垂直轴风力发电机风轮的叶片结构制造技术

本发明专利技术提供一种垂直轴风力发电机风轮的叶片，其包括构成叶片形状的骨架和固定在该骨架外面的蒙皮，该叶片的形状为一垂直的柱状体，其水平截面为飞机机翼的断面形状，即叶片朝外的外侧表面为流线形状弧面，该外侧表面与相对的内侧表面之间的圆滑过渡，形成较大的迎风端即叶片的头部和较小的尾部。本发明专利技术提供的叶片由于流线形的形状以及特定的骨架结构，使其具有重量轻、强度刚度高，组合加工简单，成型精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于风力发电机
，提供一种垂直轴风力发电机构件，尤其是一种垂直轴风力发电机风轮的叶片结构。
技术介绍
现有技术中，风力发电机多为水平轴式发电机，其主轴水平设置，其上设置风轮，风轮叶片多为大小头三角形式，小头细长，这种又细又长的叶片，受风力容易变形和产生共振，且受风压很容易折断，存在抗风能力差的问题，旋转时的共振，可造成发电功率偏低的问题。由于这类风轮叶片的上述问题，加上现在的风力发电机有向大型化、大功率方向发展，随着风轮直径的增大，叶片的损坏率更高，使用寿命更短，给风力发电的发展带来较大的负面影响。随着风力发电技术的发展，垂直轴风力发电机越来越显示出其效率高、功率大和便于安装、使用寿命长等优点。但是，一般的垂直轴风力发电机都只是将发电机主轴由水平设置变为垂直设置，但其上的叶片往往还是沿用现有的水平轴发电机的风轮的叶片，叶片仍然长细，从与发电机的转动件的连接端到风轮的外端都是叶片部分。因此，上述水平轴风力发电机风轮的许多问题没有得到彻底解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于改进现有技术的不足，提供一种重量轻、所需旋转力小、强度、刚度大、易加工的垂直轴风力发电机风轮的叶片结构。本专利技术的目的是这样实现的：本专利技术提供的垂直轴风力发电机风轮的叶片结构，包括构成叶片形状的骨架和固定在该骨架外面的蒙皮，该叶片的形状为一垂直的柱状体，其水平截面为飞机机翼的断面形状，即叶片朝外的外侧表面为流线形状弧面，该外侧表面与相对的内侧表面之间圆滑过渡，形成较大的迎风端即叶片的头部和较小的尾部。所述叶片柱状体的外侧表面和内侧表面之间的间距从所述头部到尾部基本上是逐渐减小的；和/或，在叶片的垂直方向上各所述水平截面大小形状相等。所述骨架包括有叶片骨架、骨架筋和叶型支撑杆，所述叶片骨架为若干个，其为叶片柱状体的所述水平截面飞机机翼形状的框架，在叶片的垂直方向以设定间距对正排布；所述骨架筋为若干直杆件，各个骨架筋环绕在对正排布的若干所述叶片骨架框架的周围，每根所述骨架筋与所有所述叶片骨架的所述框架在一垂直方向上有一交汇固联点，形成叶片的侧壁骨架来支撑和/或固联所述蒙皮；所述叶型支撑杆的两端支撑固定在所述叶片骨架形成的所述框架上相对位置的杆体上，以支撑保持该框架的形状。所述骨架筋包含四根骨架主筋和若干根骨架副筋，所述骨架主筋是这样分布的：-->其中两根所述骨架主筋设置在对应叶片的所述外侧表面一侧，另外两根所述骨架主筋设置在对应叶片的所述内侧表面一侧，在所述叶片的水平截面上，四根所述骨架主筋构成一四边形，并设在所述叶片的垂直设置下质量中心的周围且使得所述叶片的质量由该四根骨架主筋平衡。所述骨架主筋为其强度和/或刚度较所述骨架副筋大的杆件；和/或，所述骨架主筋和骨架副筋与所述叶片骨架的连接点与所述叶型支撑杆和所述叶片骨架的交点交汇。