專(zhuān)利名稱(chēng)：活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，特別涉及一種既能產(chǎn)生巨大動(dòng)力又
能在風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，自動(dòng)把阻力減到最小，而且在2級(jí)至12級(jí)風(fēng)力時(shí)都可以發(fā) 電的活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電已有一百五十多年的歷史，科學(xué)家在分析了大氣環(huán)流模型之后 發(fā)現(xiàn)，大氣低層的對(duì)流氣團(tuán)所包含的風(fēng)能是非常巨大的，是人類(lèi)可利用的取 之不盡、用之不竭的再生能源之一，因此，在人類(lèi)面臨的逐漸加劇的能源危 機(jī)的情況下，對(duì)于風(fēng)力發(fā)電的研究就越來(lái)越具有重大和深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義了。 在一些發(fā)達(dá)的國(guó)家，如美國(guó)、荷蘭、丹麥、法國(guó)、德國(guó)、意大利，風(fēng)力發(fā)電 在其國(guó)內(nèi)的電力結(jié)構(gòu)中已起到舉足輕重的作用了。我國(guó)只有少數(shù)地區(qū)，如新 疆達(dá)坂城、廣東南澳島及汕尾紅海灣、福建漳州的東山島等地，靠進(jìn)口設(shè)備， 總裝機(jī)容量還不到70萬(wàn)KW,在我國(guó)的電力結(jié)構(gòu)中所占的比率還不到1%。
現(xiàn)有技術(shù)中，現(xiàn)有運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)一一風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成通常 采用二/三葉式螺旋槳風(fēng)葉結(jié)構(gòu)的風(fēng)輪，其不足之處在于
(l)其風(fēng)能效率低由于風(fēng)葉少的風(fēng)輪對(duì)風(fēng)力的接收效率低，導(dǎo)致輸出 扭矩小，即對(duì)風(fēng)能的利用率低，二葉風(fēng)輪的風(fēng)能效率僅為13~18%，三葉風(fēng) 輪的風(fēng)能效率則僅為21 ~ 24 % ;
(2 )風(fēng)輪必須在4級(jí)風(fēng)以上才能發(fā)電，低、微風(fēng)力無(wú)法利用，因此風(fēng)力 發(fā)電機(jī)必須建造在風(fēng)力充足的地點(diǎn)，這給風(fēng)力發(fā)電機(jī)的廣泛推廣帶來(lái)了局限 性；
(3)風(fēng)葉重量大、工藝要求復(fù)雜為了提高風(fēng)輪的風(fēng)能效率，通常采用 加長(zhǎng)風(fēng)葉長(zhǎng)度的辦法，大功率的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)葉長(zhǎng)度可達(dá)50 - 70米之長(zhǎng)；
(4) 風(fēng)葉抗強(qiáng)能力差，強(qiáng)風(fēng)突變時(shí)，容易折斷葉片；
(5) 噪音大，不能離生活區(qū)太近；
(6) 需要偏航裝置，來(lái)跟蹤風(fēng)向，小型機(jī)要靠尾舵來(lái)跟蹤方向； (7 )需要解纜裝置；
(8) 必須與電網(wǎng)并網(wǎng)使用。
(9) 前述風(fēng)葉的缺陷大大增加了制造、運(yùn)輸和安裝的成本，使風(fēng)輪成本高昂。
另夕卜，實(shí)際使用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)絕大部分是水平軸螺旋槳風(fēng)葉風(fēng)力發(fā)電機(jī)， 即風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成采用水平軸結(jié)構(gòu)，風(fēng)輪的中心軸為臥式，其中心軸和水平面 間存在大約15度的仰角，水平放置，風(fēng)葉固定在臥式軸前端的一個(gè)垂直立面 上，其不足之處是
(1 )不能全方位有效地利用風(fēng)能自然界的風(fēng)可能從任何一個(gè)方向吹來(lái)， 由于水平軸風(fēng)輪的葉片僅位于一個(gè)垂直掃風(fēng)面上，這導(dǎo)致風(fēng)流與該掃風(fēng)面的
角度不同時(shí)，風(fēng)能效率就會(huì)有所不同，風(fēng)流正對(duì)于該掃風(fēng)面時(shí)風(fēng)能效率最大， 風(fēng)流平行于該掃風(fēng)面時(shí)風(fēng)能效率最小；
