專利名稱：風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機，尤其涉及一種風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力發(fā)電機。
背景技術(shù)：
風(fēng)能具有蘊量巨大、可以再生、分布廣泛和沒有污染的優(yōu)點。但是由于 存在密度低、不穩(wěn)定和地區(qū)差異大的弱點，是利用風(fēng)能做動力受到限制。風(fēng) 能來源于空氣的流動，而空氣的密度很小，因此風(fēng)力的能量密度也很小，只
有水力的1/816。在各種能源中，風(fēng)能的含能量是極低的，給其利用帶來一 定的困難；由于氣流瞬息萬變，因此風(fēng)的脈動、日變化、季變化以至年際的 變化都十分明顯，波動很大，極不穩(wěn)定；由于地形的影響，風(fēng)力的地區(qū)差異 非常明顯。 一個鄰近的區(qū)域，有利地形下的風(fēng)力，往往是不利地形下的幾倍 甚至幾十倍。傳統(tǒng)的風(fēng)力發(fā)電機多采用單級三葉片轉(zhuǎn)動的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的缺 點是風(fēng)能利用率低，葉片尺寸長，占用空間多，工作噪音大，需要選擇具備 一定風(fēng)級的"風(fēng)場，，，能量效率差，制造及發(fā)電成本均很高。風(fēng)力發(fā)電的所 有環(huán)節(jié)之中，"風(fēng)頭的風(fēng)葉"是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，因為風(fēng)葉是把風(fēng)能直接 轉(zhuǎn)換為機械能，進而帶動發(fā)電機旋轉(zhuǎn)的的部件，它的功能優(yōu)劣，決定了發(fā)電 機的發(fā)電量。風(fēng)葉的固定性與風(fēng)速的不固定性，造成小風(fēng)不能啟動，風(fēng)速過 大時又造成"飛車"或停機。單級三葉片式風(fēng)力發(fā)電機是在風(fēng)葉圓周內(nèi)，風(fēng) 的利用率很低，微風(fēng)很難發(fā)電；大功率的風(fēng)力發(fā)電機，風(fēng)葉很太長，單臂懸 梁式結(jié)構(gòu)安全性較差，每套發(fā)電機平均占地面積太大；特別是上述風(fēng)力發(fā)電 機在一根立桿上只能安裝一套，安裝總成本太高。風(fēng)力發(fā)電機作為重要的清 潔能源設(shè)備之一在新型能源行業(yè)中雖然倍受關(guān)注但是由于上述缺點，尚不能得到快速發(fā)展和普及使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力 發(fā)電機，可以利用微風(fēng)啟動，改變了傳統(tǒng)的單臂懸梁式風(fēng)葉安裝結(jié)構(gòu)，采用 多葉片兩軸支撐的風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，運用杠桿力點做功原理和離心力作用，使風(fēng)葉 片隨著風(fēng)力的大小自動調(diào)節(jié)角度，對風(fēng)能利用率大幅提高，并去掉了傳統(tǒng)大、 中型風(fēng)力發(fā)電機使用的風(fēng)葉角度變換系統(tǒng)，剎車系統(tǒng)和驅(qū)動變速系統(tǒng)、可以 大幅度降低風(fēng)力發(fā)電機的制造成本。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案 一種風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力發(fā) 電機，包括立桿、發(fā)電機組和風(fēng)頭，通過中心銷軸插接在風(fēng)頭中心輪穀上的 風(fēng)葉，其特征是所述風(fēng)頭上插接有三片及三片以上的風(fēng)葉，所述風(fēng)葉的外 端設(shè)有銷軸，所述銷軸插接在起輔助支撐作用的外圈銷孔中，整體風(fēng)葉呈風(fēng) 輪狀。
所述外圏截面形狀呈減小風(fēng)阻的流線型。 所述外圈為全封閉式。
所述外圈與插接在風(fēng)頭中心輪轂上的風(fēng)葉對應(yīng)位置設(shè)有階梯孔，階梯孔 中固定連接與風(fēng)葉外端銷軸滑動連接的軸套，所述軸套內(nèi)孔圓周側(cè)壁上設(shè)有 螺旋形滑槽，滑槽內(nèi)置有復(fù)位彈簧，所述風(fēng)葉外端銷軸的圓柱表面上設(shè)有滑 鍵并置于軸套內(nèi)孔圓周側(cè)壁上的螺旋形坡度滑槽內(nèi)。
所述風(fēng)葉截面形狀呈圓弧形，其表面設(shè)有呈魚刺狀龍骨，主龍骨延長部 的兩端是銷軸。
所述外圈固定有軸套的兩端螺釘連接密封蓋。
本發(fā)明的有益效果風(fēng)力發(fā)電機可以利用微風(fēng)啟動，改變了傳統(tǒng)的單臂 懸梁式風(fēng)葉安裝結(jié)構(gòu)，采用多葉片兩軸支撐的風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，運用杠桿力點做功
原理和離心力作用，使風(fēng)葉片隨著風(fēng)力的大小自動調(diào)節(jié)角度，對風(fēng)能利用率 大幅提高，當(dāng)風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪在無風(fēng)時，在外圈壓力彈簧作用下將風(fēng)葉鎖定
