CN205677759U - 新型风电机叶轮 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及风力发电中所用发电设备的技术领域，尤其是涉及新型风电机叶轮，包括：轴套、钢圈、多个辐条和多个叶片；所述轴套和所述钢圈同心设置，且围设成环状的第一容纳空间；多个所述辐条沿周向分布在所述第一容纳空间内，且多个所述辐条的两端分别与所述轴套和所述钢圈连接；所述叶片沿所述钢圈的周向分布，且多个所述叶片的一端均与所述钢圈的外侧壁连接；所述叶片为板状结构。用轴套、钢圈和多个辐条代替现有技术中叶片根部，解决了现有技术中叶片根部粗大，升力不足的问题，同时可减轻叶片质量，降低叶片对塔架的破坏力，叶片为板状结构，与现有技术中叶片根部设计成圆柱状相比，可减小叶片体积，提高叶片安装数量。

Description

新型风电机叶轮

技术领域

本实用新型涉及风力发电中所用发电设备的技术领域，尤其是涉及新型风电机叶轮。

背景技术

现有的风力发电机分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。水平轴风力发电机又分为升力型和阻力型两类，升力型旋转速度快，阻力型旋转速度慢。对于风力发电，多采用升力型水平轴风力机，其叶轮作为集风装置，利用风吹过叶片时形成的正反面压差来产生升力，从而使叶轮旋转并不断横切风流，将流动空气具有的动能转变为叶轮旋转的机械能，叶轮的转轴与发电机的转轴相连，实现带动发电机产生电能。

虽然我国是风资源的大国，但陆地超过50％的风资源都被归于“低风速”资源，全年3/4以上的时间，风速在每秒5～7米，无法达到每秒近10米的额定风速。因此，要捕捉并充分利用低风速资源、实现风机满负荷发电，就需要提高风电叶片的捕风能力，现有技术中，通常采用的方法为加大叶片的长度，目前比较主流的风电叶片直径一般在七十、八十米左右，而且为达到更大功率，有些叶片直径可达一百多米。

但实际上，叶片“大型化”存在很多不容忽视的缺点，除叶片制造成本高、运输不便、安装距离远种种不利外，大型叶片本身也存在诸多问题。如图1以一个中等长度的叶片为例，长约30米，可分为三个区段。叶片整体所承受的风速相同时，以叶根即A区段为轴心旋转，三个区段的运动速度不同。叶片越大，各区段运行速度的差异越大。在现有技术中，为了保证叶片具有足够的强度，通常会将叶片的叶根设计的十分粗大，近乎成圆柱形，但是粗大的叶根会导致该区段升力不足，做功少；而且风对该区段的正面推力很大，也会对塔架造成破坏；同时该区段质量较大，会增加塔架负担。

而且图1所示的叶片，其叶尾即C区段由于距离轴心较远，力臂长，因此，在风力较小时会首先发挥作用，但当风力达到最合适发电的速度，且B区段也发挥最佳作用时，C区段的运行速度就会超过风速，此时风无法到达C区段的作业面，所以C区段并不做功，与之相反的，C区段还会增加叶片运行方向的阻力，降低叶片整体的效率。同时，叶尾的超速运行，还会产生强噪音。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型风电机叶轮，以解决现有技术中存在叶片根部设计粗大，升力不足，同时质量较大，会对塔架造成负担，甚至对塔架造成破坏的技术问题。