所述骨架主筋为截面较所述骨架副筋大纵向贯通的空心杆体；或者，所述骨架主筋和骨架副筋均为纵向贯通空心杆体，所述骨架主筋的杆纵向空心腔室中设有纵向间隔壁，将一个大腔室分割为两个较小的腔室，所述骨架副筋为截面较小的单腔空心杆体；和/或，所述叶片骨架为空心杆体，该杆纵向空腔通过纵向间隔壁分割成两个纵向腔室。所述叶型支撑杆相互平行地设置在所述叶片骨架形成的框架上。所述叶型支撑杆中还包括有斜拉杆，其一端固定在相对于叶片所述外侧表面的一叶型支撑杆与所述框架的交点上，其另一端固定在相对于叶片所述内侧表面的另一根叶型支撑杆与所述框架的交点上；和/或，所述斜拉杆是固定在有所述骨架主筋交汇的所述叶型支撑杆和所述叶型骨架的交点上。所述叶片骨架、骨架筋和叶型支撑杆由铝型材制作；和/或，所述蒙皮由布、铝皮、玻璃纤维片材制作；也可以由其它金属薄板制作。各个所述叶片骨架、骨架筋和叶型支撑杆之间通过焊接或胶粘固联。胶粘固联使用的胶粘剂可以是两性胶粘剂。一种包括上述特征的所述叶片结构的垂直轴风力发电机的风轮，其包括若干所述叶片和轮毂，每个所述叶片沿其柱状体的垂直方向固联两根或多根支撑杆的一端，该支撑杆的另一端和所述轮毂连接；或者，包括若干所述叶片和轮毂，每个所述叶片沿其柱状体的垂直方向固联两根或多根支撑杆的一端，该支撑杆的另一端和所述轮毂连接；相对于所述风轮的垂直轴线，各个所述叶片其流线形的所述外侧表面在沿设定半径圆的圆周方向设置；或者，相对于所述风轮的垂直轴线，各个所述叶片流线形的所述外侧表面在与沿设定半径圆的圆周切线方向夹一设定角度的方向设置；或者，包括若干所述叶片和轮毂，每个所述叶片沿其柱状体的垂直方向固联两根或多根支撑杆的一端，该支撑杆的另一端和所述轮毂连接；所述风轮中的叶片为4-24个。本专利技术提供的垂直轴风力发电机风轮的叶片，该基本形状来源於飞机机翼，通过组成垂直柱状体的骨架和蒙皮结构，尤其是骨架中的叶片骨架、叶片支撑杆和骨架主副筋的特殊的结构设置和使用轻型材料制作，使得本专利技术提供的叶片和由该叶片支撑的垂直轴风力发电机风轮具有重量轻、强度、刚度高，组合加工简单，成型精度高、抗风能力强、效率高的优点。附图说明图1为本专利技术提供的垂直轴风力发电机风轮的叶片的立体结构示意图；-->图2为图1中的叶片的骨架副筋构成叶片宽度方向尾侧的断面结构示意图；图3为图1中的叶片的骨架主筋的断面结构示意图；图4为图1中的叶片的设置在骨架主筋之间的骨架副筋的断面结构的示意图；图5为图1中的叶片的叶片骨架的断面结构示意图，图6为安装有图1中所述的叶片的垂直轴风力发电机风轮的一种结构的俯视结构示意图；图7为图6所示的风轮的主视结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术提供的垂直轴风力发电机风轮的叶片，包括构成叶片形状的骨架和固定在该骨架外面的蒙皮(图中未示出)，该叶片的形状为一垂直的柱状体，其水平截面为飞机机翼的断面形状，即相对于风轮的转轴03(参见图6、7)，叶片01朝外的外侧表面为流线形状弧面，该外侧表面与相对的内侧表面之间的圆滑过渡，形成较大的迎风端即叶片的头部和较小的尾部。相对于所述风轮转轴03的垂直轴线，其柱状体的外侧表面和内侧表面之间的间距从所述头部到尾部基本上是逐渐减小的；在叶片的垂直方向上各所述水平截面大小形状相同。本专利技术提供的叶片，其要承受较大风力，但还要求其转动阻力要小，即其自身重量要轻，但还应具有足够的强度、刚度。