一种多层风力发电风帆制造技术

本发明专利技术公开了一种多层风力发电风帆，包括风帆基架、风帆轴，风帆轴上连接有数个竖直设置的数个使风帆轴按同一方向旋转的风帆叶片，风帆基架包括可支撑在刚性地面上的底架横梁，底架横梁上方固定连接有支承座，风帆轴转动支撑在支承座上，风帆轴下端露出支承座下端面与发电机输入端同轴线连接；风帆叶片包括一含有数个底层风帆叶片的底层风帆叶片组和至少一含有数个上层风帆叶片的上层风帆叶片组，底层风帆叶片组和上层风帆叶片组在高度方向错位设置，底层风帆叶片活动支撑在刚性地面上。本发明专利技术的有益效果是，风力资源、现有材料和制造工艺利用充分，且结构简单、机械效率高、使用安全、寿命长，适用于兆瓦级的大型和特大型风力发电机。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种风力发电装置的风力发电用风帆，特别涉及一种用于立式风力发 电的竖直式多层风力发电风帆。
技术介绍
风能是一种洁净的能源，在世界能源日趋紧张的今天，风能受到人们越来越多的 关注。风轮是风力发电机的重要部件，风轮的结构是否合理直接关系到风力发电机的运行 效率。目前，常见的风力发电机风轮是由三个或多个叶片组成的螺旋桨式的风轮，风轮和发 电机主体构成发电机机头，其以呈近似垂直的方式安装在风机塔柱上，由于这种结构的风 轮受风面积小，发电机的发电量受到一定制约。为增大受风面积，或使风轮扫掠面总是垂直 于主风向，或提高发电机性能和出于安全性方面的目的等，通常通过加长叶片，设置偏航系 统、液压系统、增速机、翼片、螺距调整机构、整流罩等方式实现，这些主要位于发电机旋转 的机头部分的装置直接造成发电机机头笨重，对于兆瓦级发电机，其重量达到数千吨，风机 叶片半径长达70 80m。这样对风机叶片加工的精度和材料要求都非常高，致使其成本高， 从而直接导致风力发电价高的不足，同时，由于叶片旋转半径大就会造成翼尖速超音速产 生激波和颤动，不但降低了效率，还发出极大噪声而造成噪声污染；另外，由于叶片长、塔身 高，容易出现叶片折断的故障，存在叶片飞出毁物、伤人的安全隐患。为此，本领域的技术人 员也进行过相应改进，并取得了一定效果。中国专利公告号CN201443470U，公告日期2010 年4月28日，专利技术创造名称“大风帆立旋式风力发电机风轮”，公开了一种立旋式风力发电 机的风轮，它由一个垂直设置的立轴和若干个垂直设置的风帆叶片构成，风帆叶片均布在 立轴上，在叶轮的外面有一个挡控风外壳，由挡控风外壳形成风流通道，风力推动叶片连续 带动立柱旋转，从而实现风力发电的目的。该技术方案虽然解决了现有机翼式风力发电机 制造难度高、最大发电量难以进一步提高的问题，但其本身由于设置了挡控风外壳，不但存 在结构复杂、制造成本高的不足，同时，由于叶片与立柱固定连接，在风流通道中的风帆受 风力推动的同时，其反侧的风帆也会受到部分风力作用而对立柱产生相反方向的推力，造 成风力浪费的不足；另外，由于风帆在竖直方向只设有一组，受现有材料和制造水平限制， 风帆大小及发电量受到一定制约，也会造成风力得不到充分利用。为此，需要进一步改进。
技术实现思路
