[實用新型]一種自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320139217.1
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN203189200U
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王玉柏;王元元
• 申請（專利權(quán)）人: 王玉柏
• 主分類號: F03D3/06
• 分類號: F03D3/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 管高峰;錢成岑

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于風(fēng)力發(fā)電裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪。?

背景技術(shù)

當前，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機葉片主要有阻力型和升力型，阻力型葉片是利用空氣流在葉片上產(chǎn)生的阻力做功，具有較大的轉(zhuǎn)矩和良好的啟動性能，但葉尖速比和風(fēng)能轉(zhuǎn)化率較低。升力型葉片是利用空氣流在葉片上產(chǎn)生的壓力差做功，具有較高的葉尖速比和風(fēng)能轉(zhuǎn)化率，但轉(zhuǎn)矩小，小風(fēng)難以啟動等特點?，F(xiàn)有公開的垂直軸風(fēng)輪裝置，不論是阻尼型還是升力型，其葉片支撐結(jié)構(gòu)，既葉片與中心旋轉(zhuǎn)軸的連接結(jié)構(gòu)要么是采取水平或斜向的支撐梁（支撐桿或支撐桿系）相連，要么是直接將葉片整體與中心旋轉(zhuǎn)軸相連（葉片即作為風(fēng)輪葉片也作為支撐構(gòu)件）如薩沃尼斯(Savonius)?風(fēng)輪。?

現(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件是一種傳統(tǒng)的支撐構(gòu)件，存在體積大、自重大、安裝與運輸不方便的問題，因此也造成了整體成本高，效率不高等問題。另一方面，風(fēng)葉作為風(fēng)輪的主要構(gòu)件，除了在空氣動力學(xué)外形上有特殊要求外，作為一種主要承受風(fēng)力的復(fù)雜受力構(gòu)件，在提高風(fēng)荷載承載能力、避免失穩(wěn)、防止疲勞破壞等方面也遇到了一定挑戰(zhàn)。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于：提出一種結(jié)構(gòu)簡單、新穎、經(jīng)濟、安裝運輸方便、能夠充分發(fā)揮材料特性的垂直軸風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪葉片支撐結(jié)構(gòu)，一方面可顯著減輕風(fēng)輪自重；另一方面該支撐體系可以顯著提高風(fēng)輪葉片風(fēng)荷載承載能力，防止葉片疲勞破壞。?

本實用新型目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)：?

一種自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，包括僅由連續(xù)的受拉構(gòu)件和不連續(xù)的至少3個受壓構(gòu)件組成的自平衡的結(jié)構(gòu)體系，所述每個受壓構(gòu)件均與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)中心軸異面空間交叉成銳角的夾角，且各受壓構(gòu)件間僅通過所述受拉構(gòu)件連接，所述受拉構(gòu)件由構(gòu)成風(fēng)輪兩端面的端面受拉構(gòu)件和構(gòu)成風(fēng)輪側(cè)面的側(cè)面受拉構(gòu)件組成，該風(fēng)輪兩端面由端面受拉構(gòu)件等長星形連接或首尾正多邊形連接構(gòu)成，兩端面的相對外端點間分別僅由一個所述側(cè)面受拉構(gòu)件連接，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。

上述方案中，所述受壓構(gòu)件是指，僅承受軸向壓力（由于風(fēng)引起的側(cè)向力較小，可忽略）的構(gòu)件。所述受拉構(gòu)件是指，僅承受軸向拉力的構(gòu)件。所述風(fēng)輪兩端面的相對外端點是指，一端面的外端點與另一端面的外端點間，由同一側(cè)面受拉構(gòu)件相連的兩外端點即為相對外端點。所述等長星形連接是指，由等長的端面受拉構(gòu)件均勻分布成星形連接。所述首尾正多邊形連接是指，由等長的端面受拉構(gòu)件首尾相連成封閉環(huán)，該環(huán)為正多邊形。本方案中，在該結(jié)構(gòu)體系下，風(fēng)輪的葉片可以固定于受壓構(gòu)件或側(cè)面受拉構(gòu)件上，或者風(fēng)輪的葉片本身即為受壓構(gòu)件或側(cè)面受拉構(gòu)件。風(fēng)輪葉片根據(jù)其受力特性可分為阻尼型葉片和升力型葉片兩種類型。?

作為優(yōu)選方式，所述受壓構(gòu)件為壓桿。?

作為優(yōu)選方式，所述受拉構(gòu)件為拉索。?

上述方案中，受拉構(gòu)件為拉索，相比于現(xiàn)有傳統(tǒng)風(fēng)輪，大大減輕自重和制作成本。而且這種拉索其截面可以做的很小，遠處看可以幾乎看不到連接結(jié)構(gòu)，會給人造成一種葉片漂浮在空中的假象。因此是一種造型獨特、新穎的垂直軸風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪。?

作為優(yōu)選方式，所述等長星形連接的端面受拉構(gòu)件的連接點設(shè)有旋轉(zhuǎn)盤。?

作為優(yōu)選方式，該風(fēng)輪兩端面均由端面受拉構(gòu)件等長星形連接，且兩端面的連接中心之間通過伸縮可調(diào)的旋轉(zhuǎn)軸連接。?

上述方案中，采用伸縮可調(diào)的旋轉(zhuǎn)軸，一方面起到旋轉(zhuǎn)軸作用，另一方面可以簡單地伸縮調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸長短，從而調(diào)整各受拉構(gòu)件的繃緊受拉狀態(tài)，實現(xiàn)風(fēng)輪剛度調(diào)節(jié)，這樣不但可以簡單方便快速地解決因制作加工原因?qū)е碌母鞫嗣媸芾瓨?gòu)件無法自然直接繃緊的問題，還可以保證安裝的方便性和初始應(yīng)力的建立。?

作為進一步優(yōu)選方式，所述受壓構(gòu)件為三個，該風(fēng)輪兩端面均為由三個等長端面受拉構(gòu)件星形連接構(gòu)成的三角星形端面，上下三角星形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述三個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。?

作為另一進一步優(yōu)選方式，所述受壓構(gòu)件為三個，該風(fēng)輪一端面為由三個等長端面受拉構(gòu)件星形連接構(gòu)成的三角星形端面，另一端面為由三個等長端面受拉構(gòu)件三角形連接構(gòu)成的三角形端面，所述三角星形端面和三角形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述三個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。?