[實用新型]輕質結構垂直軸風力發電機風輪

無效

• 申請號: 200720093054.2
• 申請日: 2007-11-29
• 公開（公告）號: CN201116512Y
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發明（設計）人: 谷永剛
• 申請（專利權）人: 谷永剛
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司
• 代理人: 姜振東

技術領域

本實用新型涉及風力發電機，特別是一種輕質結構垂直軸風力發電機風輪，具體涉及到采用軟質材料或低強度材料制作的價格低廉并且結構重量比傳統設計大幅度減輕的風輪設計。

背景技術

眾所周知，風能是一種取之不盡、用之不竭的能源，它安全、清潔、充裕、無污染，利用風力發電已成為當今世界風能利用的最主要形勢，受到各個國家的極大重視，發展迅速、市場潛力巨大。

風輪是風力發電機的關鍵部件，風輪的結構設計至關重要，關系到整個設備的發電效果。

目前，風力發電機從風輪形式一般分為垂直軸風力發電機和水平軸風力發電機兩種，水平軸風力發電機一般存在風輪葉面必須正面迎風，風葉直徑大，架設高，風葉硬度、韌度要求高制作成本昂貴等缺陷。而目前出現的垂直軸風力發電機也存在風葉制作成本高的缺點，能否采用更輕更低成本的材料來制作風葉，降低風葉重量、減少風葉自身轉動損耗、實現微風起動，是目前風力發電機風輪結構設計的熱點問題。

發明內容

本實用新型的目的正是針對上述現有技術中所存在的問題而專門設計的一種設計合理、結構簡單、風葉自身重量輕且更低成本、可實現微風起動的輕質結構垂直軸風力發電機風輪。

本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的：本輕質結構垂直軸風力發電機風輪包括垂直軸和設置在垂直軸上的多個風葉，其中：在垂直軸上設置有上、下固定輪盤，上、下支撐輪圈均通過呈均勻分布的輻射式拉力支撐桿與上、下固定輪盤相連接，且每根拉力支撐桿均與輪圈的半徑方向呈0°～80°，在上、下拉力支撐桿之間設置有風葉。

在本實用新型中，風葉可由輕質薄板材料制作而成，如：強力布料、化纖尼龍材料、薄鋼板、薄不銹鋼等，柔質風葉通過風葉固定機構設置在上、下拉力支撐桿之間，風葉固定機構包括套裝在拉力支撐桿上的中空圓棒、開設在中空圓棒外壁上的凹槽和壓裝在凹槽中的卡槽棒組成。

為進一步提高整個風輪的穩定性，在垂直軸頂端與上支撐圈之間連接有斜拉桿。

在每根拉力支撐桿上均套裝有一拉力彈簧，拉力彈簧一端與固定輪盤連接，另一端與風葉固定機構中的中空圓棒連接。

發電機的接入可任意選擇在該結構的垂直軸的上下接入，本設計通過上方接入為最佳接入方式。

本實用新型的優點在于：

一、使具有韌度的軟質材料作為風葉成為可能，可使用各種輕質薄板材料，如：強力布料、化纖尼龍材料、薄鋼板、薄不銹鋼、等等，在大大壓縮了風葉成本的同時減輕了風葉自重，實現了級數更低的微風驅動目的，且通過設計在風葉框架上的風葉固定機構，可方便地更換風葉，維護非常方便。

二、由于該設計可接入軟質風葉，故在迎風面受風時，迎風角度可有一定程度加大，而背風面背風時可減小背風面面積，進而提高風輪轉速。

三、該風力發電機的風葉結構，還可設計成相互獨立的單元，上下連接在一起組成由數個單元構成的風葉塔，進一步增加微風起動的效果，驅動更大功率的發電機。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構視圖。

圖2為圖1未裝風葉時的結構視圖。

圖3為安裝有上下固定輪盤的垂直軸結構視圖。

圖4為固定輪盤、拉力支撐桿以及拉力彈簧連接的結構視圖。

圖5為輪圈的結構視圖。

圖6為設在拉力支撐桿中的風葉固定機構結構視圖。

圖中：1、垂直軸，2、固定輪盤，3、支撐輪圈，4、拉力支撐桿，5、風葉，6、螺套，7、中空圓棒，8、凹槽，9、卡槽棒，10、斜拉桿，11、固定孔，12、拉力彈簧。

具體實施方式

本實用新型以下結合附圖做進一步描述：

如圖1、2、3所示：本輕質結構垂直軸風力發電機風輪包括垂直軸1和設置在垂直軸上的多個風葉5，其中：在垂直軸1上設置有上、下固定輪盤2，上、下支撐輪圈3均通過呈均勻分布的輻射式拉力支撐桿4與上、下固定輪盤2相連接，且每根拉力支撐桿4均與輪圈的半徑方向呈約10°～20°度夾角，在固定輪盤2邊沿和支撐輪圈3上均開設有支撐桿固定孔11(如圖4、5示)，支撐輪圈3與拉力支撐桿4之間可通過安裝在固定孔11中的螺套6及螺母連接固定，為進一步提高整個風輪的穩定性，在垂直軸頂端與上支撐輪圈之間連接有斜拉桿10。在上、下拉力支撐桿之間設置有柔質材料制作的風葉5，該柔質風葉5通過風葉固定機構設置在上、下拉力支撐桿之間，該風葉固定機構包括套裝在拉力支撐桿4上的中空圓棒7、開設在中空圓棒外壁上的凹槽8和壓裝在凹槽中的卡槽棒9組成(如圖6示)。

在每根拉力支撐桿4上均套裝有一拉力彈簧12，拉力彈簧(12)置于固定輪盤2與風葉固定機構中的中空圓棒7之間(如圖4示)，設置拉力彈簧的目的是更換風葉時更加方便。