CN201250752Y - 风力发电机风头 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风力发电机风头，包括风头中心轮、通过中心销轴插接在风头中心轮毂上三片及三片以上的风叶，其特征是：所述风叶的外端设有销轴，所述销轴插接在起辅助支撑作用的外圈销孔中，整体风叶呈风轮状。有益效果：风力发电机可以利用微风启动。改变了传统的单臂悬梁式风叶安装结构，采用多叶片两轴支撑的风轮转动，使风叶片随着风力的大小自动调节角度，对风能利用率大幅提高，去掉了传统大、中型风力发电机使用的风叶角度变换系统，刹车系统和驱动变速系统、可以大幅度降低风力发电机的制造成本。封闭式外圈、风叶鱼刺形龙骨及两头出销设计，保证了自动调速风轮叶片整体强度及力点做功和安全运行。

Description

风力发电机风头

技术领域

本实用新型属于风力发电机，尤其涉及一种风力发电机风头。

背景技术

风能具有蕴量巨大、可以再生、分布广泛和没有污染的优点。但是由于存在密度低、不稳定和地区差异大的弱点，是利用风能做动力受到限制。风能来源于空气的流动，而空气的密度很小，因此风力的能量密度也很小，只有水力的1/816。在各种能源中，风能的含能量是极低的，给其利用带来一定的困难；由于气流瞬息万变，因此风的脉动、日变化、季变化以至年际的变化都十分明显，波动很大，极不稳定；由于地形的影响，风力的地区差异非常明显。一个邻近的区域，有利地形下的风力，往往是不利地形下的几倍甚至几十倍。传统的风力发电机多采用单级三叶片转动的结构，该结构的缺点是风能利用率低，叶片尺寸长，占用空间多，工作噪音大，需要选择具备一定风级的“风场”，能量效率差，制造及发电成本均很高。风力发电的所有环节之中，“风头的风叶”是最关键的环节之一，因为风叶是把风能直接转换为机械能，进而带动发电机旋转的的部件，它的功能优劣，决定了发电机的发电量。风叶的固定性与风速的不固定性，造成小风不能启动，风速过大时又造成“飞车”或停机。单级三叶片式风力发电机是在风叶圆周内，风的利用率很低，微风很难发电；大功率的风力发电机，风叶很太长，单臂悬梁式结构安全性较差，每套发电机平均占地面积太大；特别是上述风力发电机在一根立杆上只能安装一套，安装总成本太高。风力发电机作为重要的清洁能源设备之一在新型能源行业中虽然倍受关注但是由于上述缺点，尚不能得到快速发展和普及使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，而提供一种风力发电机风头，可以利用微风启动，改变了传统的单臂悬梁式风叶安装结构，采用多叶片两轴支撑的风轮转动，运用杠杆力点做功原理和离心力作用，使风叶片随着风力的大小自动调节角度，对风能利用率大幅提高，并去掉了传统大、中型风力发电机使用的风叶角度变换系统，刹车系统和驱动变速系统、可以大幅度降低风力发电机的制造成本。

本实用新型为实现上述目的，采用以下技术方案：一种风力发电机风头，包括风头中心轮、通过中心销轴插接在风头中心轮毂上三片及三片以上的风叶，其特征是：所述风叶的外端设有销轴，所述销轴插接在起辅助支撑作用的外圈销孔中，整体风叶呈风轮状。

所述外圈截面形状呈减小风阻的流线型。

所述外圈为全封闭式。

所述外圈与插接在风头中心轮毂上的风叶对应位置设有阶梯孔，阶梯孔中固定连接与风叶外端销轴滑动连接的轴套，所述轴套内孔圆周侧壁上设有螺旋形滑槽，滑槽内置有复位弹簧，所述风叶外端销轴的圆柱表面上设有滑键并置于轴套内孔圆周侧壁上的螺旋形坡度滑槽内。

所述风叶截面形状呈圆弧形，其表面设有呈鱼刺状龙骨，主龙骨延长部的两端是销轴。

所述外圈固定有轴套的两端螺钉连接密封盖。

本实用新型的有益效果：风力发电机可以利用微风启动，改变了传统的单臂悬梁式风叶安装结构，采用多叶片两轴支撑的风轮转动，运用杠杆力点做功原理和离心力作用，使风叶片随着风力的大小自动调节角度，对风能利用率大幅提高，当风力发电机风轮在无风时，在外圈压力弹簧作用下将风叶锁定在最大迎风角度上；风叶角度随风力大小变换使风轮稳定运转。风轮会自动达到弱风运转，强风不用刹车，提高了风能利用率。并去掉了传统大、中型风力发电机使用的风叶角度变换系统，刹车系统和驱动变速系统、可以大幅度降低风力发电机的制造成本。封闭式外圈、风叶鱼刺形龙骨及两头出销设计，保证了自动调速风轮叶片整体强度及力点做功和安全运行。

