CN112196729B - 一种风力发电机的风叶结构及其风力发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机的风叶结构，包括聚风板组合、风叶组件以及顶板和底板，所述聚风板组合中的聚风板成圆形阵列分布形成筒状，所述风叶组件贯穿的设置在聚风板组合的筒状内部，所述风叶组件包括转轴以及沿着转轴一周成阵列分布的风叶，所述风叶为弧面风叶，所述风叶从与转轴相接一侧向外逐渐变薄，所述转轴从顶板和底板的中心位置贯穿，所述聚风板的顶端和底端分别与顶板和底板固接，所述顶板和底板为圆盘状，并用上述结构组装风力发电机。本发明能够在不增加风叶下，提高风能利用率，且能减少风叶自身阻力带来的能量消耗，更高效的提高风能转化电能的效率。

Description

一种风力发电机的风叶结构及其风力发电机
技术领域
本发明涉及风力发电机技术领域，尤其涉及一种风力发电机的风叶结构及其风力发电机。
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。依据目前的风车技术，大约是每秒三米的微风速度便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染，是一种环保的能源获得方式。公知的风力发电机一般分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机，水平轴风力发电机受风向变化影响较大，一般要加装风轮转向装置才能适应风向变化，使其机械结构复杂，且有能量损耗在风轮转向过程中。而垂直轴风力发电机利用风的面积小，风能利用率低，风叶转动效果差，风叶自身阻力明显，风能转换成动能效率低。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种风力发电机的风叶结构及其风力发电机，解决了垂直轴风力发电机风能利用率低，发电效率不高，风叶自身阻力大的问题。
根据本发明提出的一种风力发电机的风叶结构，包括聚风板组合、风叶组件以及顶板和底板，所述聚风板组合中的聚风板成圆形阵列分布形成筒状，所述风叶组件贯穿的设置在聚风板组合的筒状内部，所述风叶组件包括转轴以及沿着转轴一周成阵列分布的风叶，所述风叶为弧面风叶，所述风叶从与转轴相接一侧向外逐渐变薄，所述转轴从顶板和底板的中心位置贯穿，所述聚风板的顶端和底端分别与顶板和底板固接，所述顶板和底板为圆盘状。
在本发明的一些实施例中，所述聚风板与顶板或底板固接的外边缘形成相交点，所述相交点处的顶板或底板的半径与该处的聚风板之间形成-度夹角。
在本发明的另一些实施例中，所述聚风板的个数为-个，所述风叶的个数为- 个。
在本发明的另一些实施例中，所述风叶与转轴固接的一侧顶端宽度a与底端宽度b不同，所述顶端宽度约为底端宽度的两倍，且所述风叶的内凹弧面与转轴固接的一侧边为竖直直线，而所述风叶的外凸弧面与转轴固接的一侧边为向下倾斜的直线。
在本发明的另一些实施例中，所述风叶内部为中空结构，所述风叶内部的任意一点的中空结构厚度约为该点处风叶厚度的一半。
在本发明的另一些实施例中，所述风叶上成方形阵列分布的设有若干漏风结构，所述漏风结构转动安装在风叶上，所述漏风结构只能向风叶的内凹弧面转动，且所述风叶上设有阻挡漏风结构只能达到最大转动角度的阻挡块。
在本发明的另一些实施例中，所述漏风结构包括转动板，所述风叶上设有转动板放置口，所述转动板一侧边为半圆柱侧边，且所述半圆柱侧边的顶部和底部均内嵌有一个轴承，所述转动板放置口上在转动板的半圆柱侧边安装位置设有与轴承进行插接的安装插接机构，所述转动板另一侧边与转动板放置口接触时以卡接机构接触。
在本发明的另一些实施例中，所述转动板放置口上下对称设置两个安装插接机构，所述安装插接机构包括插杆和活动槽，所述插杆上设有推拉块，所述活动槽上设有推拉块活动口，所述插杆安装在活动槽内，且所述推拉块设置在推拉块活动口内，所述插杆顶端设有轴承插头，所述推拉块的正下方的插杆上设有第一螺栓孔，而所述推拉块活动口的正下方风叶上设有与第一螺栓孔匹配的第二螺栓孔。
