CN204061045U - 一种h轴双叶组风力发电机及其叶片组件 - Google Patents

Abstract

一种H轴双叶组风力发电机及其叶片组件，该叶片组件包含主叶片、主叶片叶箍、连架杆、副叶片叶箍、副叶片、弹性伸缩件和叶臂，所述主叶片的外缘套合有主叶片叶箍，所述叶臂的端部枢接主叶片叶箍，所述副叶片的外缘套合有副叶片叶箍，所述叶臂枢接副叶片叶箍的末端，其后端下侧枢接于连架杆的一端，所述连架杆的两端分别枢接于所述主叶片叶箍和所述副叶片叶箍，且所述弹性伸缩件的两端分别枢接于旋转主轴和副叶片叶箍，由此，本实用新型结构简单，制造和安装方便，价格低廉，重量轻；且机构传动性能好，启动效率高，采用了反平行四边形机构，可定量地解决低风速时可以自启动，高风速不失速问题，提高了对风能的利用率的科学性。

Description

一种H轴双叶组风力发电机及其叶片组件

技术领域

本实用新型涉及风力发电的技术领域，尤其涉及一种结构简单、实用性好的H轴双叶组风力发电机及其叶片组件。

背景技术

风能、太阳能、潮汐能是大自然赋予人类最清洁、最廉价的可再生能源。世界各国对这种能源都给予高度的重视，大力发展风力发电事业。风力发电机是把风的动能转换为机械能，再把机械能转换为电能或热能等的能量转换装置，它是风力发电中的主要组成部分，其性能决定了风力发电机组效率的关键。

根据风力机风轮转轴与风向的位置不同，可分为水平轴风力机和垂直轴风力机。相比水平轴发电机，垂直轴发电机可以接受任何方向的来风，因此，不需要对风系统，系统复杂性较低，并提高了风能利用率。并且，其发电机及齿轮箱安装在底部，结构稳定，方便调试。产生的气动噪音也小，适合于对噪声控制要求较高的地方运行。

其中，H轴双叶组机型目前还没有建立起足够的理论和实践体系，普遍认为该机的优点多于水平轴风机的优点，现有的H轴双叶组的叶片组件如图1所示，包含主叶片支撑套1、连杆2、叶臂横档3、副叶片支承档4、叶臂5、拉线6和风机旋转主轴7，其中，主叶片支承套，支撑主叶片的重量。副叶片支承套，支撑副叶片的重量。A点、B点分别固定在叶臂末端，D点是主叶片弦线中点，E点是副叶片弦线与联杆的正交点。C1、C2分别是主叶片、副叶片的质心点。O为风机旋转主轴中心。当风轮机在风力驱动下，旋转(在纸面顺时针旋转)，质心C1、C2受到离心力的作用(F1、F4)，通过联杆装置，使风轮机在低风速时能自行启动，在高风速时，又能自行降低转速度。

但这种结构的主叶片的弦线JK与DO的连线不垂直，有效分力被减少，启动效率较低，在保证叶片复原时，原有的结构通过拉线采用重锤调节，其结构复杂、疲劳强度差，稳定性差，易磨损，成本高。

为此，本实用新型的设计者有鉴于上述缺陷，通过潜心研究和设计，综合长期多年从事相关产业的经验和成果，研究设计出一种H轴双叶组风力发电机及其叶片组件，以克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是：主叶片的弦线JK与DO的连线不垂直，有效分力被减少，启动效率较低，在保证叶片复原时，原有的结构通过拉线采用重锤调节，其结构复杂、疲劳强度差，稳定性差，易磨损，成本高。

为解决上述问题，本实用新型公开了一种H轴双叶组风力发电机的叶片组件，该叶片组件包含主叶片、主叶片叶箍、连架杆、副叶片叶箍、副叶片、弹性伸缩件和叶臂，其特征在于：

所述叶臂从一旋转主轴的径向向外延伸，所述主叶片的外缘套合有主叶片叶箍，所述叶臂的端部枢接所述主叶片叶箍，所述叶臂和主叶片叶箍的连接点和所述旋转主轴的圆心的连线为主叶片的弦线的中垂线，所述副叶片的外缘套合有副叶片叶箍，所述叶臂还枢接所述副叶片叶箍的末端，所述叶片和副叶片叶箍的枢接点位于连线上，所述主叶片叶箍的后端下侧枢接于连架杆的一端，所述连架杆的另一端枢接于所述副叶片叶箍的后端上侧，且所述旋转主轴连接于弹性伸缩件的一端，所述弹性伸缩件的另一端枢接于所述副叶片叶箍，且弹性伸缩件的两端连线是副叶片的弦线的中垂线。