本专利技术的目的就是针对现有技术的不足，提供一种适用于大型和特大型风力发电 机的风力资源利用充分的风力发电风帆。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种多层风力发电风帆，包括风帆基架，风帆基架上转动连接有一与发电机输入 端同轴线连接的风帆轴，风帆轴上连接有数个竖直设置的数个风帆叶片，数个风帆叶片在 风力作用下依次使风帆轴按同一方向连续转动，所述风帆基架包括可支撑在刚性地面上的 底架横梁，底架横梁上方固定连接有支承座，支承座设有与风帆轴外圆柱表面转动配合的通孔，风帆轴转动支撑在支承座上，风帆轴下端露出支承座下端面；所述风帆叶片包括一含 有数个底层风帆叶片的底层风帆叶片组和至少一含有数个上层风帆叶片的上层风帆叶片 组，底层风帆叶片组和上层风帆叶片组在高度方向错位设置，底层风帆叶片活动支撑在刚 性地面上。采用上述方案的一种多层风力发电风帆，其风帆轴作为动力输出轴与风力发电机 的输入端同轴线转动连接，其自身整体重量通过风帆基架支撑在刚性地面上。风帆叶片沿 高度方向可以做成至少两层，单层叶片可充分利用现有制造材料和工艺水平而做的足够 大，利用多层风帆叶片增大风力发电风帆的受风面积，从而可以充分利用风力资源，适用于 兆瓦级的大型和特大型风力发电机用风帆。优选的，所述底层风帆叶片下端设有至少两个底层风帆支柱，底层风帆支柱沿底 层风帆叶片组宽度方向分布，其中两个底层风帆支柱分别设在底层风帆叶片两端，底层风 帆支柱下端固定连接有万向脚轮，底层风帆叶片由万向脚轮支撑在刚性地面上。底层风帆 叶片组的重力由底层风帆支柱承受，底层风帆叶片组重力分布均勻，在使用中底层风帆叶 片组变形小，运动可靠，从而确保底层风帆叶片组使用寿命长。优选的，所述风帆基架还设有中间立柱、固定立柱，固定立柱固定连接在底架横梁 左端，中间立柱固定连接在底架横梁右端，中间立柱左右两侧均设有至少两个倾斜向上的 斜撑，左侧斜撑的顶端固定连接有固定支撑座，固定支撑座设有与固定立柱配合的过孔，固 定支撑座由过孔与固定立柱固定连接；所述支承座设有至少两个，支承座分别固定连接在 中间立柱两个右侧斜撑的顶端；所述固定立柱上同轴转动连接有第一链轮和第二链轮，第 一链轮位于第二链轮下方，第一链轮和第二链轮之间具有设定距离，第二链轮和第一链轮 分别转动支撑在风帆基架左侧的固定支撑座上；所述风帆轴上固定连接有第三链轮和转动 连接有第四链轮，第三链轮位于第四链轮下方，第三链轮和第四链轮之间的距离与第一链 轮和第二链轮之间的距离相等，第三链轮与第一链轮距刚性地面的垂直高度相同，第三链 轮和第四链轮分别转动支撑在风帆基架右侧支承座上，第四链轮与风帆轴之间连接有使第 四链轮和风帆轴逆向转动的齿轮传动机构，风帆轴同时通过第三链轮、第四链轮和支承座 支撑在风帆基架上；所述第一链轮与第三链轮之间啮合有第一链条，第二链轮和第四链轮 之间啮合有第二链条；第一链条上固定连接有底层风帆横梁，第二链条上固定连接有上层 风帆横梁，上层风帆横梁和底层风帆横梁均在水平方向向外延伸，上层风帆横梁和底层风 帆横梁在水平投影平面内交错分布；所述第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮链齿的 结构参数相同；所述上层风帆叶片组只设有一层，上层风帆叶片组的面积小于底层风帆叶 片组面积，底层风帆叶片组的底层风帆叶片和上层风帆叶片组的上层风帆叶片分别转动连 接在底层风帆横梁和上层风帆横梁远端，底层风帆叶片和上层风帆叶片在受风面迎风时， 其背面分别对应与底层风帆横梁和上层风帆横梁相应的迎风前侧面贴合，当底层风帆横梁 和上层风帆横梁的迎风前侧面处于任意一个相同位置的竖直平面时，两者的迎风前侧面方 向相反；所述底层风帆叶片和上层风帆叶片数量均为3个或者4个。