CN203383983U - 一种水平轴风力发电风车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种风力发电风车，尤其涉及一种水平轴风力发电风车，具体包括水平设置的旋转主轴，与所述旋转主轴连接、能在风能驱动下带动旋转主轴转动的风叶组件，所述风叶组件包括：用于接受风力的多个叶片，每个叶片在其长度方向平行于所述旋转主轴设置，每个叶片上均连接有叶片转轴，所述叶片转轴平行于旋转主轴设置；用于固定上述叶片的固定架，该固定架与旋转主轴连接、并位于所述旋转主轴与叶片之间；每个所述叶片转轴的两端均转动连接在固定架上，且所述叶片转轴与叶片的连接部位偏离叶片的端部设置。与现有技术相比，本实用新型水平轴风力发电风车无需门槛风速、发电效率高且适用于不同工作环境。

Description

一种水平轴风力发电风车

技术领域

本实用新型涉及风电设备技术领域，更具体地说，涉及一种水平轴风力发电风车。

背景技术

风力发电，至今已成为世界上能源供应的重要分支，而且所占比例会逐渐增加，现在普遍使用风车收集风能，将其转化为电能使用。通常，风力发电机根据旋转轴相对地面的方向分为水平型风力方式和垂直型风力方式。水平型风力方式是指作为转子的风车旋转轴是平行于地面设置，相对于地面做水平旋转；垂直型风力方式是指作为转子的风车旋转轴是垂直于地面设置，相对于地面做垂直旋转。垂直型风力方式具有运行于风向无关的优点，因此多设置利用在沙漠、平原等地，其还具有无需设置风力追踪装置，系统价格相对低廉，但是，垂直型风力方式与水平型风力方式相比，具有效率较低的缺点。现如今，风能发电行业主要还是使用水平轴风力发电技术，占主流的是水平轴三叶风机，并已遍布世界各地，但是其体积庞大、耗资巨大、效率不高、易出现故障且维修困难。一台兆瓦级的风电机组部分约花费800～1000万，若要并网，开销更大；此外风雪、砂石、雷电、巨鸟等都会对风车造成威胁，因风车叶片由树脂和纤维组成，在紫外线辐射下，树脂易老化，在风车叶片中添加抗老化剂也只能稍微延缓寿命，另外，在运转时，叶片前沿（又叫叶脊）线速度很高，仅低于声速，因此在风砂条件下，叶脊易磨损、开裂，雷电打击会引发叶片穿孔、裂缝、内燃等故障，但由于叶片体积庞大，维修非常困难，且维修极不方便。而我国风力资源丰富的地区大多远离经济发达、人口稠密地区，所以上述地区适宜建设中小型风电机组。

申请号为CN201110052995.2（公布号为CN102141010）的中国专利申请《水平型风力发电机》公开一种水平型风力发电机，其包括与水平轴结合的、能够随风旋转的旋转体，该旋转体包括与具有圆筒形状的主体部，主体部内设置与水平轴结合的旋转轴，沿着主体部的外周按规定间距突出形成的支撑部，及与支撑部一侧结合、能够根据风的作用而展开和折叠的叶片部，配置在主体部的上下位置的风向引导部。该申请公开的旋转体（相对于风车）在旋转的时候，需要特别设置一个风向引导部才能很顺利地将风向导入叶片及主体部内，如无该风向引导部，则整个旋转体无法迎风旋转，叶片也无法展开，并且风向引导部是突出于主体部外的，在风力较大及风沙、海风腐蚀等环境恶劣的情况下，容易损坏，并且需要额外增加风向引导部的结构成本，另外，该结构的旋转体较为笨重，不适宜制成体积庞大的发电机。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对技术现状提供一种不需门槛风速、无需添加风向引导装置、发电效率高且适用于不同工作环境的水平轴风力发电风车。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种水平轴风力发电风车，包括水平设置的旋转主轴，与所述旋转主轴连接、能在风能驱动下带动旋转主轴转动的风叶组件，其特征在于：所述风叶组件包括：

用于接受风力的多个叶片，每个叶片在其长度方向平行于所述旋转主轴设置，每个叶片上均连接有叶片转轴，所述叶片转轴平行于旋转主轴设置；

用于固定上述叶片的固定架，该固定架与旋转主轴连接、并位于所述旋转主轴与叶片之间；

每个所述叶片转轴的两端均转动连接在固定架上，且所述叶片转轴与叶片的连接部位偏离叶片的端部设置。

作为改进，所述叶片的四周均设有折边，折边的设置增强了迎风效果，使得在同样风力下能对风叶组件产生更大的推力。

作为改进，该水平轴风力发电风车还包括一支撑轴，转动设置在该支撑轴外的轴套，所述旋转主轴通过连接架与所述轴套连接。

优选的，所述旋转主轴的一端固定在所述连接架上，所述风叶组件设置在旋转主轴的另一端，且位于所述轴套迎风面的后侧。

优选的，所述旋转主轴的中部固定在所述连接架上，所述旋转主轴两端分别连接有一组所述风叶组件，这两组风叶组件同轴对称设置在轴套两侧。

作为改进，所述轴套上方设置有一套对风装置。

优选的，所述对风装置包括：内部设有电机的单输出轴涡轮箱，与涡轮箱输出轴连接的联轴器支架和对风板，所述对风板安装在一个呈L型的管状元件上，该管状元件连接在联轴器支架上，所述对风装置安装好后，所述对风板高于风叶组件的圆周切线。