在本发明的另一些实施例中，所述卡接机构包括设在转动板另一侧边的第一卡口和设置在转动板放置口上与第一卡口匹配的第二卡口。
一种风力发电机，采用上述风力发电机的风叶结构组装形成的风力发电机。
本发明中，利用聚风板组合即增加了与风的接触面积，也提高风推动风叶的动能，极大的增加了风叶转动速度，而且该风叶聚风能力强，风叶在不受到风吹动时，其上的漏风结构打开，使得风叶出现若干孔洞以漏风，减少风叶受到阻力，而在风吹在风叶上时，漏风结构关闭，最大利用风能，提高了风叶利用风能效率，更高效的提高风能转化电能的效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提出的一种风力发电机的风叶结构的结构示意图。
图2为图1的中间位置剖面示意图。
图3为本发明提出的风叶的结构示意图。
图4为本发明提出的风叶上转动板的位置分布示意图。
图5为本发明提出的风叶上安装漏风结构的结构示意图。
图6为图5中A处放大示意图。
图7为本发明提出的插杆的结构示意图。
图8为本发明提出的风叶上安装漏风结构的结构示意图(漏风结构张开)。
图9为本发明提出的转动板的结构示意图。
图中：1、聚风板组合；10、聚风板；2、风叶组件；20、风叶；201、转动板；202、轴承；203、卡接机构；2031、第一卡口；2032、第二卡口；21、转轴； 3、安装插接机构；31、推拉块活动口；32、插杆；321、推拉块；322、轴承插头；323、第一螺栓孔；33、第二螺栓孔；4、阻挡块；a、顶端宽度；b、底端宽度；c、夹角。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
本发明提出的一种风力发电机的风叶结构，包括聚风板组合1、风叶组件2 以及顶板和底板，所述聚风板组合1中的聚风板10成圆形阵列分布形成筒状，所述风叶组件2贯穿的设置在聚风板组合1的筒状内部，所述风叶组件2包括转轴21以及沿着转轴21一周成阵列分布的风叶20，所述风叶20为弧面风叶，所述风叶20从与转轴21相接一侧向外逐渐变薄，所述转轴21从顶板和底板的中心位置贯穿，所述聚风板10的顶端和底端分别与顶板和底板固接，所述顶板和底板为圆盘状。
采用垂直轴风力发电机发电的缺点是，风叶20与风接触面积小，若扩大风叶20，将会增加风叶20重量，风叶20转动就会变慢，而垂直轴风力发电机却可以最大利用任意方向的风发电，采用聚风板10形成筒状，提高了风进入到风叶组件2的量，风从聚风板10吹入到风叶组件2风速会增加，等于增加了风的接触面积，而风叶却相对变小了，从而提高风能利用率。所述风叶20为弧面风叶，风吹在风叶220的内凹弧面上，对风具有聚集作用，提高风能转化成风叶 220动能，而风叶220的外凸弧面为阻挡面，风易滑到聚风板组合1外。风叶20从与转轴21相接一侧向外逐渐变薄，可以减少风叶20重量，而风叶20固定在转轴上面积较大，利于固定。
所述聚风板10与顶板或底板固接的外边缘形成相交点，所述相交点处的顶板或底板的半径与该处的聚风板10之间形成30-45度夹角c。若风从聚风板10 之间的间隙直接吹到风叶20上，将会垂直打在风叶20上，风能利用率低，而受到一定倾斜度的聚风板10阻挡，风倾斜的垂直风叶20上，使得风叶20更易转动。而30-45度夹角c的效果较佳。
所述聚风板10的个数为6-8个，所述风叶20的个数为4-8个。聚风板10 的个数为6-8个是根据实际从测试得到的较佳个数，而风叶较大时，选择数量少的好，而风叶20较小时，最好多设几组风叶20。
所述风叶20与转轴21固接的一侧顶端宽度a与底端宽度b不同，所述顶端宽度a约为底端宽度b的两倍，且所述风叶20的内凹弧面与转轴21固接的一侧边为竖直直线，而所述风叶20的外凸弧面与转轴21固接的一侧边为向下倾斜的直线。