单层风帆叶片具体数量根据现场风力资源、现场场地环境、发电机发电量大小、制 造成本等因素确定，以确保发电机能持续、稳定发电，且制造成本和使用成本低为原则，单 层风帆叶片数量过多，风帆叶片在直线运动段前方受风的风帆叶片会减弱后方风帆叶片的 受风效果，对进一步提高风力资源利用率起到一定的限制作用，且增加了制造成本，因此，单层风帆叶片组的风帆叶片数量以3个或者4个为宜。底层和上层风帆叶片组的相应风帆 叶片在直线段运动持续受风，其受风时间长，进一步确保风力资源利用充分；同时，由于底 层和上层风帆叶片组的运动方向相反，本专利技术的多层风力发电风帆运动平稳、受力均勻，从 而确保风帆使用安全性和使用寿命长。当底层风帆叶片或者上层风帆叶片分别沿第一链条 或者第二链条的长度方向均勻分布时，可进一步提高发电机的发电稳定性。进一步优选的，所述齿轮传动机构包括第一锥齿盘、第二锥齿盘、齿轮座、至少两 个行星锥齿轮、行星齿轮轴，齿轮座呈杯状结构，第一锥齿盘同轴固定连接在齿轮座的杯状 容腔的底平面上，第一锥齿盘和第二锥齿盘齿高侧相向，第一锥齿盘和第二锥齿盘齿数相 等；所述行星齿轮轴固定连接在齿轮座杯状容腔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多层风力发电风帆，包括风帆基架，风帆基架上转动连接有一与发电机输入端同轴线连接的风帆轴（１），风帆轴（１）上连接有数个竖直设置的数个风帆叶片，数个风帆叶片在风力作用下依次使风帆轴（１）按同一方向连续转动，其特征在于：所述风帆基架包括可支撑在刚性地面上的底架横梁（２），底架横梁（２）上方固定连接有支承座（３），支承座（３）设有与风帆轴（１）外圆柱表面转动配合的通孔，风帆轴（１）转动支撑在支承座（３）上，风帆轴（１）下端露出支承座（３）下端面；所述风帆叶片包括一含有数个底层风帆叶片的底层风帆叶片组（４）和至少一含有数个上层风帆叶片的上层风帆叶片组（５），底层风帆叶片组（４）和上层风帆叶片组（５）在高度方向错位设置，底层风帆叶片活动支撑在刚性地面上。

【技术特征摘要】
一种多层风力发电风帆，包括风帆基架，风帆基架上转动连接有一与发电机输入端同轴线连接的风帆轴(1)，风帆轴(1)上连接有数个竖直设置的数个风帆叶片，数个风帆叶片在风力作用下依次使风帆轴(1)按同一方向连续转动，其特征在于所述风帆基架包括可支撑在刚性地面上的底架横梁(2)，底架横梁(2)上方固定连接有支承座(3)，支承座(3)设有与风帆轴(1)外圆柱表面转动配合的通孔，风帆轴(1)转动支撑在支承座(3)上，风帆轴(1)下端露出支承座(3)下端面；所述风帆叶片包括一含有数个底层风帆叶片的底层风帆叶片组(4)和至少一含有数个上层风帆叶片的上层风帆叶片组(5)，底层风帆叶片组(4)和上层风帆叶片组(5)在高度方向错位设置，底层风帆叶片活动支撑在刚性地面上。2.根据权利要求1所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述底层风帆叶片下 端设有至少两个底层风帆支柱(32)，底层风帆支柱(32)沿底层风帆叶片组(4)宽度方向分 布，其中两个底层风帆支柱(32)分别设在底层风帆叶片两端，底层风帆支柱(32)下端固定 连接有万向脚轮(26)，底层风帆叶片由万向脚轮(26)支撑在刚性地面上。3.