(2 )所述水平軸結(jié)構(gòu)使風(fēng)力發(fā)電機(jī)必須具有一個(gè)支撐風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成的支 撐塔，塔高必須高于風(fēng)葉的長(zhǎng)度，達(dá)到最小安全高度，由于大功率的風(fēng)葉長(zhǎng) 度可達(dá)幾十米，所以其塔高一般都要高達(dá)幾十米甚至上百米，支撐塔必須堅(jiān) 固穩(wěn)定地支撐塔頂?shù)娘L(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成，因此就必須使高塔具有良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 和足夠高的強(qiáng)度才行；
(3)前述的缺陷，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)綜合成本高昂。 在現(xiàn)有技術(shù)中已公開(kāi)了一些垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的技術(shù)，即風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成 采用垂直軸結(jié)構(gòu)，風(fēng)輪的中心軸為垂直的立軸，但通常是以中小功率的風(fēng)力 發(fā)電機(jī)為應(yīng)用目標(biāo)，風(fēng)輪的葉片結(jié)構(gòu)形式有些改進(jìn)，但仍以少量風(fēng)葉為基礎(chǔ) 進(jìn)行改進(jìn)，因此風(fēng)能效率仍不理想。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，能有效 解決上述現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組普遍存在的不足，并高效地利用風(fēng)能產(chǎn)生巨大動(dòng) 力，提高風(fēng)能效率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電 機(jī)組，包括內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)和控制裝置的機(jī)搶以及位于所述機(jī)餘上部的風(fēng)葉驅(qū) 動(dòng)總成，所述風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成由風(fēng)輪和風(fēng)輪中心軸組成，所述風(fēng)輪中心軸為垂 直立軸，所述風(fēng)輪設(shè)有若干個(gè)安裝在風(fēng)輪中心軸架上的機(jī)翼狀風(fēng)葉，機(jī)翼狀 風(fēng)葉為沿所述風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)方向的前端小后部大的受風(fēng)槽，后表面為受風(fēng)槽口。
所述機(jī)翼狀風(fēng)葉包括風(fēng)葉主體，設(shè)置于風(fēng)葉主體下部的活動(dòng)葉片以及固
定于風(fēng)葉主體的、用于分隔活動(dòng)葉片并限制活動(dòng)葉片的活動(dòng)范圍的隔板，所 述活動(dòng)葉片與風(fēng)葉主體為轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并與所述隔板、所述風(fēng)葉主體形成活動(dòng) 式受風(fēng)槽。所述機(jī)翼狀風(fēng)葉的前端為圓弧形，上表面為流線形，下表面與水 平面呈斜面。
在上述技術(shù)方案中，所述風(fēng)葉主體的上部可以設(shè)有活動(dòng)葉板，所述活動(dòng) 葉板能沿著活動(dòng)葉板與風(fēng)葉主體的連接處轉(zhuǎn)動(dòng)，所述風(fēng)葉主體與所述活動(dòng)葉 板間設(shè)有用于活動(dòng)葉板復(fù)位的彈簧。所述風(fēng)輪的風(fēng)輪座盤(pán)可以具有軸流風(fēng)葉。 所述風(fēng)輪的風(fēng)輪座盤(pán)邊緣可以設(shè)置有使所述風(fēng)輪中心軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)的安全穩(wěn)定 裝置。所述安全穩(wěn)定裝置設(shè)有穩(wěn)定鋼球，所述穩(wěn)定鋼球與所述風(fēng)輪座盤(pán)表面 之間設(shè)有間隙。所述風(fēng)輪的風(fēng)輪座盤(pán)邊緣還可以設(shè)置有防止風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過(guò)規(guī) 定轉(zhuǎn)速的穩(wěn)速制動(dòng)裝置。
