CN1807880A - 风力发电机新型风叶结构 - Google Patents

Abstract

本发明属风力发电设备技术领域，具体为一种垂直轴式风力发电机的叶片结构。该风叶由2－4个叶片安装在发电机旋转轴上组成，其中，叶片的正面为凸面，背面为凹面，每个叶片框架中间设有一个或多个片条做成的耗风门，耗风门与叶片框架之间由弹簧片连接，其两面分别设有弹力强度不同的弹簧(片)。有本叶片组成的风力发电机，对于大小不同的自然风，能自动调节转速，使输出的电压比较平衡。

Description

风力发电机新型风叶结构

技术领域

本发明属风力发电设备技术领域，具体涉及一种风力发电机用的风叶结构。

背景技术

垂直(竖)轴式风力发电机是利用自然界中的风能使之转化为电能的发电装置，风大、风小都能发电，且任何方向吹来的风都能使风叶转动而发电。目前，市场上的垂直轴式和水平轴式风力发电机发电的电压都随风能的大小变化增大或减小，输出的电压就不稳定。当风速较小时，垂直轴式和水平轴式风叶轮转动较慢，而当风速较大时，风叶轮转动很快，这样发出的电压就相差很大。所以这二种风力发电机都要安装一套复杂的控制风速的调节器，这样会严重影响风能的利用。这是因为安装了控制风速的调节器，增加了风力发电机的负荷，降低了风能的发电效率。特别是风速很小时就不能发电。所以目前世界上垂直轴式风力发电机使用很少，而水平轴式螺旋桨风力发电机使用中也存在上述问题。

发明人设计的《风力发电机自然风定向风叶结构》(专利号：ZL03231399.3)和《螺旋浆风力发电机风叶结构》(专利号：ZL200420081013.8)仍存在某些不足，需加以改进。

发明内容

本发明的目的在于提出一种能自动调节迎风截面即转速、因而使输出电压比较稳定的垂直轴式风力发电机新型风叶结构。

本发明提出的垂直轴式风力发电机风叶结构，为凹凸型风叶迎风截面自动调节的结构形式，是发明人上述专利的改进设计。

其结构如图1-图3所示。由2-4个叶片等角度组装于发电机的旋转轴上构成。其中，每个叶片纵向为长方形，横向截面为弧线形，形成正面为凸面，背面为凹面；每个叶片框架1中设有一个或多个(如2-8个)片条组成的耗风门2，每扇耗风门2与叶片框架1之间由弹簧片连接，其中，在叶片框架的正面(凸面)与耗风门之间为凸面弹簧片连接，叶片框架的反面(凹面)与耗风门之间为凹面弹簧片连接，凸面弹簧片的弹力远远大于凹面弹簧片的弹力，一般可为2-10倍。单扇耗风门或多扇耗风门组成叶片的叶面，风力发电机的其它部件的结构与通常的垂直轴式风力发电机相关部件基本相同，但没有复杂的控制风速的调节机构和调向系统。

本发明是充分利用了弹性耗风门(即百叶窗)风叶结构原理而设计。其工作过程如下：

当来自任何方向的风吹向风叶时，凸面上的耗风门(百叶窗)2便被吹开(因为此时凸面上的弹簧3不起作用，而其反面的弹簧片4较薄，弹性不大，耗风门2就容易被风吹开)，风从被吹开的凸面耗风门中穿过一部分，而凹面的耗风门2不能被吹开(因为反面弹簧4不起作用，而其正面的弹簧3较厚，弹性很大，故耗风门2不容易被吹开)，这样风就吹动凹面的风叶转动。通过转轴5旋转使大齿轮9也跟着转动，从而带动小齿轮快速转动，由于小齿轮10装在发电机8上，推动了发电机8发电工作。