作为改进，该水平轴风力发电风车还包括风速测定装置，所述风速测定装置与控制电路连接，所述控制电路与涡轮箱内的电机连接；当风速测定装置检测到的风速大于控制电路预先设置的第一阈值时，控制电路输出控制信号给涡轮箱内的电机，使对风板转动90°从而使对风板方向与叶片长边方向平行；当风速测定装置检测到的风速小于控制电路预先设置的第二阈值并保持一段时间后，控制电路输出控制信号给涡轮箱内的电机，使对风板再次转动90°从而使对风板方向与叶片长边方向垂直。

作为改进，所述固定架上设置有用于对叶片转动后对叶片起缓冲作用的阻尼元件。

优选的，所述固定架包括：多根第一固定杆和多根第二固定杆；所述第一固定杆的第一端均与旋转主轴连接，所述第一固定杆的第二端向外发散设置，所述第一固定杆的第二端通过连接单元与叶片转轴连接；多根第二固定杆的两端分别通过所述连接单元相互连接后大致呈圆形，所述阻尼元件设置在所述连接单元上。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：由于本风力发电风车采用水平轴，使得叶片因重力作用自动落下，以得到正向来风的吹动，无需添加风向引导装置，省去了风帆摆动所需的动能消耗，只需小风速而不需要一个门槛风速即可转动，且提高了发电效率；叶片四周设有折边，增强了迎风效果，可在同样风力下产生更大的推力；本风力发电风车体积比三叶水平轴风车小很多，从而其适用范围更广，并适用于不同工作环境，且使用方便、安全。

附图说明

图1为实施例1结构示意图；

图2为实施例1正面视图，B为单输出轴涡轮箱的剖视图；

图3为图2中风叶组件的A向视图；

图4为实施例2的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。

实施例1

图1至图3为本实施例水平轴风力发电风车，包括水平设置的旋转主轴1和与旋转主轴1连接的风叶组件2，风叶组件2能在风能驱动下带动旋转主轴1转动，风叶组件2具体包括：用于接受风力的多个叶片21和用于固定叶片21的固定架。每个叶片21在其长度方向平行于旋转主轴1设置，每个叶片21上均连接有叶片转轴22，叶片转轴22也平行于旋转主轴1设置。固定架与旋转主轴1连接、并位于旋转主轴1与叶片21之间，固定架上设置有用于对叶片21转动后对叶片21起缓冲作用的阻尼元件7，因此，叶片21转动后不会对固定架产生较大的冲击力。固定架具体包括：多根第一固定杆81和多根第二固定杆82；第一固定杆81的第一端均与旋转主轴1连接，而第一固定杆81的第二端向外发散设置，每根第一固定杆81的第二端均通过连接单元9与叶片转轴22连接；多根第二固定杆82的两端分别通过连接单元9相互连接后大致呈圆形，阻尼元件7设置在连接单元9上。每个叶片转轴22的两端均转动连接在连接单元9上，连接单元9固定在固定架上，且叶片转轴22与叶片21的连接部位偏离叶片21的端部设置。

进一步改进本实施例中的水平轴风力发电风车，叶片21的四周设有折边，增强了迎风效果，使得在同样风力下能产生更大的推力；该水平轴风力发电风车还包括一支撑轴3和轴套4。轴套4转动设置在支撑轴3外，旋转主轴1通过连接架5与轴套4连接，旋转主轴1的中部固定在连接架5上，连接架5固定在轴套4外，旋转主轴1两端分别连接有一组风叶组件2，这两组风叶组件2同轴对称设置在轴套4两侧。

因两个风力发电风车同轴设置，且旋转主轴1处在轴套4的中心线上，使得风力发电风车本身没有对风功能，因此，为了获得对风功能，可在轴套4上方设置有一套对风装置6，具体包括：内部设有电机的单输出轴涡轮箱61，与涡轮箱输出轴62连接的联轴器支架63和对风板64，对风板64安装在一个呈L型的管状元件65上，该管状元件65连接在联轴器支架63上。对风装置6安装好后，对风板64高于风叶组件2的圆周切线，这样，当对风板64转动时，对风板64就不会与风车的上沿接触。

该水平轴风力发电风车还包括风速测定装置，风速测定装置与控制电路连接，控制电路与单输出轴涡轮箱61内的电机连接；当风速测定装置检测到的风速大于控制电路预先设置的第一阈值时，控制电路输出控制信号给单输出轴涡轮箱61内的电机，使对风板64转动90°从而使对风板64方向与叶片21长边方向平行，这样，当大风吹来时，对风板64和各个风叶21都是以自己的最小端面对准风向；当风速测定装置检测到的风速小于控制电路预先设置的第二阈值并保持一段时间后，控制电路输出控制信号给单输出轴涡轮箱61内的电机，使对风板64再次转动90°从而使对风板64方向与叶片21长边方向垂直。