在最大迎風(fēng)角度上；風(fēng)葉角度隨風(fēng)力大小變換使風(fēng)輪穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。風(fēng)輪會自動
達到弱風(fēng)運轉(zhuǎn)，強風(fēng)不用剎車，提高了風(fēng)能利用率。并去掉了傳統(tǒng)大、中型 風(fēng)力發(fā)電機使用的風(fēng)葉角度變換系統(tǒng)，剎車系統(tǒng)和驅(qū)動變速系統(tǒng)、可以大幅 度降低風(fēng)力發(fā)電機的制造成本。封閉式外圈、風(fēng)葉魚刺形龍骨及兩頭出銷設(shè) 計，保證了自動調(diào)速風(fēng)輪葉片整體強度及力點做功和安全運行。


圖l本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中外圈的截面剖^L圖； 圖3是圖1中風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是風(fēng)葉的截面形狀示意圖； 圖5是外圈軸套安裝的局部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6是風(fēng)葉銷軸上端頭與軸套安裝的剖視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是軸套中螺旋形坡度滑槽結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的
具體實施例方式
如圖所示， 一種風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力發(fā)電機，包括立桿(圖中未示)、發(fā) 電機組(圖中未示)和風(fēng)頭1,插接在風(fēng)頭中心輪敎2上的風(fēng)葉3，所述風(fēng) 頭上插接有三片及三片以上的多只風(fēng)葉，所述風(fēng)葉的外端設(shè)有銷軸4,所述 銷軸插接在起輔助支撐作用的外圈5銷孔6中，整體風(fēng)葉呈風(fēng)輪狀，保證自 動調(diào)速的風(fēng)輪葉片整體強度和力點做功。外圈為全封閉式。所述外圈截面形 狀呈減小風(fēng)阻的流線型，如梯形。所述外圈與插接在風(fēng)頭中心輪敎上的風(fēng) 葉對應(yīng)位置設(shè)有階梯孔，階梯孔中固定連接與風(fēng)葉外端銷軸滑動連接的軸套'.
7，所述軸套內(nèi)孔圓周側(cè)壁上設(shè)有螺旋形坡度滑槽8,滑槽內(nèi)置有復(fù)位彈簧9, 如壓力彈簧。所述風(fēng)葉外端銷軸的圓柱表面上設(shè)有滑4A 12并置于軸套內(nèi)孔
圓周側(cè)壁上的螺旋形滑槽內(nèi)，滑鍵既能保證風(fēng)葉轉(zhuǎn)動固定角度起到限位作 用，又可以用以推動壓力彈簧，以保證風(fēng)葉復(fù)位。所述風(fēng)葉截面形狀呈圓弧 形，其表面設(shè)有呈魚刺狀龍骨11,增強了風(fēng)輪葉片強度，主龍骨延長部的
兩端是銷軸。所述外圈固定有軸套的兩端螺釘連接密封蓋10,在滑槽內(nèi)注滿 潤滑油。無風(fēng)時，葉片角度最小，受風(fēng)力最大；來風(fēng)時風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，風(fēng)葉軸壓 制彈簧起到正向壓力風(fēng)速加大時，壓力彈簧壓力增大，風(fēng)葉角度增大，當(dāng) 角度變到負值時，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速下降。風(fēng)速下降，彈簧正向彈力增加，風(fēng)葉角度 變小，受風(fēng)力加大。風(fēng)輪在往復(fù)變角運動中穩(wěn)定轉(zhuǎn)動。起到小風(fēng)轉(zhuǎn)動，大風(fēng) 不飛車的作用。工作原理在無風(fēng)時風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，在壓力彈簧作用下使 上述裝置鎖定風(fēng)葉在最大迎風(fēng)角度上；在有風(fēng)時，風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，風(fēng) 葉離心力拉動風(fēng)葉軸帶動上述裝置使彈簧受到壓力，風(fēng)葉沿滑槽形成變換角 度，風(fēng)葉增加轉(zhuǎn)速。當(dāng)風(fēng)速加大，風(fēng)葉角度轉(zhuǎn)到負值時，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速下降，風(fēng) 葉離心力減小，彈簧彈力大于離心力，風(fēng)葉角度內(nèi)移變到正角，增加受風(fēng)面。 自然風(fēng)的大小會使風(fēng)葉擺動始終在彈簧和滑槽作用下進行往復(fù)角度變換。風(fēng) 輪穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，風(fēng)輪會自動實現(xiàn)弱風(fēng)運轉(zhuǎn)，強風(fēng)不用剎車，提高了風(fēng)能利用率。 