一种风力发电风帆制造技术

本发明专利技术公开了一种风力发电风帆，包括一与发电机输入端同轴连接的立柱和数个竖直设置的风帆叶片，数个风帆叶片在风力作用下依次使立柱按同一方向连续转动，所述立柱上同轴固定连接有接盘，接盘上连接有横梁，横梁与立柱垂直，横梁的数量与风帆叶片相适应，横梁沿接盘圆周方向均布，横梁上固定连接有支撑柱；所述风帆叶片转动支撑在横梁上，风帆叶片与横梁上的转动连接轴线位于横梁远端，在风帆叶片的受风面迎风时，其背面贴合在横梁的前侧面上；所述支撑柱和风帆叶片的下端均固定连接有万向脚轮，支撑柱和风帆叶片分别通过万向脚轮支撑在刚性地面上。本发明专利技术的有益效果是，风力利用充分，且结构简单、制造方便、成本低、使用寿命长。

【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。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，提供一种风力资源利用充分，且结构简 单、制造方便、成本低的风力发电风帆。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种风力发电风帆，包括一与发电机输入端同轴连接的立柱和数个竖直设置的风 帆叶片，数个风帆叶片在风力作用下依次使立柱按同一方向连续转动，所述立柱上同轴固 定连接有接盘，接盘上连接有横梁，横梁与立柱垂直，横梁的数量与风帆叶片相适应，横梁 沿接盘圆周方向均布，横梁上固定连接有支撑柱；所述风帆叶片转动支撑在横梁上，风帆叶 片与横梁上的转动连接轴线位于横梁远端，在风帆叶片的受风面迎风时，其背面贴合在横梁的前侧面上；所述支撑柱和风帆叶片的下端均固定连接有万向脚轮，支撑柱和风帆叶片 分别通过万向脚轮支撑在刚性地面上。采用上述方案的一种风力发电风帆，其立柱作为动力输出轴与风力发电机的输入 端连接，并与风力发电机的输入端同轴线转动，其自身整体重量通过万向脚轮支撑在刚性 地面上。当风帆叶片随立柱及横梁旋转而其受风面处于迎风临界点时，风帆叶片的受风面 与风向夹角a为0°，风帆叶片的背面与横梁前侧面夹角β为0° ；风帆叶片在风力作用下 推动横梁及立柱及旋转而处于背风临界点时，风帆叶片的受风面与风向夹角a为180° ；当 风帆叶片位于迎风临界点时和背风临界点之间，风帆叶片的背面与横梁前侧面夹角β保 持为0°，推动横梁、接盘，从而带动立柱绕固定轴线转动，数个风帆叶片依次受风，持续推 动立柱旋转，实现风力发电目的。当风帆叶片转过背风临界点时，风帆叶片逐渐开始背面迎 风，风帆叶片受背风作用在随横梁公转的同时，绕其与横梁连接的转动轴线自转，风帆叶片 的受风面与风向夹角a在摩擦阻力作用逐渐增大至大于180°，当立柱及横梁的继续旋转 至设定角度时，风帆叶片在风力作用下克服摩擦阻力，其受风面与风向夹角a又会逐渐减 小至0° ；同时，风帆叶片背面与横梁前侧面的夹角β从0°逐渐增大至大于90°，当立柱 及横梁的继续旋转至横梁垂直于风向时，风帆叶片背面与横梁前侧面的夹角β逐渐减小 至90° ；随着立柱及横梁的继续旋转，风帆叶片背面与横梁前侧面的夹角β从90°逐渐 减小，直到风帆叶片随立柱及横梁进入迎风临界点，此时，风帆叶片的受风面与风向夹角a 为0°，风帆叶片的背面与横梁前侧面夹角β为0°，即风帆叶片背面与横梁前侧面贴合， 至此，完成一个运动循环。由此可见，风帆叶片在处于背风状态时，仅仅只有横梁的侧面、风 帆叶片侧面和支撑柱受风而形成极小的风阻，对风帆叶片迎风面受风形成转动力矩影响极 小，从而最大限度的利用了风力。另外，在风向发生改变时，无需对本专利技术进行适应风向的 调整，因此，只是风帆叶片受风面所处的迎风或者背风的状态发生变化，其立柱及横梁在风 帆叶片的风力推动下，保持同一方向旋转，而不需设置风向调整装置，且结构简单、制造方 便、成本低。所述风帆叶片的数量为3 6个。由前述可知，在风帆叶片的受风面与风向夹角 为90°时，风帆叶片受风的有效面积最大，利用风力最充分，由于各风帆叶片依次受风，因 此，风帆叶片数量越多，利用风力越充分，风力利用率越高，但其结构就越复杂、故障率就越 高、制造成本越高；风帆叶片数量越少，风力利用率越低，当风帆叶片数量小于三个时，风力 发电风帆的立柱或者不能持续旋转，故合理设置风帆叶片数量既可使设备工作正常，又能 实现结构简单、制造方便、成本低的目的。优选的，所述接盘设有两个，两个接盘沿立柱高度方向分布；接盘沿径向突出有锥 柄，横梁近端设有与锥柄紧配合的锥孔，在接盘的锥柄和横梁之间固定连接有锁紧销；所述 横梁的数量与接盘相适应，风帆叶片同时与立柱上下部的横梁转动连接；所述支撑柱的上 下部分别与立柱上下部的横梁固定连接。在风帆叶片具有足够高度时，对风帆叶片有足够 的支撑强度，确保风帆叶片工作正常，适用于大型风力发电机。优选的，所述风帆叶片由第一帆板和第二帆板组成，第一帆板和第二帆板结构相 同，第一帆板设在横梁远端，第一帆板的面积小于第二帆板，第二帆板设在横梁近端，在风 帆叶片受风面迎风时，第一帆板与第二帆板的受风面位于同一平面内。风帆叶片可以由一 个或者多个帆板组成，以适用大、中、小型风力发电机，其具体组成数量应根据发电量要求、制作帆板的材料、风力条件等因素确定；通常情况下由两个帆板组成即可，面积大的第二帆 板风阻大，设在横梁近端，以确保使用安全。进一步优选的，所述第一帆板和第二帆板均呈板式结构，包括风帆框架、帆板，帆 板固定连接在风帆框架上；风帆框架包括设在两侧的风帆立柱和固定连接在风帆立柱之间 的风帆横梁，设在右侧的风帆立柱外周固定接有两个套管，两个套管分别与立柱上下端的 横梁位置相适应，套管上固定连接有U形叉，U形叉的两侧壁内端面之间的距离大于横梁高 度，U形叉的U形槽的上侧壁上设有与右侧风帆立柱间隙配合的通孔，U形叉的U形槽的上 侧壁上设有与套管的外周表面相适应的过孔；所述立柱上下端的横梁设有过孔，立柱上下 端的横梁的过孔同轴线，过孔与风帆立柱上的套管间隙配合，横梁的一部分位于U形叉的U 形槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风力发电风帆，包括一与发电机输入端同轴连接的立柱（１）和数个竖直设置的风帆叶片，数个风帆叶片在风力作用下依次使立柱（１）按同一方向连续转动，其特征在于：所述立柱（１）上同轴固定连接有接盘（３），接盘（３）上连接有横梁（４），横梁（４）与立柱（１）垂直，横梁（４）的数量与风帆叶片相适应，横梁（４）沿接盘（３）圆周方向均布，横梁（４）上固定连接有支撑柱（５）；所述风帆叶片转动支撑在横梁（４）上，风帆叶片与横梁（４）上的转动连接轴线位于横梁（４）远端，在风帆叶片的受风面迎风时，其背面贴合在横梁（４）的前侧面上；所述支撑柱（５）和风帆叶片的下端均固定连接有万向脚轮（６），支撑柱（５）和风帆叶片分别通过万向脚轮（６）支撑在刚性地面上。