因此，本實(shí)用新型活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)
1、 有效地提高風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成的風(fēng)能效率；
2、 風(fēng)輪啟動(dòng)風(fēng)力小，推動(dòng)力矩巨大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量巨大；
3、 適合于做大型和超大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；
4、 抗強(qiáng)能力好，無(wú)噪音，工藝制作方便，安裝方便，制造成本低。 下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本實(shí)用新型活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖2為本實(shí)用新型活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的內(nèi)部簡(jiǎn)要示意
圖3為本實(shí)用新型活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組沿風(fēng)輪中心軸的軸 心線的局部剖視圖4為圖3所示的風(fēng)輪座盤(pán)的A處局部剖面放大圖5為圖3所示的活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組沿H-H線的剖視圖6為圖3所示的風(fēng)輪的P向視圖7為圖6所示的風(fēng)葉的F向視圖8為圖6所示的風(fēng)葉的E向視圖9為圖7所示的風(fēng)葉沿K-K線的剖視圖10為圖9所示的隔板的上定位加強(qiáng)部分沿A-A線的局部剖視圖； 圖11為圖9所示的風(fēng)葉的G向視圖12為圖9所示的風(fēng)葉的各組成部件的狀態(tài)圖(風(fēng)力為推動(dòng)力時(shí))；
圖13為圖9所示的風(fēng)葉的各組成部件的狀態(tài)圖(風(fēng)力為阻力時(shí))；
圖14為圖13所示的隔板的下定位部分沿B-B線的局部剖視圖15為圖9所示的風(fēng)葉的各組成部件的狀態(tài)圖(風(fēng)力為推動(dòng)力，且風(fēng)力突
然升高時(shí))；
圖16為本實(shí)用新型的風(fēng)輪的工作原理圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
l一風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成； 4一發(fā)電機(jī)； 7—上穩(wěn)定鋼球； ll一風(fēng)葉主體；
2—離合器； 5—控制裝置； 8 —下穩(wěn)定鋼球; 12—活動(dòng)葉板；
14一隔板的上定位加強(qiáng)15 —隔板的下定位部分；
3—增速機(jī)； 6—機(jī)搶?zhuān)?br> 9一穩(wěn)速制動(dòng)裝置; 13—活動(dòng)葉片； 16 —彈簧；
部分；
20—風(fēng)輪中心軸;
23—風(fēng)葉；
26 —下穩(wěn)定裝置;
29 —中法蘭座。
21_罩蓋； 24—上穩(wěn)定裝置; 27—中心軸底座;
22—風(fēng)輪中心軸架; 25—風(fēng)輪座盤(pán)； 28—穩(wěn)速制動(dòng)裝置;
具體實(shí)施方式
圖1、圖2為本實(shí)用新型活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組示意圖，本實(shí) 用新型活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成l、離合器2、增 速機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、控制裝置5、機(jī)艙6、上穩(wěn)定鋼球7、下穩(wěn)定鋼球8和穩(wěn) 速制動(dòng)裝置9。其中離合器2、增速機(jī)3、發(fā)電機(jī)4、控制裝置5與機(jī)艙6在 本實(shí)用新型中的連接關(guān)系和功能均為現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的公知技術(shù)，在此不 再詳細(xì)敘述。本實(shí)用新型與現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要區(qū)別在于本實(shí)用新型的 風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成l，該風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成1位于機(jī)艙的6上部，風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成l 由風(fēng)輪和風(fēng)輪中心軸20組成。