当吹来的风较大时，凸面风叶上的耗风门2就开得很大，漏出的风能就很多，而凹面的耗风多扇门2就被吹开，虽然很小，但是有漏风，风机转的速度就较大一些。

当吹来的风很大时，凸面风叶上的耗风门2就开得最大，漏出的风能就最多，而凹面的耗风门2就被吹开得稍大，漏风多一些，风机转的速度就稍大一些。

当吹来的风较小时，凸面风叶上的耗风门2就开得较小，漏出的风能就较小一些，而凹面的耗风多扇门2不能被吹开，风机转的速度就稍大一些。

这样，耗风门2就起到了自动调节风能吹动风机转动的速度，发电机发出的电力就较为稳定。

如图所示，凹面风叶上迎风一面的弹簧4较弱，正面的弹簧3则较强。

新型风叶转动结构的核心在于风叶上设计了多扇耗风门(百叶窗)2以及强弹力的凸面弹簧3和弱弹力的凹面弹簧4的组合结构形式，使弱风(1.5级)及强风(11级)风能更有效的被利用。其优点如下：

1、风力发电设备结构紧凑，制造规格可大可小，不同功率规格的发电设备在微风(1.5级)状态下就能旋转发电工作，在强风(11级)情况下也能连续工作。而一般垂直轴式和水平轴式风力发电设备需要三级以上风能才能吹动风叶旋转而工作，当八级风以上风力发电机就停止工作，以便防止发电机被烧坏。所以本发明的风力发电设备具有适用风力范围广，发电时间效力长的重要优势。

2、与同等功率的风力发电设备相比，使用本风叶结构风力发电设备，制造成本低廉，实用效率高、拆装方便、适用范围广、不需要定向风力场。

3、由于本发明风叶结构特殊，它可倒放或者水平放置于流水中，利用瀑布、小溪、小河或大河边的急流发电，也可将本发电设备置于海平面里，利用海浪或者海浪的波涛发电。

综上所述，本发明的风力发电设备应用范围极广，无论海岛、海岸线、渔船、山区、平原等等，凡是有1.5级以上的风能的地区多可利用发电。本设计原理也适用于水平轴式螺旋桨风力发电机的风叶结构，即称为螺旋浆耗风多叶窗式风叶新结构。

附图说明

图1为本风叶结构的立体结构图。

图2为本风叶结构的俯视图。

图3为本风叶结构的正视简图。

图中标号：1为风叶框架，2为耗风门，3为凸面弹簧(片)，4为凹面弹簧(片)，5为转轴，6为上固定轴承支架，7为整件支架，8为发电机，9为大齿轮，10为小齿轮，11为下固定轴承支架。

具体实施方式

根据风力发电机周围环境而定需发电的大小及其风叶的尺寸。例如，每叶叶片为150cm，宽为80cm，横截面为弧线型，每个叶片上设有3-6个耗风门2，同样大小，在叶片中均匀布置。凸面上的弹簧片3为强力，是凹凸弹簧片4的4-8倍。耗风门2的面积与风叶框架1的面积为配合型比较好。叶片共有2-4个，等角度安装于发电机转轴5上，转轴5通过上轴承支架6和下轴承支架11固定于整体支架7上，转轴5的下部设有一个大齿轮9。该大齿轮9与一个小齿轮10啮合，小齿轮10带动发电机8，从而使风叶1的转动带动发电机工作。

Claims (2)

1、一种垂直轴式风力发电机的风叶结构，由2-4个叶片等角度安装于发电机的旋转轴上组成，其特征在于每个叶片纵向为长方形，横向截面为弧线型，形成正面为凸面，背面为凹面；每个叶片框架中设有一个或多个片条组成的耗风门，耗风门与叶片框架之间有弹簧片连接，其中，在叶片框架的正面与耗风门之间设有凸面弹簧片，叶片框架的反面与耗风门之间设有凹面弹簧片，凸面弹簧片的弹力远远大于凹面弹簧片的弹力。

2、根据权利要求1所述的风叶结构，其特征在于所述叶片的叶面由单个耗风门或多个耗风门组成。