本实用新型提供了一种新型风电机叶轮，包括：轴套、钢圈、多个辐条和多个叶片；所述轴套和所述钢圈同心设置，且围设成环状的第一容纳空间；

多个所述辐条沿周向分布在所述第一容纳空间内，且多个所述辐条的两端分别与所述轴套和所述钢圈连接；

所述叶片沿所述钢圈的周向分布，且多个所述叶片的一端均与所述钢圈的外侧壁连接；所述叶片为板状结构。

进一步地，所述叶片为弯曲的板状结构。

进一步地，每两个所述叶片间设置第一拉簧，所述第一拉簧设置在每个所述叶片远离所述钢圈一端的侧边缘上。

进一步地，所述叶片的一侧面上设置有框架，且所述框架的一端与所述钢圈的外侧壁连接。

进一步地，所述辐条与所述钢圈和所述轴套均采用可拆卸的方式连接。

优选地，所述轴套和所述钢圈上均对应设置有多个辐条孔，每根所述辐条的两端分别插设入对应设置在所述轴套和所述钢圈上的所述辐条孔内。

进一步地，所述钢圈由多个弧形的钢片组成，且多个所述钢片之间采用可拆卸的方式连接。

进一步地，新型风电机叶轮还包括外圈，所述外圈与所述钢圈同心设置，且与所述钢圈围设成环状的第二容纳空间；

多个所述叶片均设置在所述第二容纳空间内，且多个所述叶片远离所述钢圈的一端均与所述外圈连接。

进一步地，新型风电机叶轮还包括喇叭状的集风罩，且所述集风罩直径较小的一端与所述外圈的边缘连接。

进一步地，新型风电机叶轮还包括制动风轮和电机，所述电机的两端同轴设置有第一转轴和第二转轴，所述轴套套设在所述第一转轴上，所述制动风轮套设在所述第二转轴上，且所述第一转轴、所述轴套、所述第二转轴和所述制动风轮能够同步转动。

进一步地，新型风电机叶轮还包括多个第二拉簧，每个所述第二拉簧的一端均与所述第二转轴远离所述电机的一端连接，另一端均设置在所述制动风轮上。

与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果为：

本实用新型提供的新型风电机叶轮，包括：轴套、钢圈、多个辐条和多个叶片；用轴套、钢圈和多个辐条代替现有技术中的叶片根部，解决了现有技术中叶片根部粗大，升力不足的问题，同时可减轻叶片质量，降低叶片对塔架的破坏力；而叶片为板状结构，与现有技术中叶片根部设计成圆柱状相比，可有效地减小叶片的体积，使叶片可以做的更加轻薄，同时进一步提高安装在钢圈上的叶片数量，以增加风资源的利用率。而且，板状的叶片还可以扩大叶片的选材范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的叶轮叶片；

图2为本实用新型提供的新型风电机叶轮的叶片结构示意图；

图3为本实用新型提供的新型风电机叶轮结构示意图；

图4为图3所示的新型风电机叶轮加装集风罩后的结构示意图；

图5为图3所示的新型风电机叶轮加装集风罩和装制动风轮后的结构图；

图6为图3所示的新型风电机叶轮加装集风罩和装制动风轮后的俯视图。

附图标记：

1-轴套； 2-钢圈； 3-辐条；

4-叶片； 5-第一拉簧； 6-框架；

7-外圈； 8-集风罩； 9-制动风轮；

10-电机； 11-第一转轴； 12-第二转轴；

13-第二拉簧； 14-摩擦片； 91-风轮轴套；

92-内圈； 93-外环； 94-风轮辐条；

95-风轮叶片； 96-风轮框架。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图3为本实用新型提供的新型风电机叶轮结构示意图；图4为图3所示的新型风电机叶轮加装集风罩后的结构示意图；图5为图3所示的新型风电机叶轮加装集风罩和装制动风轮后的结构图；图6为图3所示的新型风电机叶轮加装集风罩和装制动风轮后的俯视图，图6中箭头所指为风向。

如图3所示，本实施例提供一种新型风电机叶轮，包括：轴套1、钢圈2、多个辐条3和多个叶片4；轴套1和钢圈2同心设置，且围设成环状的第一容纳空间；多个辐条3沿周向分布在环状的第一容纳空间内，且多个辐条3的两端分别与轴套1和钢圈2连接；多个叶片4沿钢圈2的周向分布，且多个叶片4的一端均与钢圈2的外侧壁连接；叶片4为板状结构。

本实施例中，具体地，叶片4完全去掉图1中的A区段和C区段，只保留效率最佳的B区段，而且近十倍地增加B区段的叶片个数，并且用辐条3保持B区段的力臂。

用轴套1、钢圈2和多个辐条3代替现有技术中叶片根部，解决现有技术中叶片根部粗大，升力不足的问题，同时减轻叶片质量，降低对塔架的破坏力，叶片为板状结构，与现有技术中叶片根部设计成圆柱状相比，可减小叶片体积，使叶片做的更加轻薄，提高叶片安装数量，同时叶片的选材范围更为广泛，可以是不锈钢板，铁板，等等；同时缩小叶片长度，减小叶尾超速运行产生的噪音，还可解决超大型叶片容易断裂的问题。

具体地，叶片4可选择弯曲的板状结构，可增大叶片与风的接触面积，从而提高本实用新型提供的新型风电机叶轮的工作效率。

为避免强阵风袭来时叶轮转速过快，可在每两个叶片4间设置第一拉簧5，第一拉簧5设置在每个叶片4远离钢圈2一端的侧边缘上。遇强阵风袭来时，叶片4克服第一拉簧5的拉力而展顺并减速，让风顺利通过，不使用液压系统即可实现叶片变桨，使叶轮保持恒定的转速。