根据权利要求1或2所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述风帆基架还 设有中间立柱(21)、固定立柱(6)，固定立柱(6)固定连接在底架横梁(2)左端，中间立柱 (21)固定连接在底架横梁(2)右端，中间立柱(21)左右两侧均设有至少两个倾斜向上的斜 撑(23)，左侧斜撑(23)的顶端固定连接有固定支撑座(24)，固定支撑座(24)设有与固定 立柱(6)配合的过孔，固定支撑座(24)由过孔与固定立柱(6)固定连接；所述支承座(3) 设有至少两个，支承座(3)分别固定连接在中间立柱(21)两个右侧斜撑(23)的顶端；所 述固定立柱(6)上同轴转动连接有第一链轮(7)和第二链轮(8)，第一链轮(7)位于第二 链轮(8)下方，第一链轮(7)和第二链轮(8)之间具有设定距离，第二链轮(8)和第一链轮 (7)分别转动支撑在风帆基架左侧的固定支撑座(24)上；所述风帆轴(1)上固定连接有第 三链轮(9)和转动连接有第四链轮(10)，第三链轮(9)位于第四链轮(10)下方，第三链轮(9)和第四链轮(10)之间的距离与第一链轮(7)和第二链轮(8)之间的距离相等，第三链 轮(9)与第一链轮(7)距刚性地面的垂直高度相同，第三链轮(9)和第四链轮(10)分别转 动支撑在风帆基架右侧支承座(3)上，第四链轮(10)与风帆轴(1)之间连接有使第四链轮(10)和风帆轴(1)逆向转动的齿轮传动机构，风帆轴(1)同时通过第三链轮(9)、第四链轮 (10)和支承座(3)支撑在风帆基架上；所述第一链轮(7)与第三链轮(9)之间啮合有第一 链条(11)，第二链轮(8)和第四链轮(10)之间啮合有第二链条(12)；第一链条(11)上固 定连接有底层风帆横梁(13)，第二链条(12)上固定连接有上层风帆横梁(14)，上层风帆横 梁(14)和底层风帆横梁(13)均在水平方向向外延伸，上层风帆横梁(14)和底层风帆横梁 (13)在水平投影平面内交错分布，上层风帆横梁(14)和底层风帆横梁(13)数量分别与上 层风帆叶片组(5)的上层风帆叶片和底层风帆叶片组(4)底层风帆叶片数量相等；所述第 一链轮(7)、第二链轮(8)、第三链轮(9)和第四链轮(10)链齿的结构参数相同；所述上层 风帆叶片组(5)只设有一层，上层风帆叶片组(5)的面积小于底层风帆叶片组(4)面积，底 层风帆叶片组(4)的底层风帆叶片和上层风帆叶片组(5)的上层风帆叶片分别转动连接在 底层风帆横梁(13)和上层风帆横梁(14)远端，底层风帆叶片和上层风帆叶片在受风面迎 风时，其背面分别对应与底层风帆横梁(13)和上层风帆横梁(14)相应的迎风前侧面贴合， 当底层风帆横梁(13)和上层风帆横梁(14)的迎风前侧面处于任意一个相同位置的竖直平 面时，两者的迎风前侧面方向相反；所述底层风帆叶片和上层风帆叶片数量均为3个或者4个。4.根据权利要求3所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述齿轮传动机构包 括第一锥齿盘(15)、第二锥齿盘(16)、齿轮座(17)、至少两个行星锥齿轮(18)、行星齿轮轴 (19)，齿轮座(17)呈杯状结构，第一锥齿盘(15)同轴固定连接在齿轮座(17)的杯状容腔 的底平面上，第一锥齿盘(15)和第二锥齿盘(16)齿高侧相向，第一锥齿盘(15)和第二锥 齿盘(16)齿数相等；所述行星齿轮轴(19)固定连接在齿轮座(17)杯状容腔的侧壁上，行 星齿轮轴(19)位于第一锥齿盘(15)和第二锥齿盘(16)之间，行星锥齿轮(18)同轴转动配 