一种具有开合式叶片的风力发电机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种具有开合式叶片的风力发电机，该风力发电机包括支撑机架、主轴、多组叶片组以及配套的发电机，其中所述主轴作为回转体水平设置在支撑机架两端之间，其一端与配套的发电机功能相连；所述叶片组彼此间隔地安装在主轴上，并在受到风力作用时带动主轴一同旋转，其中各个叶片组分别由多个呈枢轴形式并沿着主轴圆周方向安装的叶片轴、以及对称布置在各个叶片轴两侧的开合式叶片共同组成。通过本实用新型专利技术，能够在低风速、风向不稳定的条件下也能够有效利用风能，叶片迎风可自动张开至最大化，逆风自动合拢至最小，整体装置结构紧凑、运行更为稳定可靠，因此尤其适用于个人及家庭的日常使用。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于风能设备
，更具体地，涉及一种具有开合式叶片、并能够在低风速条件下有效利用风能的风力发电机。
技术介绍
风力发电机是将风能转换为机械功的设备，由于其不存在燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，因此在矿石燃料不断减少、环境保护越来越受到重视的今天正日益成为热门的技术研究点。其中，通常将发电功率在10千瓦以下的风力发电机称之为小型风力发电机，发电功率在10千瓦至100千瓦的风力发电机称之为中型风力发电机，发电功率在100千瓦以上的称之为大型风力发电机。此外，按照其风轮轴的位置，可以划分为水平轴风力发电机和垂直轴发电机。然而，通过对现有风力机的研究可以发现，目前的风力机通常对风速要求较高，而且体积大、成本高昂，因此多应用在我国西部和沿海等风力条件优越的地区。为了能够在一些低风速、风向不稳定的场合下也能够有效利用风能，尤其是能够适用于日常家庭的电能收集和储备，有必要对现有风力机的结构及设置方式等进行改进，以便获得在低风速条件下也能发电、结构稳定可靠、结构紧凑、制造成本低，并且适用于日常家庭使用的风力发电机装置。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷和技术需求，本技术的目的在于提供一种具有开合式叶片的风力发电机，其通过在水平轴上设计多个角度彼此错开的可自动开合式叶片，可以减小叶片回旋阻力，保证叶片在低风速时也有效工作，相应地，能够在风速不稳定的条件下也能发电，同时提高风能利用系数。按照本技术，提供了一种具有开合式叶片的风力发电机，该风力发电机包括支撑机架、主轴、多组叶片组以及配套的发电机，其特征在于所述主轴作为回转体水平设置在所述支撑机架两端之间，其一端与所述配套的发电机功能相连；所述叶片组彼此间隔地安装在所述主轴上，并在受到风力作用时带动主轴一同旋转，其中各个叶片组分别由多个呈枢轴形式并沿着主轴圆周方向安装的叶片轴、以及对称布置在各个叶片轴两侧的开合式叶片共同组成。作为进一步优选地，所述支撑机架上安装有风向跟踪装置，并且支撑机架的底盘相应被设置为转盘式结构。作为进一步优选地，所述支撑机架被设计为可直接插入地基的模块化结构，或是可与地基固定相连的模块化结构。作为进一步优选地，所述叶片组的数量为3组并以一定角度彼此错开，其中各组叶片组中的叶片轴数量为5个。作为进一步优选地，所述对称布置在各个叶片轴两侧的开合式叶片之间所形成的夹角范围为0° 180°。作为进一步优选地，对于各个叶片组，所述叶片轴沿着圆周方向安装在转盘结构件上，所述主轴贯穿连接该转盘结构件由此随其一同旋转。作为进一步优选地，各个所述叶片的最大投影尺寸为15cm*20cm。作为进一步优选地，所述支撑机架由铸铁材料制成，所述叶片由碳素钢或工程塑料制成。总体而言，按照本技术的具有开合式叶片的风力发电机与现有技术相比，主要具备以下的技术优点1、通过对叶片自身结构及其与叶片轴之间连接方式的改进，当风吹来时，迎风侧叶片能自动张开至最大以增加受力面积，而逆风回旋侧叶片则自动闭合至最小以减小回旋阻力损失，相应地，能够在低风速条件下也能有效利用风能；2、通过在水平主轴上设置多个以一定角度彼此错开的开合式叶片，进一步提高了风能的利用和转换效率，而且适用于风向不稳定的环境，同时运行更为稳定可靠；3、通过对开合式叶片自身尺寸、材质以及支撑支架结构上的改进，整体装置结构紧凑、制造成本低，运行更为稳定可靠，因此尤其适用于个人及家庭的日常使用。附图说明图1是按照本技术的具有开合式叶片的风力发电机的整体结构示意图；图2是用于显示图1中单组开合式叶片的循环运动过程的示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。图1是按照本技术的具有开合式叶片的风力发电机的整体结构示意图。如图1中所示，按照本专利技术的风力发电机包括支撑机架101、主轴102、叶片组103以及相应配置的发电机(图中未显示)等功能组件。