每个叶片4上第一拉簧5的数量可以是1个，也可以是多个，具体地，如图3所示，第一拉簧5可以设置2个，保证叶片4在强阵风情况下克服第一拉簧5的拉力而展顺并达到减速的目的。

叶片4的一侧面上设置有框架6，且框架6的一端与钢圈2的外侧壁连接。设置框架6一方面能够增大叶片4与钢圈2的接触面积，更好的固定叶片4，另一方面可以固定叶片4的形状，保证叶片4在强阵风情况下不易变形。因此，凡是能够起到上述作用的结构，都可以作为本实施例所指的框架6，框架6的材质可以是金属，非金属，复合材料，等等。

叶片4与框架6的连接方式可以是焊接，铆接，等等，只要能够固定叶片4与框架6即可。

框架6与钢圈2的连接方式可以是粘接，铆接，等等，只要能够固定框架6与钢圈2即可。

辐条3的主要作用是连接并固定钢圈2和轴套1，凡是能够起到上述作用的连接方式，都可以作为本实施例所指连接。在本实施例中，辐条3与钢圈2和轴套1采用可拆卸的连接，具体地，轴套1和钢圈2上均对应设置有多个辐条孔，每根辐条3的两端分别插设入对应设置在轴套1和钢圈2上的辐条孔内，通过螺丝拧紧固定。在运输时可将轴套1、钢圈2和多个辐条3拆开运输，提高新型风电机叶轮运输的方便性。

钢圈2的主要作用是固定叶片4，可以是一体成型的环状，也可以是由多个弧形的钢片组成。在本实施例中，钢圈2由多个弧形的钢片组成，且多个钢片之间采用可拆卸的方式连接，在运输时，可以将钢圈2分拆进行运输，从而提高运输的方便性。

叶片4与钢圈2之间的连接方式可以是螺栓连接，铆接，等等，只要能够达到将叶片4固定在钢圈2上的目的即可。

新型风电机叶轮还包括外圈7，外圈7与钢圈2同心设置，且与钢圈2围设成环状的第二容纳空间；多个叶片4均设置在第二容纳空间内，且多个叶片4远离钢圈2的一端均与外圈4连接。

外圈7的主要作用是与钢圈2共同固定叶片4，可以提高叶轮整体强度，以应对强阵风的情况；同时，作为一种优选的方案，外圈7可采用弹性材料制成，这样在运输时就可以将外圈7卷起，从而减少外圈7占用的运输空间，便于运输。

叶片4与外圈7连接方式可以是螺栓连接，铆接，等等，只要能够达到将叶片4固定在外圈7上的目的即可。

在上述实施例的基础上，具体地，如图4所示，新型风电机叶轮还包括喇叭状的集风罩8，且集风罩8直径较小的一端与外圈7的边缘连接。

集风罩8的主要作用是增大风的密度，可以是一体成型，也可以可由多个弧形铁片连接组成，多个弧形铁片的连接方式可以使焊接，插接，等等。

集风罩8与外圈7的连接方式可以是铆接，焊接，等等，只要能够将集风罩8固定在外圈7即可。

在上述实施例的基础上，具体地，如图5、图6所示，新型风电机叶轮还包括制动风轮9和电机10，电机10的两端同轴设置有第一转轴11和第二转轴12，轴套1套设在第一转轴11上，制动风轮套9设在第二转轴12上，且第一转轴11、轴套1、第二转轴12和制动风轮9能够同步转动。

新型风电机叶轮还包括多个第二拉簧13，每个第二拉簧13的一端均与第二转轴12远离电机10的一端连接，另一端均设置在制动风轮9上。

第一转轴11和第二转轴12可以是一体式连接或者分体式连接；当为分体式连接时，二者之间通过轴承固定，从而实现同步转动；为了使制动风轮9和轴套1随着第一转轴11和第二转轴12同步转动，因此，第一转轴11和第二转轴12可以是滑键轴。