合在行星齿轮轴(19)上，行星锥齿轮(18)同时与第一锥齿盘(15)和第二锥齿盘(16)啮 合，行星锥齿轮(18)在齿轮座(17)圆周方向均布；所述第四链轮(10)上端设有容纳齿轮 传动机构的沉孔，齿轮传动机构的齿轮座(17)固定连接在第四链轮(10)沉孔的底平面上； 所述第四链轮(10)、第二锥齿盘(16)、齿轮座(17)和行星齿轮轴(19)的中部均设有用于 穿过风帆轴(1)的穿孔(20)，风帆轴(1)在穿孔(20)中由下向上依次穿过第四链轮(10) 底端、齿轮座(17)下端、第一锥齿盘(15)和行星齿轮轴(19)后与第二锥齿盘(16)同轴固 定连接；所述风帆轴(1)还通过齿轮传动机构的第一锥齿盘(15)支撑在第四链轮(10)上。5.根据权利要求3所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述第一链轮(7)、第 二链轮(8)、第三链轮(9)和第四链轮(10)的数量均为两个，两个第一链轮(7)、两个第二 链轮(8)、两个第三链轮(9)和两个第四链轮(10)的链齿相位角对应相同；所述两个第一 链轮(7)均位于两个第二链轮(8)下方，位于上方的第一链轮(7)与邻近的第二链轮(8)具 有设定距离；两个第三链轮(9)均位于两个第四链轮(10)下方，位于上方的第三链轮(9) 与邻近的第四链轮(10)之间的距离，与位于上方的第一链轮(7)与邻近的第二链轮⑶的 设定距离相等，两个第一链轮(7)之间和两个第三链轮(9)之间设有相等的间距，两个第二 链轮(8)之间和两个第四链轮(10)之间设有的间距；位于下方的第一链轮(7)与位于下方 的第三链轮(9)距刚性地面的垂直距离相等，位于下方的第二链轮(8)与位于下方的第四 链轮(10)距刚性地面的垂直距离相等；所述第一链条(11)和第二链条(12)的数量均为两 根；所述底层风帆横梁(13)的数量与第一链条(11)和底层风帆叶片组(4)的风帆叶片数 量相适应，位于上方第一链条(11)和下方第一链条(11)的底层风帆横梁(13)两两对应， 对应的两个底层风帆横梁(13)在水平投影面内重叠，对应的两个底层风帆横梁(13)之间 固定连接有横梁立柱(25)，横梁立柱(25)位于底层风帆横梁(13)靠近风帆轴(1)的近端， 横梁立柱(25)下端连接有万向脚轮(26)，万向脚轮(26)支撑在刚性地面上，底层风帆叶片 组(4)同时转动连接在两个底层风帆横梁(13)上；所述上层风帆横梁(14)的数量与第二 链条(12)和上层风帆叶片组(5)的风帆叶片数量相适应，位于上方第二链条(12)和下方 第二链条(12)的上层风帆横梁(14)两两对应，对应的两个底层风帆横梁(13)在水平投影 面内重叠，对应的两个上层风帆横梁(14)之间连接有上横梁柱(27)，上横梁柱(27)位于上 层风帆横梁(14)靠近风帆轴(1)的近端，上层风帆叶片组(5)同时转动连接在两个上层风 帆横梁(14)上；所述支承座(3)和固定支撑座(24)均设有四个，四个支承座(3)分别位于 两个第三链轮(9)和两个第四链轮(10)下端，四个固定支撑座(24)分别位于两个第一链 轮(7)和两个第二链轮(8)下端；所述风帆基架的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻体刚，
申请(专利权)人：喻体刚，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]