顶端宽度a约为底端宽度b的两倍，表明风叶底部较窄，顶部较宽，风在风叶20的外凸弧面阻挡风叶20时会向下滑动，减少风的阻力。而所述风叶20的内凹弧面与转轴21固接的一侧边为竖直直线，表面整个内凹弧面为垂直面，风将在内凹弧面聚集，不会发生上移或下移。
所述风叶20内部为中空结构，所述风叶20内部的任意一点的中空结构厚度约为该点处风叶20厚度的一半。将风叶20设置成中空结构，可以减轻风叶重量，减少风叶转动动能浪费。
所述风叶20上成方形阵列分布的设有若干漏风结构，所述漏风结构转动安装在风叶20上，所述漏风结构只能向风叶20的内凹弧面转动，且所述风叶20 上设有阻挡漏风结构只能达到最大转动角度的阻挡块4。
当一些风叶20转动到无风吹动的一侧时，会受到自身转动而受到空气阻碍的阻力，这时漏风结构会受到空气阻力打开，而将空气溜掉，较少风叶20在无风吹动时的阻力，提高风能利用率，而阻挡块4能够决定漏风结构的开口最大角度。而当风吹在风叶20上时，漏风结构将会贴在风叶20上，最大利用风能。
所述漏风结构包括转动板201，所述风叶20上设有转动板放置口，所述转动板201一侧边为半圆柱侧边，且所述半圆柱侧边的顶部和底部均内嵌有一个轴承202，所述转动板放置口上在转动板201的半圆柱侧边安装位置设有与轴承202 进行插接的安装插接机构3，所述转动板201另一侧边与转动板放置口接触时以卡接机构203接触。
轴承202利于转动转动板201，且转动摩擦力很小，当风吹在风叶20上时，转动板201会被吹动贴在风叶20上，而卡接机构203将转动板201卡住，防止转动板201转动风叶20的外凸弧面的那面，导致风能无法达到最大利用。而当风叶20转到背风面，空气就会对风叶20的外凸弧面造成阻力，而空气阻力就会吹动转动板201张开，而转动板201张开后会达到最大角度(即转动板201碰到阻挡块4不在转动)，空气就会从转动板201张开的口中(转动板放置口)流出，相当于风叶20上设有若干孔洞，减少空气阻力，提高风叶20转动效率。
所述转动板放置口上下对称设置两个安装插接机构3，所述安装插接机构3 包括插杆32和活动槽，所述插杆32上设有推拉块321，所述活动槽上设有推拉块活动口31，所述插杆32安装在活动槽内，且所述推拉块321设置在推拉块活动口31内，所述插杆32顶端设有轴承插头322，所述推拉块321的正下方的插杆32上设有第一螺栓孔323，而所述推拉块活动口31的正下方风叶20上设有与第一螺栓孔323匹配的第二螺栓孔33。
若将转动板201安装在转动板放置口内，先将半圆柱侧边插入到转动板放置口一侧边，将轴承202对准安装插接机构3正上方，然后将推动推拉块321，将插杆32顶端的轴承插头322推入到轴承202内与轴承202相接，而这时第一螺栓孔323与第二螺栓孔33正好对准，然后用螺栓从第二螺栓孔33旋紧第一螺栓孔323内，将插杆32固定，防止其脱离轴承202。这样转动板201就转动安装在转动板放置口内。
所述卡接机构203包括设在转动板201另一侧边的第一卡口2031和设置在转动板放置口上与第一卡口2031匹配的第二卡口2032。第一卡口2031贴在第二卡口2032上时，将会阻止转动板201进一步转动，而转动板201可以翻转，将第一卡口2031脱离第二卡口2032。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种风力发电机的风叶结构，其特征在于：包括聚风板组合(1)、风叶组件(2)以及顶板和底板，所述聚风板组合(1)中的聚风板(10)成圆形阵列分布形成筒状，所述风叶组件(2)贯穿的设置在聚风板组合(1)的筒状内部，所述风叶组件(2)包括转轴(21)以及沿着转轴(21)一周成阵列分布的风叶(20)，所述风叶(20)为弧面风叶，所述风叶(20)从与转轴(21)相接一侧向外逐渐变薄，所述转轴(21)从顶板和底板的中心位置贯穿，所述聚风板(10)的顶端和底端分别与顶板和底板固接，所述顶板和底板为圆盘状；
