，必要时螺旋叶片单元100也很容易被停止或降低转速。

在图14的螺旋叶片110中，在形成将要固定到旋转轴的根部的中央部分的边缘是直线，但也可以形成螺旋，如图15所示。

其余部分与上面描述的相同。

图15和16是显示螺旋叶片单元的另一个变化的透视图和侧面视图。

有时，在图14所示的螺旋叶片110中，如果固定在旋转轴120上的部分围绕旋转轴120以螺旋形方式设置，那么螺旋叶片110固定到旋转轴120的根部会产生由风带来的转矩。对于中、大尺度的螺旋叶片110，其影响更大。

另一方面，在旋转轴120比较长的的情况下，在旋转轴120的两端会产生摆动或振动，从而使旋转很难使大于400rmp，此时螺旋叶片110很难平衡，即使在两端使用固定轴，由于在长轴处的振动也会导致轴承寿命缩短。考虑到振动、平衡、旋转限制增加等，需要减少旋转轴120的长度。

根据实施例，通过除去螺旋叶片110的后部部分，如图15和图16所示，可大大减少旋转轴120的长度，并且旋转轴120过长导致的所有问题都得以解决。

如果本实施例描述的螺旋叶片110中，参照图8a，螺旋叶片的展开后的平面外形为：从图8a所示的平面板的形状除去靠近半圆中心的部分的形状，其中在边缘半圆的部分径部从中心沿J形曲线被除去。

并且，在螺旋叶片110的外部尖端的边缘具有被移除部分的形状，并尽可能保持大角度或圆形，并防止与其他物体碰撞造成损害。

其余部分与前一个实施例中描述的相同。

本发明可用于制造适于风力发电的螺旋叶片单元。根据本发明的螺旋叶片单元可用于水力发电。

Claims (17)

1.一种螺旋叶片单元，其特征在于，包括：

旋转轴；以及

螺旋叶片，每个螺旋叶片的根部固定在旋转轴的外圆周表面上，

其中，各螺旋叶片通过叶片连接器彼此连接。

2.根据权利要求1所述的螺旋叶片单元，其特征在于，叶片连接器包括穿过螺旋叶片并朝向旋转轴安装的连接件，其被配置为在沿相对于旋转轴倾斜的方向上通过连接螺旋叶片的外边缘而起支撑作用；或者包括互连到螺旋叶片的外边缘的环形部件。

3.根据权利要求1所述的螺旋叶片单元，其特征在于，叶片连接器包括：

连接件，其外圆周表面上形成有螺纹；

垫圈，接合连接件的外圆周表面；以及

多个螺母，接合螺纹，压至螺旋叶片的表面以将螺旋叶片固定至连接件上，

或者，

包括形成有环形槽的连接件以及与环形槽接合并防止螺旋叶片振动的环形部件。

4.根据权利要求3所述的螺旋叶片单元，其特征在于，叶片连接器还包括斜面构件，其接合位于螺旋叶片表面和螺母之间的连接件的外圆周表面，并补偿螺旋叶片的倾斜。

5.根据权利要求3所述的螺旋叶片单元，其特征在于，叶片连接器进一步包括：

第一球形构件，其接合在位于螺旋叶片表面和螺母之间的连接件的外圆周表面上，其外表面形成有凸球面或凹球面；以及

第二球形构件，其接合在连接件的外周周表面上，设置在第一球形构件外侧，其内表面上形成有与第一球形构件的凸球面或凹球面接合的凹球面或凸球面。

6.根据权利要求1所述的螺旋叶片单元，其特征在于，螺旋叶片的平面图形状为，在半圆的中心的一侧径部从半圆沿J形曲线切除半圆的一部分的形状；或者将靠近半圆中心的一部分从切除的形状中去除以在螺旋叶片单元的后部形成排气孔的形状。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的螺旋叶片单元，其特征在于，螺旋叶片通过以下任一种方法制造：以FRP为原料的FRP模具成型法，塑料的注射成型方法，金属压铸制作方法，对金属板进行弯曲加工，在叶片状的框架上安装膜构件，对带孔的金属板进行弯曲加工，用膜构件包围对带孔的金属板进行弯曲加工制造的产品的外表面或者使用比金属板轻的材料阻挡孔，在通过弯曲带孔的金属板制造的产品的表面上形成阻挡孔的膜，以及通过焊接叶片制造。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的螺旋叶片单元，其特征在于，叶片连接器包括环形部件，其沿围绕旋转轴的圆周方向设置并与螺旋叶片互连。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的螺旋叶片单元，其特征在于，螺母和通过螺母压向螺旋叶片的表面的部件设置在螺旋叶片的两个表面上。

10.一种风力发电机，其特征在于，包括：

权利要求1至6中任一项所述的螺旋叶片单元；

支撑架，水平地和可旋转地支撑螺旋叶片单元的旋转轴的两端，并安装为围绕垂直轴旋转；以及

发电机，接合旋转轴并发电。

11.根据权利要求10所述的风力发电机，其特征在于，支撑架包括：

从旋转轴的一端向下延伸的第一框架单元，

从旋转轴的另一端向下倾斜延伸并且与第一框架单元汇合的第二框架单元，以及

具有第一轴接合部的第三框架单元，其从第一框架单元和第二框架单元的汇合部向垂直轴延伸并接合垂直轴的外圆周表面。

12.根据权利要求11所述的风力发电机，其特征在于，在第二框架单元的两端之间安装有第二轴接合部，其与穿过第一轴接合部并向上延伸的垂直轴接合，并由垂直轴支撑。

13.一种叶片连接器，用于间隔设置的螺旋叶片的互连，其特征在于，所述叶片连接器包括：

连接件，用于连接螺旋叶片；

多个固定件，其接合到所述连接件的外圆周表面，并且将要互连到连接件的螺旋叶片固定。

14.根据权利要求13所述的叶片连接器，其特征在于，在连接件的外圆周表面上形成有螺纹，固定件包括与螺纹配合的螺母；或者

在连接件的外圆周表面上形成有环形槽，固定件包括与环形槽接合并防止螺旋叶片振动的环形部件。

15.根据权利要求14所述的叶片连接器，其特征在于，还包括斜面构件，其接合位于螺旋叶片表面和螺母之间的连接件的外圆周表面，并补偿螺旋叶片的倾斜。

16.根据权利要求14所述的叶片连接器，其特征在于，还包括：

第一球形构件，其接合在位于螺旋叶片表面和螺母之间的连接件的外圆周表面上，并在外表面形成有凸球面或凹球面；以及

第二球形构件，其接合在连接件的外周周表面上，设置在第一球形构件外侧，其内表面上形成有与第一球形构件的凸球面或凹球面接合的凹球面或凸球面。

17.根据权利要求14所述的叶片连接器，其特征在于，连接件的外周圆表面上沿其长度方向上交替地设置有螺纹的部位和无螺纹的部位。