附图说明

图1本实用新型的结构示意图；

图2是图1中外圈的截面剖视图；

图3是图1中风叶的结构示意图；

图4是风叶的截面形状示意图；

图5是外圈轴套安装的局部结构示意图；

图6是风叶销轴上端头与轴套安装的剖视结构示意图；

图7是轴套中螺旋形坡度滑槽结构示意图。

具体实施方式：

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式：

如图所示，一种风力发电机风头，包括风头1中心轮毂、通过中心销轴插接在风头中心轮毂2上三片及三片以上的风叶3，所述风叶的外端设有销轴4，所述销轴插接在起辅助支撑作用的外圈5销孔6中，整体风叶呈风轮状。保证自动调速的风轮叶片整体强度和力点做功。外圈为全封闭式。所述外圈截面形状呈减小风阻的流线型，如：梯形。所述外圈与插接在风头中心轮毂上的风叶对应位置设有阶梯孔，阶梯孔中固定连接与风叶外端销轴滑动连接的轴套7，所述轴套内孔圆周侧壁上设有螺旋形坡度滑槽8，滑槽内置有复位弹簧9，如压力弹簧。所述风叶外端销轴的圆柱表面上设有滑键12并置于轴套内孔圆周侧壁上的螺旋形滑槽内，滑键既能保证风叶转动固定角度起到限位作用，又可以用以推动压力弹簧，以保证风叶复位。所述风叶截面形状呈圆弧形，其表面设有呈鱼刺状龙骨11，增强了风轮叶片强度，主龙骨延长部的两端是销轴。所述外圈固定有轴套的两端螺钉连接密封盖10，在滑槽内注满润滑油。无风时，叶片角度最小，受风力最大；来风时风轮转动，风叶轴压制弹簧起到正向压力：风速加大时，压力弹簧压力增大，风叶角度增大，当角度变到负值时，风轮转速下降。风速下降，弹簧正向弹力增加，风叶角度变小，受风力加大。风轮在往复变角运动中稳定转动。起到小风转动，大风不飞车的作用。工作原理：在无风时风力发电机风轮，在压力弹簧作用下使上述装置锁定风叶在最大迎风角度上；在有风时，风力发电机风轮转动，风叶离心力拉动风叶轴带动上述装置使弹簧受到压力，风叶沿滑槽形成变换角度，风叶增加转速。当风速加大，风叶角度转到负值时，风轮转速下降，风叶离心力减小，弹簧弹力大于离心力，风叶角度内移变到正角，增加受风面。自然风的大小会使风叶摆动始终在弹簧和滑槽作用下进行往复角度变换。风轮稳定运转，风轮会自动实现弱风运转，强风不用刹车，提高了风能利用率。由于转速是由风轮上每片叶子迎风产生的力矩所决定的，所有叶片力矩值之和越大，风轮转速就越快，在相同直径的风轮上，如果设每一片叶片产生的力矩值是1，则在风速不变的前提下，叶片越多、越窄，转速越快。实践证明，叶片数与转速是成正比。传统设计理念：以“三叶片风轮”为代表的设计理论的基础---“扫掠面积”是直升飞机螺旋桨在旋转时叶片的回转面积，是螺旋浆设计的重要参数。即“回转面积越大提升力越大”。“扫掠面积”理论：轮轴为主动、叶片为被动，然而在风力发电机中叶片是主动，轮轴为被动，上述运动理论则并不适用。以德国直径126米的“三叶片风头”为例，三叶片的总面积比两个篮球场面积还要大，直径126米的风头风叶旋转圆的总面积为12462平方米，三个风叶空间的总面积是本设计风轮旋转圆总面积的93％，三叶片的平面总面积却只占风轮旋转圆总面积的6.29％。由此看出，三叶片的风能利用率不超过6.29％，其风能利用率极低。美国人曾有一个实验得出：风力发电机的风叶越多、越宽，启动越快、但是转速越慢，风叶越少或越窄，启动越慢，但是转速越快。多年来风力发电机都无法很好解决这对矛盾。本装置解决了这个问题。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对其结构作任何形式上的限制。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型的技术方案的范围内。

Claims (6)

1、一种风力发电机风头，包括风头中心轮、通过中心销轴插接在风头中心轮毂上三片及三片以上的风叶，其特征是：所述风叶的外端设有销轴，所述销轴插接在起辅助支撑作用的外圈销孔中，整体风叶呈风轮状。

2、根据权利要求1所述的风力发电机风头，其特征是：所述外圈截面形状呈减小风阻的流线型。

3、根据权利要求1或2所述的风力发电机风头，其特征是：所述外圈为全封闭式。

4、根据权利要求3所述的风力发电机风头，其特征是：所述外圈与插接在风头中心轮毂上的风叶对应位置设有阶梯孔，阶梯孔中固定连接与风叶外端销轴滑动连接的轴套，所述轴套内孔圆周侧壁上设有螺旋形坡度滑槽，滑槽内置有复位弹簧，所述风叶外端销轴的圆柱表面上设有滑键并置于轴套内孔圆周侧壁上的螺旋形滑槽内。

5、根据权利要求1所述的风力发电机风头，其特征是：所述风叶截面形状呈圆弧形，其表面设有呈鱼刺状龙骨，主龙骨延长部的两端是销轴。

6、根据权利要求4所述的风力发电机风头。其特征是：所述外圈固定有轴套的两端螺钉连接密封盖。

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