如圖3、圖6所示，風(fēng)輪中心軸20為垂直立軸，風(fēng)輪包括罩蓋21、風(fēng) 輪中心軸架22、風(fēng)葉23和風(fēng)輪座盤(pán)25。其中，風(fēng)輪中心軸架22的四周固接 六個(gè)風(fēng)葉23，罩蓋21通過(guò)螺釘連接在風(fēng)輪中心軸架22的上部，風(fēng)輪座盤(pán)25 通過(guò)螺栓與風(fēng)輪中心軸架22的底部連接在一起，風(fēng)輪座盤(pán)25壓緊風(fēng)輪中心 軸20最大的軸肩，并通過(guò)螺栓連接風(fēng)輪中心軸20與風(fēng)輪中心軸架22,組成 整個(gè)風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成1。
圖7~圖14為本實(shí)用新型的風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)示意圖，風(fēng)葉23包括如同飛機(jī) 機(jī)翼形狀的風(fēng)葉主體ll,設(shè)置于風(fēng)葉主體11下部的活動(dòng)葉片13以及固定 于風(fēng)葉主體ll的、用于分隔活動(dòng)葉片并限制活動(dòng)葉片13的活動(dòng)范圍的隔 板的上定位加強(qiáng)部分14與隔板的下定位部分15。如圖9所示，風(fēng)葉23 在不受力狀態(tài)時(shí)，活動(dòng)葉片13在自身重量的作用，沿著活動(dòng)葉片13與風(fēng) 葉主體11的連接處旋轉(zhuǎn)，下降到隔板的下定位部分15處。如圖12所示，
風(fēng)葉23在受到風(fēng)力為推動(dòng)力的作用時(shí)，活動(dòng)葉片13會(huì)沿著活動(dòng)葉片13
與風(fēng)葉主體11的連接處作逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，直到接觸到隔板的下定位部
分15,此處隔板的下定位部分15起限位作用，阻止活動(dòng)葉片13的進(jìn)一步 旋轉(zhuǎn)，使整個(gè)風(fēng)葉23變成一個(gè)受風(fēng)槽，接受風(fēng)力氣流的推動(dòng)。如圖13所 示，風(fēng)葉23在受到風(fēng)力為阻力的作用時(shí)，活動(dòng)葉片13會(huì)沿著活動(dòng)葉片13 與風(fēng)葉主體11的連接處作順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，直到接觸到隔板的上定位加 強(qiáng)部分14,此處隔板的上定位加強(qiáng)部分14起限位作用，阻止活動(dòng)葉片13 的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，使風(fēng)力氣流從活動(dòng)葉片13的上下空間穿過(guò)，減少氣流對(duì) 風(fēng)葉2 3形成的阻力。
如圖9所示，本實(shí)用新型的機(jī)翼狀風(fēng)葉23的形狀為前端小、后部大的 受風(fēng)槽，機(jī)翼狀風(fēng)葉23的前端為圓弧形，上表面為流線形，下表面與水平 面呈斜面，后表面為受風(fēng)槽口。在本實(shí)施例中，風(fēng)葉23的上表面為流線形 的弦弧面，與水平面夾角約15。，風(fēng)葉23的前端與后面呈一斜面，與水平 面的夾角約45。。采用上述結(jié)構(gòu)的風(fēng)葉23能有效地減少風(fēng)葉23轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的 阻力，增大風(fēng)力氣流作用于風(fēng)葉23的推動(dòng)力，從而加快了風(fēng)葉23的旋轉(zhuǎn) 速度，提高發(fā)電效率。
圖16為本實(shí)用新型的風(fēng)輪的工作原理圖。此處，假定一個(gè)水平的風(fēng)力吹 向風(fēng)輪風(fēng)葉時(shí)，風(fēng)輪所受推動(dòng)力可按1/4圓分為A、 B、 C、 D四個(gè)不同受力區(qū)，
其中
(1) A區(qū)為直接推動(dòng)的風(fēng)力區(qū)
在A區(qū)，本實(shí)用新型的機(jī)翼狀風(fēng)葉23在風(fēng)力氣流的直接作用下，形成了 如圖126所示的受風(fēng)槽，并接受風(fēng)力推動(dòng)，使風(fēng)葉23沿著風(fēng)輪中心軸20作 順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)。