由于轉(zhuǎn)速是由風(fēng)輪上每片葉子迎風(fēng)產(chǎn)生的力矩所決定的，所有葉片力矩值之 和越大，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速就越快，在相同直徑的風(fēng)輪上，如果設(shè)每一片葉片產(chǎn)生的 力矩值是l,則在風(fēng)速不變的前提下，葉片越多、越窄，轉(zhuǎn)速越快。實踐證 明，葉片數(shù)與轉(zhuǎn)速是成正比。傳統(tǒng)設(shè)計理念以"三葉片風(fēng)輪"為代表的設(shè) 計理論的基礎(chǔ)-一"掃掠面積，，是直升飛機螺旋槳在旋轉(zhuǎn)時葉片的回轉(zhuǎn)面積， 是螺旋漿設(shè)計的重要參數(shù)。即"回轉(zhuǎn)面積越大提升力越大"。"掃掠面積，，理 論輪軸為主動、葉片為被動，然而在風(fēng)力發(fā)電機中葉片是主動，輪軸為被動，上述運動理論則并不適用。以德國直徑126米的"三葉片風(fēng)頭"為例，
三葉片的總面積比兩個籃球場面積還要大，直徑126米的風(fēng)頭風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)圓的 總面積為12462平方米，三個風(fēng)葉空間的總面積是本設(shè)計風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)圓總面積 的93%,三葉片的平面總面積卻只占風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)圓總面積的6. "%。由此看出， 三葉片的風(fēng)能利用率不超過6. 29%，其風(fēng)能利用率極低。美國人曾有一個實 驗得出風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)葉越多、越寬，啟動越快、但是轉(zhuǎn)速越慢，風(fēng)葉越 少或越窄，啟動越慢，但是轉(zhuǎn)速越快。多年來風(fēng)力發(fā)電機都無法很好解決這 對矛盾。本裝置解決了這個問題。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對其結(jié)構(gòu)作任何形式上 同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力發(fā)電機，包括立桿、發(fā)電機組和風(fēng)頭，通過中心銷軸插接在風(fēng)頭中心輪轂上的風(fēng)葉，其特征是所述風(fēng)頭上插接有三片及三片以上的風(fēng)葉，所述風(fēng)葉的外端設(shè)有銷軸，所述銷軸插接在起輔助支撐作用的外圈銷孔中，整體風(fēng)葉呈風(fēng)輪狀。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力發(fā)電機。其特征是所述外 圏截面形狀呈減小風(fēng)阻的流線型。 °
3、 才艮才居斗又利^"求1或2所述的,、^合式多葉片風(fēng)力j^電才幾。其凈爭4正^_:戶斤述外圈為全封閉式。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力發(fā)電機。其特征是所述外 圏與插接在風(fēng)頭中心輪轂上的風(fēng)葉對應(yīng)位置設(shè)有階梯孔，階梯孔中固定連接 與風(fēng)葉外端銷軸滑動連接的軸套，所述軸套內(nèi)孔圓周側(cè)壁上設(shè)有螺旋形坡度 滑槽，滑槽內(nèi)置有復(fù)位彈簧，所述風(fēng)葉外端銷軸的圓柱表面上設(shè)有滑鍵并置 于軸套內(nèi)孔圓周側(cè)壁上的螺旋形滑槽內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力發(fā)電機。其特征是所述風(fēng) 葉截面形狀呈圓弧形，其表面設(shè)有呈魚刺狀龍骨，主龍骨延長部的兩端是銷 軸。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力發(fā)電機。其特征是所述外 圈固定有軸套的兩端螺釘連接密封蓋。 '
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)輪式多葉片風(fēng)力發(fā)電機，包括立桿、發(fā)電機組和風(fēng)頭，通過中心銷軸插接在風(fēng)頭中心輪轂上的風(fēng)葉，其特征是所述風(fēng)頭上插接有三片及三片以上的風(fēng)葉，所述風(fēng)葉的外端設(shè)有銷軸，所述銷軸插接在起輔助支撐作用的外圈銷孔中，整體風(fēng)葉呈風(fēng)輪狀。有益效果風(fēng)力發(fā)電機可以利用微風(fēng)啟動。改變了傳統(tǒng)的單臂懸梁式風(fēng)葉安裝結(jié)構(gòu)，采用多葉片兩軸支撐的風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，使風(fēng)葉隨著風(fēng)力的大小自動調(diào)節(jié)角度，對風(fēng)能利用率大幅提高，封閉式外圈、風(fēng)葉魚刺形龍骨及兩頭出銷設(shè)計，保證了自動調(diào)速風(fēng)輪葉片整體強度及力點做功和安全運行。
文檔編號F03D9/00GK101338730SQ200810054148
公開日2009年1月7日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者傅鳴灝, 王志國, 袁長銘 申請人:王志國;傅鳴灝;袁長銘