至于动力输出装置部分，发电机的重量可以由轴套4承担，集电环可以设置在连接架5中，并与旋转主轴接触即可。

本实施例中的水平轴风力发电风车整体结构较为轻巧，所有部件均可采用不锈钢材质制成，所以在抗老化、抗风沙、抗雷击等方面都得以较好的解决，更适合恶劣的环境；由于采用上述结构的叶片组件，使得该风车的体积比常见的三叶水平轴风车要小得多，因此其适用范围更广，例如可直接安装在广告牌的立柱上，以对广告牌供电。本实施例的水平轴风力发电风车以最小的迎风面对准风向，适用于记录风速过高（超过40m/s）的地区。

实施例2

图4为本实施例水平轴风力发电风车，与实施例1不同的是，旋转主轴1的一端固定在连接架5上，而风叶组件2设置在旋转主轴1的另一端，且位于轴套4迎风面的后侧。本实施例的风车适用于风速记录小于30m/s的地区。

本实施例中，可以无需设置对风装置6，因为其本身就具有对风功能，加上对风装置6能起到更好的对风效果。

Claims (10)

1.一种水平轴风力发电风车，包括水平设置的旋转主轴(1)，与所述旋转主轴(1)连接、能在风能驱动下带动旋转主轴(1)转动的风叶组件(2)，其特征在于：所述风叶组件(2)包括：

用于接受风力的多个叶片(21)，每个叶片(21)在其长度方向平行于所述旋转主轴(1)设置，每个叶片(21)上均连接有叶片转轴(22)，所述叶片转轴(22)也平行于旋转主轴(1)设置；

用于固定上述叶片(21)的固定架，该固定架与旋转主轴(1)连接、并位于所述旋转主轴(1)与叶片(21)之间；

每个所述叶片转轴(22)的两端均转动连接在固定架上，且所述叶片转轴(22)与叶片(21)的连接部位偏离叶片(21)的端部设置。

2.根据权利要求1所述的水平轴风力发电风车，其特征在于：所述叶片(21)的四周均设有折边。

3.根据权利要求1或2所述的水平轴风力发电风车，其特征在于：还包括一支撑轴(3)，转动设置在该支撑轴(3)外的轴套(4)，所述旋转主轴(1)通过连接架(5)与所述轴套(4)连接。

4.根据权利要求3所述的水平轴风力发电风车，其特征在于：所述旋转主轴(1)的一端固定在所述连接架(5)上，所述风叶组件(2)设置在旋转主轴(1)的另一端，且位于所述轴套(4)迎风面的后侧。

5.根据权利要求3所述的水平轴风力发电风车，其特征在于：所述旋转主轴(1)的中部固定在所述连接架(5)上，所述旋转主轴(1)两端分别连接有一组所述风叶组件(2)，这两组风叶组件(2)同轴对称设置在轴套(4)两侧。

6.根据权利要求4或5所述的水平轴风力发电风车，其特征在于：所述轴套(4)上方设置有一套对风装置(6)。

7.根据权利要求6所述的水平轴风力发电风车，其特征在于：所述对风装置(6)包括：内部设有电机的单输出轴涡轮箱(61)，与涡轮箱输出轴(62)连接的联轴器支架(63)和对风板(64)，所述对风板(64)安装在一个呈L型的管状元件(65)上，该管状元件(65)连接在联轴器支架(63)上，所述对风装置(6)安装好后，所述对风板(64)高于风叶组件(2)的圆周切线。

8.根据权利要求7所述的水平轴风力发电风车，其特征在于：还包括风速测定装置，所述风速测定装置与控制电路连接，所述控制电路与单输出轴涡轮箱(61)内的电机连接；当风速测定装置检测到的风速大于控制电路预先设置的第一阈值时，控制电路输出控制信号给单输出轴涡轮箱(61)内的电机，使对风板(64)转动90°从而使对风板(64)方向与叶片(21)长边方向平行；当风速测定装置检测到的风速小于控制电路预先设置的第二阈值并保持一段时间后，控制电路输出控制信号给单输出轴涡轮箱(61)内的电机，使对风板(64)再次转动90°从而使对风板(64)方向与叶片(21)长边方向垂直。

9.根据权利要求1所述的水平轴风力发电风车，其特征在于：所述固定架上设置有用于对叶片(21)转动后对叶片(21)起缓冲作用的阻尼元件(7)。

10.根据权利要求9所述的水平轴风力发电风车，其特征在于：所述固定架包括：多根第一固定杆(81)和多根第二固定杆(82)；所述第一固定杆(81)的第一端均与旋转主轴(1)连接，所述第一固定杆(81)的第二端向外发散设置，所述第一固定杆(81)的第二端通过连接单元(9)与叶片转轴(22)连接；多根第二固定杆(82)的两端分别通过所述连接单元(9)相互连接后大致呈圆形，所述阻尼元件(7)设置在所述连接单元(9)上。

Images