(2) B區(qū)為氣流弱推動(dòng)與渦流輔助推動(dòng)的風(fēng)力區(qū)
在風(fēng)葉23轉(zhuǎn)至B區(qū)時(shí)，由于各風(fēng)葉之間的間隔，有一股比A區(qū)較弱的風(fēng) 力繼續(xù)推動(dòng)風(fēng)葉23，與此同時(shí)，由于風(fēng)葉23的槽形結(jié)構(gòu)，又使風(fēng)葉23外部 與風(fēng)葉23周?chē)a(chǎn)生渦流，而此渦流對(duì)處B區(qū)的風(fēng)葉23又起到輔助推動(dòng)作用。
(3) C區(qū)為低阻力區(qū)
當(dāng)風(fēng)葉23轉(zhuǎn)至C區(qū)時(shí)，主要由慣性力的作用繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，隨著轉(zhuǎn)動(dòng)角度增 大，風(fēng)葉23逐漸受到阻力，隨著阻力的增加，也相當(dāng)于給了風(fēng)葉23的活動(dòng) 葉片13—個(gè)推力，該推力的增大同時(shí)，把活動(dòng)葉片13尾部往上托，直到接 觸到隔板的上定位加強(qiáng)部分14。接近D區(qū)時(shí)，活動(dòng)葉片13幾乎擺到水平位 置上，并接觸到隔板的上定位加強(qiáng)部分14,如圖13所示，相對(duì)氣流從活動(dòng) 葉片13的上下空間穿過(guò)，阻力大幅減小。
(4) D區(qū)為迎風(fēng)減阻區(qū)
當(dāng)風(fēng)葉23轉(zhuǎn)至D區(qū)時(shí)，風(fēng)葉23為逆向正對(duì)風(fēng)力，此時(shí)活動(dòng)葉片13幾乎 擺到水平位置上，并接觸到隔板的上定位加強(qiáng)部分14,如圖13所示，風(fēng)力 氣流從活動(dòng)葉片13的上下空間穿過(guò)，阻力減到最小狀態(tài)。隨著旋轉(zhuǎn)角度增大, 阻力逐漸減小，當(dāng)風(fēng)葉23接近A區(qū)時(shí)，活動(dòng)葉片13在自重作用下，慢慢下 降到正常狀態(tài)，接觸到隔板的下定位部分15。
(5) 大型風(fēng)葉尾部段在A區(qū)還有減阻作用
在采用上述結(jié)構(gòu)的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)中，由于機(jī)翼狀風(fēng)葉長(zhǎng) 度較長(zhǎng)，如圖16所示，當(dāng)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速較高時(shí)，在A區(qū)的風(fēng)葉的第4段尾部就會(huì) 出現(xiàn)較大的線速度，而且會(huì)出現(xiàn)該段的線速度高于推動(dòng)風(fēng)速的現(xiàn)象，所以會(huì) 對(duì)該段風(fēng)葉產(chǎn)生了相對(duì)阻力，該相對(duì)阻力同樣會(huì)將活動(dòng)葉片13托起，如圖13 所示，相對(duì)氣流從活動(dòng)葉片13的上下空間穿過(guò)，風(fēng)葉尾部的相對(duì)阻力會(huì)自動(dòng) 地減到最小。
由于本實(shí)用新型的風(fēng)輪所受的風(fēng)力推動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于阻力，而且受風(fēng)槽面 積可以隨意增大，機(jī)翼狀風(fēng)葉23可隨意加長(zhǎng)，所以采用上述結(jié)構(gòu)的風(fēng)輪可以 獲得巨大的推力和巨大力臂所形成巨大的力矩，加上風(fēng)葉23阻力小，因此風(fēng) 輪啟動(dòng)風(fēng)力小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量巨大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。所以，本實(shí)用新型也是一種大型 或超大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的最佳結(jié)構(gòu)。
為使采用上述結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有很好的抗強(qiáng)風(fēng)的性能，本實(shí)用新 型可以進(jìn)一步改進(jìn)，如圖15所示，在風(fēng)葉主體11的上部設(shè)有活動(dòng)葉板12,
活動(dòng)葉板12能沿著活動(dòng)葉板12與風(fēng)葉主體11的連接處轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)葉主體