因此，本叶片的骨架可以这样设计：如图1所示，所述骨架包括有叶片骨架1、骨架主筋3、骨架副筋2、7和叶型支撑杆，叶片骨架1为若干个，其为构成叶片柱状体的所述水平截面的飞机机翼形状的框架，在叶片的垂直方向以设定间距对正排布；骨架主筋3和骨架副筋2、7为若干垂直设置的杆件，例如为直杆，所述叶片的每根骨架主筋3和骨架副筋2、7都绕所有叶片骨架1的所述框架设置，每根所述骨架主筋和骨架副筋与所有所述叶片骨架的所述框架在一垂直方向上有一交汇固联点，按设定间距固定叶片骨架1周围设置的各个骨架主筋和骨架副筋形成叶片01的骨架侧壁支撑所述蒙皮；叶型支撑杆支撑设在叶片骨架1形成的框架的相对的侧边之间，例如，叶型支撑杆设置在该框架所在的平面内，其两端与叶片骨架1固联，即叶型支撑杆的两端分别固定在叶片骨架的对应叶片相对的所述外侧表面和内侧表面的框架上，以支撑保持叶片骨架的框架的形状不变。叶型支撑杆可以是包括两种，一种是相互平行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直轴风力发电机风轮的叶片结构，其特征在于，包括构成叶片形状的骨架和固定在该骨架外面的蒙皮，该叶片的形状为一垂直的柱状体，其水平截面为飞机机翼的断面形状，即叶片朝外的外侧表面为流线形状弧面，该外侧表面与相对的内侧表面之间圆滑过渡，形成较大的迎风端即叶片的头部和较小的尾部。

【技术特征摘要】
1.一种垂直轴风力发电机风轮的叶片结构，其特征在于，包括构成叶片形状的骨架和固定在该骨架外面的蒙皮，该叶片的形状为一垂直的柱状体，其水平截面为飞机机翼的断面形状，即叶片朝外的外侧表面为流线形状弧面，该外侧表面与相对的内侧表面之间圆滑过渡，形成较大的迎风端即叶片的头部和较小的尾部。2.根据权利要求1所述的垂直轴风力发电机风轮的叶片结构，其特征在于，所述叶片柱状体的外侧表面和内侧表面之间的间距从所述头部到尾部基本上是逐渐减小的；和/或，在叶片的垂直方向上各所述水平截面大小形状相等。3.根据权利要求1或2所述的垂直轴风力发电机风轮的叶片结构，其特征在于，所述骨架包括有叶片骨架、骨架筋和叶型支撑杆，所述叶片骨架为若干个，其为叶片柱状体的所述水平截面飞机机翼形状的框架，在叶片的垂直方向以设定间距对正排布；所述骨架筋为若干直杆件，各个骨架筋环绕在对正排布的若干所述叶片骨架框架的周围，每根所述骨架筋与所有所述叶片骨架的所述框架在一垂直方向上有一交汇固联点，形成叶片的侧壁骨架来支撑和/或固联所述蒙皮；所述叶型支撑杆的两端支撑固定在所述叶片骨架形成的所述框架上相对位置的杆体上，以支撑保持该框架的形状。4.根据权利要求3所述的垂直轴风力发电机风轮的叶片结构，其特征在于，所述骨架筋包含四根骨架主筋和若干根骨架副筋，所述骨架主筋是这样分布的：其中两根所述骨架主筋设置在对应叶片的所述外侧表面一侧，另外两根所述骨架主筋设置在对应叶片的所述内侧表面一侧，在所述叶片的水平截面上，四根所述骨架主筋构成一四边形，并设在所述叶片的垂直设置下质量中心的周围且使得所述叶片的质量由该四根骨架主筋平衡。5.根据权利要求4所述的垂直轴风力发电机风轮的叶片结构，其特征在于，所述骨架主筋为其强度和/或刚度较所述骨架副筋大的杆件；和/或，所述骨架主筋、骨架副筋与所述叶片骨架的连接点交汇于所述叶型支撑杆和所述叶片骨架的连接点。6.根据权利要求4或5所述的垂直轴风力发电机风轮的叶片结构，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋大龙，盛明凡，许金泉，
申请(专利权)人：国能风力发电有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11