[發明專利]直軸多葉片水平輪式風電裝置

無效

• 申請號: 200810063467.5
• 申請日: 2008-08-05
• 公開（公告）號: CN101334006A
• 公開（公告）日: 2008-12-31
• 發明（設計）人: 余繼光
• 申請（專利權）人: 余繼榮
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D3/06
• 代理公司: 溫州甌越專利代理有限公司
• 代理人: 張瑜生

技術領域

本發明涉及一種風電裝置，特別是指采用垂直軸并且具有輪圈的直軸多葉片水平輪式風電裝置。

背景技術

風力發電機分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機，水平軸風力發電機，是目前技術最成熟、占據主流市場的產品。而垂直軸風力發電機由于研究起步較晚，研究工具、方法落后，導致一度認為垂直風力發電機風能利用率不如水平發電機。事實上，垂直軸風力發電機在發電效率，啟動風速上都較水平軸風力發電機有顯著優勢，這一點隨著計算機流體力學的飛速發展，越來越被人們所認同。但是現今的垂直軸風力發電機由于設計的缺陷，規模難以擴大，在水平軸已出現6000KW時，垂直軸還沒有1000KW的樣機出現。

中國專利說明書CN200620014313.3公布了一種立軸式風力發電機。他的風輪與旋轉軸之間用細如鋼絲的材料做連接桿，此實用新型中的鋼絲連接桿只承受拉力，因此整個裝置的結構并不固定，從而影響葉輪在受風轉動時的穩定性，繼而影響發電效率。

發明內容

本發明為了克服現有技術的缺陷，提供了一種結構新穎，承重設計完善，生產安裝簡便的直軸多葉片水平輪式風電裝置。

為了實現以上目的，本發明設計的直軸多葉片水平輪式風電裝置，包括垂直于水平面的旋轉軸及圍繞著旋轉軸并與水平面平行的主圈，有若干個葉片被主圈穿過并固定于主圈上，主圈與旋轉軸聯動連接配合，圍繞著旋轉軸設有輔助圈且穿過各葉片受風面的延伸端并與各葉片固定連接配合。所述的葉片為半錐體形狀，葉片錐體壁表面壓制多條加強筋，葉片的重力中心點置于主圈上，所述的輔助圈數量不少于四個，各輔助圈分別與葉片周邊備受風面的延伸端固定連接配合。這種葉片構造能夠增加受風面積，增加風壓并且使葉片轉動時所造成的空氣阻力最小。葉片內的加強筋使得葉片的強度增加，接受風力時不會變形。葉片的重力中心點置于主圈上，這樣可以使得葉片在主圈上的固定更加穩固，有助于主圈和葉片的整體平衡。所述的輔助圈數量通常為4個，但也可以少于或者多于4個。輔助圈在葉片周邊的固定效果，改善了裝置運轉時的平衡性，并防止了葉片在長期受力的過程中造成松動和角度傾斜等。

本發明的進一步設置，所述的主圈或/與輔助圈其截面為U型，葉片與主圈或/與輔助圈固定連接處設有與之一體的掀起部分，該掀起部分與主圈或/與輔助圈U型壁面貼合并通過緊固件固定連接配合。主圈和輔助圈采用一種橫截面為U型的結構，使得在保持強度的前提下使主圈以及輔助圈的重量最輕，同時也方便將葉片掀起部份與主圈壁和輔助圈壁之間的貼合。

本發明的再進一步設置，設有若干個水平支撐桿其兩端分別與所述的主圈與旋轉軸固定連接，旋轉軸上設有水平支撐桿連接座，水平支撐桿連接座上下設有上、下花盤，主圈與上、下花盤之間設有若干拉索或拉桿。水平支撐桿在本裝置中作為承載主圈、輔助圈、葉片重力的結構，一般均勻固定在旋轉軸和主圈之間，接口處使用緊固件連接，從而增加了牢固性。水平支撐桿不與葉片直接連接也是考慮到葉片的穩固性和強度不高。這種水平支撐桿直接和主圈連接的方式，使得主要的傳力結構的連接處可使用更為牢靠的大型緊固件加固，增加了可靠性。上、下花盤交叉斜拉連接主圈的拉鎖或拉桿，承受了一部分主圈的重力，并且與水平支撐桿在轉動時形成多點聯動，使得裝置在轉動時的平穩性大大提高，也提高了裝置的整體穩固性。

本發明的再進一步設置，至少在所述的主圈內側的水平支撐桿上與上花盤之間設有承重的拉索或拉桿，有多個輔助圈時其相互之間設有拉索或拉桿，且其中至少有一個輔助圈通過若干個拉索或拉桿與旋轉軸頂端設有的拉索或拉桿連接座連接。該結構的設置連接了輔助圈和主圈，起到了鞏固主圈和輔助圈的作用，使裝置不易在長期運轉和遭遇超強風時變形。連接輔助圈和旋轉軸頂端的拉索的作用在于承載一部分輔助圈的重力并且在裝置轉動時防止輔助圈偏離固定的位置。水平支撐桿于上花盤之間的拉索或拉桿使得水平支撐桿形成斜拉橋式構造，使水平支撐桿的承重能力大大加強。

本發明的再進一步設置，所述的水平支撐桿及其連接座、拉索或拉桿及其連接座、主圈或與輔助圈、葉片，它們之間均通過緊固件連接。且其中的拉索或拉桿連接座也包括指作為連接座的上、下花盤。緊固件的采用，使得聯動連接處不易松動，并消除連接處可能存在的應力問題，增加了裝置的可靠性和使用年限。

本發明的再進一步設置，所述的旋轉軸主體為厚壁無縫管，水平支撐桿連接座與上、下花盤構成整體套設在厚壁無縫管上并與之固定連接。旋轉軸的選用結構材料使得裝置在保證扭矩力的前提下重量很輕。