所述风叶(20)与转轴(21)固接的一侧顶端宽度(a)与底端宽度(b)不同，所述顶端宽度(a)约为底端宽度(b)的两倍，且所述风叶(20)的内凹弧面与转轴(21)固接的一侧边为竖直直线，而所述风叶(20)的外凸弧面与转轴(21)固接的一侧边为向下倾斜的直线；
所述风叶(20)上成方形阵列分布的设有若干漏风结构，所述漏风结构转动安装在风叶(20)上，所述漏风结构只能向风叶(20)的内凹弧面转动，且所述风叶(20)上设有阻挡漏风结构只能达到最大转动角度的阻挡块(4)。
2.根据权利要求1所述的一种风力发电机的风叶结构，其特征在于：所述聚风板(10)与顶板或底板固接的外边缘形成相交点，所述相交点处的顶板或底板的半径与该处的聚风板(10)之间形成30-45度夹角(c)。
3.根据权利要求1或2任一项所述的一种风力发电机的风叶结构，其特征在于：所述聚风板(10)的个数为6-8个，所述风叶(20)的个数为4-8个。
4.根据权利要求1所述的一种风力发电机的风叶结构，其特征在于：所述风叶(20)内部为中空结构，所述风叶(20)内部的任意一点的中空结构厚度约为该点处风叶(20)厚度的一半。
5.根据权利要求1所述的一种风力发电机的风叶结构，其特征在于：所述漏风结构包括转动板(201)，所述风叶(20)上设有转动板放置口，所述转动板(201)一侧边为半圆柱侧边，且所述半圆柱侧边的顶部和底部均内嵌有一个轴承(202)，所述转动板放置口上在转动板(201)的半圆柱侧边安装位置设有与轴承(202)进行插接的安装插接机构(3)，所述转动板(201)另一侧边与转动板放置口接触时以卡接机构(203)接触。
6.根据权利要求5所述的一种风力发电机的风叶结构，其特征在于：所述转动板放置口上下对称设置两个安装插接机构(3)，所述安装插接机构(3)包括插杆(32)和活动槽，所述插杆(32)上设有推拉块(321)，所述活动槽上设有推拉块活动口(31)，所述插杆(32)安装在活动槽内，且所述推拉块(321)设置在推拉块活动口(31)内，所述插杆(32)顶端设有轴承插头(322)，所述推拉块(321)的正下方的插杆(32)上设有第一螺栓孔(323)，而所述推拉块活动口(31)的正下方风叶(20)上设有与第一螺栓孔(323)匹配的第二螺栓孔(33)。
7.根据权利要求5所述的一种风力发电机的风叶结构，其特征在于：所述卡接机构(203)包括设在转动板(201)另一侧边的第一卡口(2031)和设置在转动板放置口上与第一卡口(2031)匹配的第二卡口(2032)。
8.一种风力发电机，其特征在于：采用权利要求1-7中任一项所述风力发电机的风叶结构组装形成的风力发电机。
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CN2723722Y (zh) * 2004-07-30 2005-09-07 李连仲 风力发动机

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Denomination of invention: A wind blade structure of wind turbine and its wind turbine

Effective date of registration: 20220630

Granted publication date: 20220111

Pledgee: Huishang Bank Co.,Ltd. Hefei Xiyou road sub branch

Pledgor: ANHUI EYANG NEW ENERGY TECHNOLOGY CO.,LTD.

Registration number: Y2022980009600