11與活動(dòng)葉板12間還設(shè)有用于活動(dòng)葉板12復(fù)位的彈簧16。當(dāng)突然遇到強(qiáng)風(fēng) 時(shí)，風(fēng)壓力會(huì)推開(kāi)活動(dòng)葉板2，強(qiáng)氣流從前上窗口流出，在大風(fēng)過(guò)后，活動(dòng) 葉板12會(huì)在彈簧16的拉緊力的作用下自動(dòng)復(fù)原。
本實(shí)用新型的機(jī)翼狀風(fēng)葉數(shù)量和每個(gè)風(fēng)葉的活動(dòng)葉片間隔數(shù)量均可以按 需要選用，并不局限并本實(shí)施例所示。 一般來(lái)說(shuō)，風(fēng)輪的直徑越大，機(jī)翼狀 風(fēng)葉越多。其中，風(fēng)葉的受力狀況與保持風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的連續(xù)性是決定風(fēng)葉數(shù)量
和每個(gè)風(fēng)葉的活動(dòng)葉片間隔數(shù)量選擇的兩個(gè)關(guān)鍵因素。
在本實(shí)用新型的風(fēng)輪主體結(jié)構(gòu)中，風(fēng)輪座盤(pán)25采用帶軸流風(fēng)葉的座盤(pán)， 如圖3 圖5所示，風(fēng)輪座盤(pán)25在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生向上的軸流風(fēng)，該軸流風(fēng)對(duì)整 個(gè)機(jī)艙6里的設(shè)備能起到散熱作用，有效地改善了機(jī)艙的通風(fēng)條件。
本實(shí)用新型還可以在風(fēng)輪驅(qū)動(dòng)的主體結(jié)構(gòu)上設(shè)置有安全穩(wěn)定裝置和穩(wěn)速 制動(dòng)裝置28。如圖1、圖3所示，安全穩(wěn)定裝置包括固定在中法蘭座29的上 穩(wěn)定裝置24和固定在中心軸底座27的下穩(wěn)定裝置26, 29中法蘭座與中心軸 底座27通過(guò)螺栓連接，中心軸底座27與機(jī)艙6通過(guò)螺栓連接，風(fēng)輪中心軸 20與中心軸底座27通過(guò)孔軸裝配連接。其中，上穩(wěn)定裝置24下端含有上穩(wěn) 定鋼球7,下穩(wěn)定裝置26上端含有下穩(wěn)定鋼球8。在風(fēng)輪座盤(pán)25邊緣的上下 表面與各個(gè)穩(wěn)定鋼球之間存在3 ~ 5mm的間隙。
正常風(fēng)力時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)輪座盤(pán)25與上穩(wěn)定鋼球7、下穩(wěn)定鋼球8之間留 有間隙，不會(huì)碰到，當(dāng)風(fēng)力突然增大或風(fēng)速波動(dòng)很大時(shí)，由于風(fēng)葉23的受力 面積大，容易產(chǎn)生垂直方向的沖擊分力，導(dǎo)致風(fēng)輪座盤(pán)25的上下擺動(dòng)，這時(shí) 風(fēng)輪座盤(pán)25便與穩(wěn)定鋼球碰到，并在摩擦中旋轉(zhuǎn)，穩(wěn)定鋼球?qū)︼L(fēng)輪座盤(pán)25 的支撐力就限制了風(fēng)輪中心軸20加大擺動(dòng)的傾向，風(fēng)輪主體就可以平穩(wěn)地運(yùn) 行，從而保證風(fēng)輪中心軸20在任何狀態(tài)下都能穩(wěn)定地轉(zhuǎn)動(dòng)。
此外，由于風(fēng)力在不同時(shí)間及方向隨機(jī)性變化莫測(cè)。當(dāng)風(fēng)力在有時(shí)或在 較長(zhǎng)的一段時(shí)里風(fēng)速很大時(shí)，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速可能會(huì)出現(xiàn)超速狀態(tài)，因此在風(fēng)輪 座盤(pán)2 5邊緣加裝了穩(wěn)速制動(dòng)裝置2 8 。從而保證風(fēng)輪不管風(fēng)速增到很大時(shí)都
控制到規(guī)定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，與此同時(shí)，在A區(qū)(見(jiàn)圖16)受推動(dòng)力的風(fēng)葉23, 由于制動(dòng)時(shí)受風(fēng)槽風(fēng)壓升高，頂開(kāi)活動(dòng)葉板12 (見(jiàn)圖15)，強(qiáng)氣流力從上活 動(dòng)葉板12與風(fēng)葉主體11的間隙穿過(guò)，減小推力，使風(fēng)輪達(dá)到減速效杲。
另外，穩(wěn)速制動(dòng)裝置28可以完全剎車(chē)，使風(fēng)輪處于停止?fàn)顟B(tài)，這為整個(gè) 設(shè)備在安裝和檢修時(shí)，提供方便。