其中支撑机架101由重质材料譬如铸铁或其他类似材料制成，以便提高整体装置的稳定性。主轴102作为回转体水平设置在支撑机架两端之间由轻质材料制成，用于安装叶片组103并可随同叶片组的旋转而一起旋转；其端部安装有譬如皮带轮的元件以与相配套的发电机功能相连，由此能够将风能转换成电能。在一个优选实施例中，考虑到不同工作场合下的需求，可以将支撑机架101设计成模块化的结构，例如为可以直接插入地基的结构，或是可与地基固定相连的结构。在另外一个优选实施例中，还可以在支撑机架101上安装风向跟踪装置，并相应将支撑机架101的底盘设计成可根据风向跟踪装置的输出信号来相应调整方位的转盘式结构，这样能够方便地根据风向来自动进行调整，以便更大程度地利用风能。在主轴102上(例如中间位置)，以一定角度譬如15° 20°彼此错开地间隔设置有多组叶片组103，在图1中例如显示为3组。每组叶片组103由五个叶片轴、以及分别对称布置在各个叶片轴两侧并可执行开合动作的两个翼型叶片共同组成，其中叶片轴也可以譬如通过螺栓或焊接的方式沿着圆周方向安装在一个贯穿主轴102的转盘结构件上，由此通过转盘结构件带动主轴102 —同旋转，进而使得发电机将风能转换成电能。此外，所述叶片轴呈枢轴的形式，因此布置在其两侧的叶片可以绕其枢轴中心执行开合动作，这两个叶片之间可以彼此贴合也即形成0°的夹角，而当最大程度地展开时，它们之间所形成的夹角为 180。。在一个优选实施例中，所述叶片由碳素钢或工程塑料材料制成，这样在低风速条件下也能够迅速开合，并对叶片轴产生扭矩由此外使外接的发电机进行发电或是直接利用其旋转机械能；此外，还便于加工制造、耐磨损，具备更长的工作寿命。在另外一个优选实施例中，为了便于个人或家庭的日常使用，可以将各个叶片的最大投影尺寸设计为15cm*20cm，这样在控制装置整体尺寸的同时，还能够在低风速条件下有效输出足以日常使用的电能。下面将参照图2来具体描述按照本技术的风力发电机的原理及工作流程。当风如图2中所示从右侧吹来时，处于位置I的叶片由于正面朝向迎风侧会迅速自动张开至最大；与此同时，处于位置2的叶片开始合拢，处于位置3的叶片逐渐被风吹合，处于位置4的叶片自动合拢至最大化闭合，处于位置5的叶片开始受迎风作用逐渐打开，由此完成一个工作循环。在此工作循环过程中，每对叶片的开合动作对叶片轴产生扭矩，并将扭矩通过叶片轴传递到主轴102，由此可以外接发电机进行发电或是直接利用其旋转机械倉泛。具体而言，在图2中所示的状态下，当开合式叶片到达位置I时，由于分别布置在呈枢轴形式的叶片轴两侧的叶片可以类似合页机构那样迅速张开至最大程度，当叶片张开到一定角度后即开始对叶片轴产生扭矩；而当该开合式叶片到达位置2时，由于上游叶片的作用，叶片开始合拢，但是由于合拢的力矩较小，因此合拢的速度也相对较慢；直至当叶片到达位置3时，由于风的作用才开始加速闭合，并在位置4附近完成最大化闭合；最后，当叶片到达位置5时，在风力的作用下又开始张开，由此完成自身的一个工作循环。在上述循环过程中，叶片能够在迎风时最大化张开，由此获得较大的风力做功能力，而在失去做功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有开合式叶片的风力发电机，该风力发电机包括支撑机架（101）、主轴（102）、多组叶片组（103）以及配套的发电机，其特征在于：所述主轴（102）作为回转体水平设置在所述支撑机架（101）两端之间，其一端与所述配套的发电机功能相连；所述叶片组（103）彼此间隔地安装在所述主轴（102）上，并在受到风力作用时带动主轴一同旋转，其中各个叶片组分别由多个呈枢轴形式并沿着主轴圆周方向安装的叶片轴、以及对称布置在各个叶片轴两侧的开合式叶片共同组成。

【技术特征摘要】
1.一种具有开合式叶片的风力发电机，该风力发电机包括支撑机架(101)、主轴(102)、多组叶片组(103)以及配套的发电机，其特征在于 所述主轴(102)作为回转体水平设置在所述支撑机架(101)两端之间，其一端与所述配套的发电机功能相连； 所述叶片组(103)彼此间隔地安装在所述主轴(102)上，并在受到风力作用时带动主轴一同旋转，其中各个叶片组分别由多个呈枢轴形式并沿着主轴圆周方向安装的叶片轴、以及对称布置在各个叶片轴两侧的开合式叶片共同组成。2.如权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述支撑机架(101)上安装有风向跟踪装置，并且支撑机架的底盘相应被设置为转盘式结构。3.如权利要求1或2所述的风力发电机，其特征在于，所述支撑机架(101)被设计为可直接插入地基的...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄干，金泽林，熊玉成，徐静远，谢榭，池亚微，李挺豪，张师帅，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：实用新型
国别省市：