其中：所述主叶片叶箍和连架杆的枢接点至主叶片叶箍和叶臂的枢接点的直线等于连杆架和副叶片叶箍的枢接点至副叶片叶箍和叶臂的枢接点的直线等于a,而主叶片叶箍和叶臂的枢接点至副叶片叶箍和叶臂的枢接点的直线等于连杆架的两端枢接点之间的距离等于b,且a<b。

其中：所述弹性伸缩件为气缸、油缸或伸缩弹簧。

还公开了一种H轴双叶组风力发电机，包含至少三个如上所述的叶片组件，其特征在于：

所述叶片组件等距间隔排列于旋转主轴的周缘，所述旋转主轴的底端连接有变速箱，所述变速箱的底部通过一联轴器连接至发电机。

其中：所述发电机通过一支撑座进行支撑，所述支撑座内还设有塔架。

通过上述结构可知，本实用新型实现了如下技术效果：

1)结构简单，制造和安装方便，价格低廉，重量轻；

2)机构传动性能好，启动效率高，采用了反平行四边形机构，可定量地解决低风速，可以自启动，高风速不失速问题，提高了对风能的利用率的科学性；

3)支撑稳固有效，提高产品的寿命，降低维护成本。

本实用新型的详细内容可通过后述的说明及所附图而得到。

附图说明

图1是现有技术中H轴双叶组风力发电机叶片组件的结构示意图。

图2是本实用新型H轴双叶组风力发电机叶片组件的结构示意图。

图3是本实用新型H轴双叶组风力发电机的示意图。

图4是本实用新型H轴双叶组风力发电机的俯视图。

附图标记说明：

11、主叶片；12、主叶片叶箍；13、连架杆；14、副叶片叶箍；15、副叶片；16、弹性伸缩件；17、叶臂；18、旋转主轴；19、变速箱；20、联轴器；21、发电机；22、支撑座；23、塔架。

具体实施方式

参见图2，显示了本实用新型的H轴双叶组风力发电机的叶片组件。

该叶片组件包含主叶片11、主叶片叶箍12、连架杆13、副叶片叶箍14、副叶片15、弹性伸缩件16和叶臂17，所述叶臂17从一旋转主轴18的径向向外延伸，所述主叶片11的外缘套合有主叶片叶箍12，所述叶臂17的端部枢接所述主叶片叶箍12，所述主叶片11为前端大后端小的对称水滴造型，所述叶臂17和主叶片叶箍12的连接点O₁和所述旋转主轴18的圆心O的连线OO₁为主叶片11的弦线HB的中垂线，所述副叶片15的外缘套合有副叶片叶箍14，所述叶臂17还枢接所述副叶片叶箍14的末端，所述副叶片15为前端大后端小的对称水滴造型，所述叶片17和副叶片叶箍14的枢接点O₂位于连线OO₁上，所述主叶片叶箍12的后端下侧枢接于连架杆13的一端，所述连架杆13的另一端枢接于所述副叶片叶箍14的后端上侧，且所述旋转主轴18连接于弹性伸缩件16的一端，所述弹性伸缩件16的另一端枢接于所述副叶片叶箍14，且弹性伸缩件16的两端连线OD是副叶片15的弦线GF的中垂线。

由此，主、副叶片间采用反平行四边形机构，参见图2，其中，所述主叶片叶箍12和连架杆13的枢接点至主叶片叶箍12和叶臂17的枢接点的直线AO₁等于连杆架13和副叶片叶箍14的枢接点至副叶片叶箍14和叶臂17的枢接点的直线EO₂等于a,而主叶片叶箍12和叶臂17的枢接点至副叶片叶箍14和叶臂17的枢接点的直线O₁O₂等于连杆架13的两端枢接点之间的距离AE等于b,且a<b。

风机运行时，主、副叶片围绕主动旋转轴心O旋转。风小时，连架杆13对副叶片15的拉力小于弹性伸缩件16的拉力，两叶片间仍保持角度。但当风速增大到一定程度，主叶片12沿O₁顺时针旋转，经连架杆13带动副叶片15绕O₂点作逆时针旋转，从而减小两叶片间的夹角，流过的风量减少，使主、副叶片产生的升力减少，风轮转速变慢，向额定转速靠近，降低其输出电压，实现了联动机构的调整功能，实现刹车制动的效果。