【技术特征摘要】
一种风力发电风帆，包括一与发电机输入端同轴连接的立柱(1)和数个竖直设置的风帆叶片，数个风帆叶片在风力作用下依次使立柱(1)按同一方向连续转动，其特征在于所述立柱(1)上同轴固定连接有接盘(3)，接盘(3)上连接有横梁(4)，横梁(4)与立柱(1)垂直，横梁(4)的数量与风帆叶片相适应，横梁(4)沿接盘(3)圆周方向均布，横梁(4)上固定连接有支撑柱(5)；所述风帆叶片转动支撑在横梁(4)上，风帆叶片与横梁(4)上的转动连接轴线位于横梁(4)远端，在风帆叶片的受风面迎风时，其背面贴合在横梁(4)的前侧面上；所述支撑柱(5)和风帆叶片的下端均固定连接有万向脚轮(6)，支撑柱(5)和风帆叶片分别通过万向脚轮(6)支撑在刚性地面上。2.根据权利要求1所述的一种风力发电风帆，其特征在于所述风帆叶片数量为3 6个。3.根据权利要求1所述的一种风力发电风帆，其特征在于所述接盘(3)设有两个，两 个接盘⑶沿立柱⑴高度方向分布；接盘⑶沿径向突出有锥柄(31)，横梁⑷近端设 有与锥柄(31)紧配合的锥孔(42)，在接盘(3)的锥柄(31)和横梁(4)之间固定连接有锁 紧销(43)；所述横梁(4)的数量与接盘(3)相适应，风帆叶片同时与立柱(1)上下部的横 梁(4)转动连接；所述支撑柱(5)的上下部分别与立柱(1)上下部的横梁(4)固定连接。4.根据权利要求1 3中任意一项权利要求所述的一种风力发电风帆，其特征在于 所述风帆叶片由第一帆板(2)和第二帆板(7)组成，第一帆板(2)和第二帆板(7)结构相 同，第一帆板(2)设在横梁(4)远端，第一帆板(2)的面积小于第二帆板(7)，第二帆板(7) 设在横梁(4)近端，在风帆叶片受风面迎风时，第一帆板(2)与第二帆板(7)的受风面位于 同一平面内。5.根据权利要求4所述的一种风力发电风帆，其特征在于所述第一帆板(2)和第二 帆板(7)均呈板式结构，包括风帆框架(21)、帆板(22)，帆板(22)固定连接在风帆框架 (21)上；风帆框架(21)包括设在两侧的风帆立柱(211)和固定连接在风帆立柱(211)之 间的风帆横梁(212)，设在右侧的风帆立柱(211)外周固定接有两个套管(213)，两个套 管(213)分别与立柱(1)上下端的横梁(4)位置相适应，套管(213)上固定连接有U形叉 (214)，U形叉(214)的两侧壁内端面之间的距离大于横梁(4)高度，U形叉(214)的U形 槽的上侧壁上设有与右侧风帆立柱(211)间隙配合的通孔，U形叉(214)的U形槽的上侧 壁上设有与套管(213)的外周表面相适应的过孔；所述立柱(1)上下端的横梁(4)设有过 孔(41)，立柱⑴上下端的横梁⑷的过孔(41)同轴线，过孔(41)与风帆立柱(211)上的 套管(213)间隙配合，横梁⑷的一部分位于U形叉(214)的U形槽内，横梁(4)与U形叉 (214)之间还连接有轴承，风帆框架(21)通过U形叉(214)和轴承分别与立柱(1)上下端 的横梁(4)转动连接；所述第一帆板(2)下端设有的万向脚轮(6)至少两个，万向脚轮(6) 固定连接在风帆框架(21)...

【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]