本實(shí)用新型活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以滿足風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行 外界條件的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)
1、 最高風(fēng)速v為35m/s，高寒地區(qū)為40m/s;
2、 機(jī)組正常運(yùn)行的溫度范圍為-20。C +5(TC，高寒地區(qū)為-25°C ~+45
°C;
3、 機(jī)組運(yùn)行的最高海拔為4000m;
4、 相對(duì)濕度為95%;
5、 相對(duì)于未受化學(xué)污染的大氣，北方地區(qū)應(yīng)考慮大氣中的沙塵條件。 由此可以看出，本實(shí)用新型活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組具有以下顯
著優(yōu)點(diǎn)
1、 本實(shí)用新型能有效地提高風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成的風(fēng)能效率，由于本實(shí)用新型 的風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是采用垂直軸活葉減阻型旋翼式風(fēng)輪， 一方面風(fēng) 輪能獲得巨大推動(dòng)力矩，而所受阻力減小到最小，另一方面，使得任何一個(gè) 方向吹來(lái)的風(fēng)力對(duì)風(fēng)輪都能產(chǎn)生同樣效果的推動(dòng)力，因此該結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的風(fēng)能 效率比其它風(fēng)葉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的風(fēng)能效率高5 0%以上；
2、 本實(shí)用新型風(fēng)輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，還帶來(lái)啟動(dòng)風(fēng)力小，推動(dòng)力矩巨大，轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量巨大，本實(shí)用新型的風(fēng)輪在風(fēng)力2m/s 40m/s狀態(tài)下都可以發(fā)電；
3、 本實(shí)用新型最適合于做大型和超大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組；
4、 本實(shí)用新型既可以離網(wǎng)發(fā)電，也可以并網(wǎng)發(fā)電；
5、 本實(shí)用新型的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，抗強(qiáng)能力好，無(wú)噪音；
6、 工藝制作方便，安裝方便，整機(jī)高度可以比螺旋槳風(fēng)葉型的高度減少 一半以上；制造成本在相同功率的機(jī)型中，可以比螺旋槳風(fēng)葉型少1/3以上，
它將是未來(lái)大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)最好結(jié)構(gòu)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非 限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而 不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)和控制裝置的機(jī)艙以及位于所述機(jī)艙上部的風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成，所述風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成由風(fēng)輪和風(fēng)輪中心軸組成，所述風(fēng)輪中心軸為垂直立軸，其特征在于所述風(fēng)輪設(shè)有若干個(gè)安裝在風(fēng)輪中心軸架上的機(jī)翼狀風(fēng)葉，所述機(jī)翼狀風(fēng)葉為沿所述風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)方向的前端小后部大的受風(fēng)槽，后表面設(shè)有受風(fēng)槽口。