制动风轮9在不影响新型风电机叶轮转动的情况下，可增加风电机叶轮转动时的扭矩，而有加速风电机叶轮转动的效果，也可用来增加发电效率；遇强阵风时，制动风轮9沿第二转轴12后退靠近电机10，因克服第二拉簧13的拉力而减速，带动第二转轴12减速，通过与第二转轴12相连的电机10带动第一转轴11减速，轴套1套设在第一转轴11上，从而达到使新型风电机叶轮减速的目的，使叶轮保持稳定的转速，避免在强阵风情况下叶轮转速过快，造成损害。

为加强制动风轮9的制动效果，可在电机10靠近制动风轮9的端面上设置摩擦片14，当制动风轮9在强阵风情况下靠近电机10时，摩擦片14通过摩擦作用使制动风轮9摩擦减速，与第二拉簧13共同对制动风轮9起到减速作用。

进一步地，电机10可设置在机仓内，摩擦片14设置在机仓靠近制动风轮9的端面上。

摩擦片14的材质可以是金属的，复合材料，等等。

制动风轮9的主要作用一方面是在不影响叶轮转动的情况下加速叶轮转动，另一方面是在强阵风情况下对叶轮进行减速。因此，凡是能够起到上述作用的结构，都可以作为本实施例所指的制动风轮9。

具体地，如图5所示，在本实施例中制动风轮9包括：风轮轴套91、内圈92、外环93、多个风轮辐条94和多个风轮叶片95；风轮轴套91、内圈92和外环93同心设置，风轮轴套91和内圈92围设成环状的第三容纳空间，内圈92和外环93围设成环状的第四容纳空间；

多个风轮辐条94沿周向分布在环状的第三容纳空间内，且多个风轮辐条94的两端分别与风轮轴套91和内圈92连接；

多个风轮叶片95均设置在第四容纳空间内，沿内圈92的周向分布，且多个风轮叶片95的一端均与内圈92的外侧壁连接，远离内圈92的一端均与外环93连接。

风轮叶片95为板状结构，与外环93等宽或小于外环93的宽度，风轮叶片95的一侧面上设置有风轮框架96，且风轮框架96的一端与内圈92的外侧壁连接。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种新型风电机叶轮，其特征在于，包括：轴套、钢圈、多个辐条和多个叶片；所述轴套和所述钢圈同心设置，且围设成环状的第一容纳空间；

多个所述辐条沿周向分布在所述第一容纳空间内，且多个所述辐条的两端分别与所述轴套和所述钢圈连接；

多个所述叶片沿所述钢圈的周向分布，且多个所述叶片的一端均与所述钢圈的外侧壁连接；所述叶片为板状结构。

2.根据权利要求1所述的新型风电机叶轮，其特征在于，所述叶片为弯曲的板状结构。

3.根据权利要求2所述的新型风电机叶轮，其特征在于，每两个所述叶片间设置第一拉簧，所述第一拉簧设置在每个所述叶片远离所述钢圈一端的侧边缘上。

4.根据权利要求1-3任一项所述的新型风电机叶轮，其特征在于，所述叶片的一侧面上设置有框架，且所述框架的一端与所述钢圈的外侧壁连接。

5.根据权利要求1-3任一项所述的新型风电机叶轮，其特征在于，所述轴套和所述钢圈上均对应设置有多个辐条孔，每根所述辐条的两端分别插设入对应设置在所述轴套和所述钢圈上的所述辐条孔内。

6.根据权利要求1-3任一项所述的新型风电机叶轮，其特征在于，所述钢圈由多个弧形的钢片组成，且多个所述钢片之间采用可拆卸的方式连接。

7.根据权利要求1-3任一项所述的新型风电机叶轮，其特征在于，还包括外圈，所述外圈与所述钢圈同心设置，且与所述钢圈围设成环状的第二容纳空间；

多个所述叶片均设置在所述第二容纳空间内，且每个所述叶片远离所述钢圈的一端均与所述外圈连接。

8.根据权利要求7所述的新型风电机叶轮，其特征在于，还包括喇叭状的集风罩，且所述集风罩直径较小的一端与所述外圈的边缘连接。

9.根据权利要求7所述的新型风电机叶轮，其特征在于，还包括制动风轮和电机，所述电机的两端同轴设置有第一转轴和第二转轴，所述轴套套设在所述第一转轴上，所述制动风轮套设在所述第二转轴上，且所述第一转轴、所述轴套、所述第二转轴和所述制动风轮能够同步转动。

10.根据权利要求9所述的新型风电机叶轮，其特征在于，还包括多个第二拉簧，每个所述第二拉簧的一端均与所述第二转轴远离所述电机的一端连接，另一端均设置在所述制动风轮上。