加了弹性伸缩件16后，整个机构的活动构件n＝5，低副P_L＝7，P_N＝0，自由度F＝3n-2P_L-P_N＝3×5-2×7-0＝1，具有唯一可动性。

设定主叶片的旋转角度范围为0°-10°,其传动角大于50°,传动效果较好。

其中，所述弹性伸缩件16可为气缸、油缸或伸缩弹簧。

参见图3-4，本申请的H轴双叶组风力发电机包含至少三个如上所述的叶片组件，所述叶片组件等距间隔排列于旋转主轴18的周缘，所述旋转主轴18的底端连接有变速箱19，所述变速箱19的底部通过一联轴器20连接至发电机21，所述发电机21通过一支撑座22进行支撑，所述支撑座23内还设有塔架23，以便于维护和安装。

由此，本申请中两叶片间的联动机构采取了反平行四边形的四连杆机构。当风速超过额定风速后，风轮转速增快，叶片的离心惯性力增加，由于设计参数的选择，可使离心惯性力的增加量在该装置中产生的力矩大，使A点绕O1点顺时针旋转，连杆带动E点绕02点逆时针旋转，结果主、副叶片之间的距离缩短，流过的风量减少，使主、副叶片产生的升力减少，风轮转速变慢，向额定转速靠近。

在风力减小时，在副叶片的叶箍上，采用了带弹簧的气缸，具有稳压缓冲固定作用。

由此，本实用新型的优点在于：

1)结构简单，制造和安装方便，价格低廉，重量轻；

2)机构传动性能好，启动效率高，采用了反平行四边形机构，可定量地解决低风速，可以自启动，高风速不失速问题，提高了对风能的利用率的科学性；

3)支撑稳固有效，提高产品的寿命，降低维护成本。

显而易见的是，以上的描述和记载仅仅是举例而不是为了限制本实用新型的公开内容、应用或使用。虽然已经在实施例中描述过并且在附图中描述了实施例，但本实用新型不限制由附图示例和在实施例中描述的作为目前认为的最佳模式以实施本实用新型的教导的特定例子，本实用新型的范围将包括落入前面的说明书和所附的权利要求的任何实施例。

Claims (5)

1.一种H轴双叶组风力发电机的叶片组件，该叶片组件包含主叶片、主叶片叶箍、连架杆、副叶片叶箍、副叶片、弹性伸缩件和叶臂，其特征在于： 

所述叶臂为上下设置的两根且均从一旋转主轴的径向向外延伸，所述主叶片的外缘套合有主叶片叶箍，各所述叶臂的端部枢接所述主叶片叶箍，各所述叶臂和主叶片叶箍的连接点和所述旋转主轴的圆心的连线为主叶片的弦线的中垂线，所述副叶片的外缘套合有副叶片叶箍，所述两叶臂还枢接所述副叶片叶箍的末端，所述叶片和副叶片叶箍的枢接点位于所述叶臂和主叶片叶箍的连接点和所述旋转主轴的圆心的连线上，所述连架杆为上下设置的两根且分别位于所述叶臂的上方，所述连杆架的一端枢接于所述主叶片叶箍的后端下侧，另一端枢接于所述副叶片叶箍的后端上侧，所述弹性伸缩件为上下设置的两个且分别位于所述叶臂的上方，所述弹性伸缩件的一端连接于所述旋转主轴，另一端枢接于所述副叶片叶箍，且弹性伸缩件的两端连线是副叶片的弦线的中垂线。 

2.如权利要求1所述的叶片组件，其特征在于：所述主叶片叶箍和连架杆的枢接点至主叶片叶箍和叶臂的枢接点的直线等于连杆架和副叶片叶箍的枢接点至副叶片叶箍和叶臂的枢接点的直线等于a,而主叶片叶箍和叶臂的枢接点至副叶片叶箍和叶臂的枢接点的直线等于连杆架的两端枢接点之间的距离等于b,且a<b。 

3.如权利要求1所述的叶片组件，其特征在于：所述弹性伸缩件为气缸、油缸或伸缩弹簧。 

4.一种H轴双叶组风力发电机，包含至少三个如权利要求1-3中任一所述的叶片组件，其特征在于： 

所述叶片组件等距间隔排列于旋转主轴的周缘，所述旋转主轴的底端连接有变速箱，所述变速箱的底部通过一联轴器连接至发电机。 

5.如权利要求4所述的H轴双叶组风力发电机，其特征在于：所述发电机通过一支撑座进行支撑，所述支撑座内还设有塔架。