2. 如權(quán)利要求1所述的活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在 于所述機(jī)翼狀風(fēng)葉包括風(fēng)葉主體，設(shè)置于風(fēng)葉主體下部的活動(dòng)葉片以及 固定于風(fēng)葉主體的、用于分隔活動(dòng)葉片并限制活動(dòng)葉片的活動(dòng)范圍的隔板: 所述活動(dòng)葉片與風(fēng)葉主體為轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并與所述隔板、所述風(fēng)葉主體形成 活動(dòng)式受風(fēng)槽。
3. 如權(quán)利要求2所述的活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在 于所述機(jī)翼狀風(fēng)葉的前端為圓弧形，上表面為流線形，下表面與水平面 呈斜面。
4. 如權(quán)利要求2所述的活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在 于所述風(fēng)葉主體的上部設(shè)有活動(dòng)葉板，所述活動(dòng)葉板與風(fēng)葉主體為轉(zhuǎn)動(dòng) 連接，所述風(fēng)葉主體與所述活動(dòng)葉板間設(shè)有用于活動(dòng)葉板復(fù)位的彈簧。
5. 如權(quán)利要求1所述的活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在 于所述風(fēng)輪的風(fēng)輪座盤(pán)具有軸流風(fēng)葉。
6. 如權(quán)利要求1所述的活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在 于所述風(fēng)輪的風(fēng)輪座盤(pán)邊緣設(shè)置有使所述風(fēng)輪中心軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)的安全穩(wěn) 定裝置。
7. 如權(quán)利要求6所述的活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在 于所述安全穩(wěn)定裝置設(shè)有穩(wěn)定鋼球，所述穩(wěn)定鋼球與所述風(fēng)輪座盤(pán)表面 之間設(shè)有間隙。
8. 如權(quán)利要求1所述的活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，其特征在 于所述風(fēng)輪的風(fēng)輪座盤(pán)邊緣設(shè)置有防止風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過(guò)規(guī)定轉(zhuǎn)速的穩(wěn)速制 動(dòng)裝置。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種活葉減阻型旋翼式風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，包括內(nèi)設(shè)有發(fā)電機(jī)和控制裝置的機(jī)艙以及位于機(jī)艙上部的風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成，風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成由風(fēng)輪和風(fēng)輪中心軸組成，風(fēng)輪中心軸為垂直立軸，風(fēng)輪設(shè)有若干個(gè)安裝在風(fēng)輪中心軸架上的機(jī)翼狀風(fēng)葉。機(jī)翼狀風(fēng)葉為沿風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)方向的前端小后部大的受風(fēng)槽，后表面設(shè)有受風(fēng)槽口。機(jī)翼狀風(fēng)葉包括風(fēng)葉主體，設(shè)置于風(fēng)葉主體下部的活動(dòng)葉片以及固定于風(fēng)葉主體的、用于分隔活動(dòng)葉片并限制活動(dòng)葉片的活動(dòng)范圍的隔板，活動(dòng)葉片與風(fēng)葉主體為轉(zhuǎn)動(dòng)連接，并與隔板、風(fēng)葉主體形成活動(dòng)式受風(fēng)槽。本實(shí)用新型有效地提高風(fēng)葉驅(qū)動(dòng)總成的風(fēng)能效率，適合做大型和超大型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，抗強(qiáng)能力好，無(wú)噪音，安裝方便，制造成本低。
文檔編號(hào)F03D3/06GK201013536SQ20072004782
公開(kāi)日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2007年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月25日
發(fā)明者劉少忠 申請(qǐng)人:劉少忠