專利名稱：風(fēng)力發(fā)電用自適應(yīng)風(fēng)輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)輪結(jié)構(gòu)，更特別地說，是指一種適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自適應(yīng)風(fēng) 輪。該風(fēng)輪上的羽片、葉尖結(jié)構(gòu)釆用了空氣動(dòng)力學(xué)與鳥類飛行仿生相結(jié)合的技術(shù)方案。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促 使發(fā)電機(jī)發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電不需要燃料，也不會(huì)產(chǎn)生輻射或空氣污染、是一種綠色能源。
現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機(jī)使用的風(fēng)輪啟動(dòng)風(fēng)速一般為3 4米/秒(3級(jí)風(fēng))才能啟動(dòng)， 其風(fēng)輪額定發(fā)電風(fēng)速大多為8 13米/秒(5 6級(jí)風(fēng))，這樣的風(fēng)力環(huán)境在全球較少， 無法大面積推廣使用。 發(fā)明 內(nèi) 容
為了克服現(xiàn)有發(fā)電機(jī)風(fēng)輪所需的風(fēng)力環(huán)境少、額定發(fā)電風(fēng)速大的缺陷，本發(fā)明提 出一種空氣動(dòng)力學(xué)與鳥類飛行仿生相結(jié)合的、具有展弦比小的、柔性風(fēng)葉的風(fēng)輪。該 風(fēng)力發(fā)電用自適應(yīng)風(fēng)輪的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)風(fēng)速小(1 2米/秒，1 2級(jí)風(fēng))；額定發(fā)電 風(fēng)速較低，可設(shè)計(jì)為5 7米/秒(4級(jí)風(fēng))，可適合廣大地區(qū)。在同等風(fēng)輪直徑和自 然風(fēng)速的條件下，該風(fēng)力發(fā)電用自適應(yīng)風(fēng)輪與現(xiàn)有三葉、四葉風(fēng)輪(風(fēng)輪的葉片為一 體構(gòu)形)互換后，可提高發(fā)電功率30%以上。
本發(fā)明的一種適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自適應(yīng)風(fēng)輪，其特征在于該自適應(yīng)風(fēng)輪包括 有3 5個(gè)風(fēng)葉、3 5個(gè)壓片和一個(gè)連接盤；
所述連接盤包括有盤體、連接軸，盤體上均勻設(shè)有3 5個(gè)半圓槽、6~10個(gè)窄 縫，盤體的下方為連接軸；每個(gè)半圓槽的兩側(cè)設(shè)置有兩個(gè)窄縫，且半圓槽的底部設(shè)有 螺栓孔；半圓槽用于放置風(fēng)葉的支撐桿的連接端，窄縫用于放置壓片的A定位片、B 定位片；
所述壓片包括有承壓面、A定位片、B定位片，A定位片、B定位片分別設(shè)置 在承壓面的兩側(cè)，承壓面上開有螺桿孔；A定位片、B定位片置于連接盤的半圓槽兩 側(cè)的兩個(gè)窄縫內(nèi)；所述風(fēng)葉包括有4 9個(gè)羽片、 一個(gè)葉尖和一個(gè)支撐桿，支撐桿分為展長(zhǎng)段和 連接端，羽片分為羽片連接端和羽片柔性段，葉尖分為葉尖連接端和羽尖柔性段，葉 尖柔性段上設(shè)有5個(gè)葉尖羽片；每個(gè)羽片沿展向方向順次排列，且通過羽片連接端 固定在支捧桿的展長(zhǎng)段上；葉尖上的葉尖羽片沿弦向方向順次排列，且通過葉尖連接 端固定在支撐桿的展長(zhǎng)段的端部；支撐桿的連接端置于連接盤的半圓槽內(nèi)；
支撐桿的連接端置于連接盤的半圓槽內(nèi)，壓片的兩個(gè)定位片置于窄縫中，采用螺 栓順次穿過壓片的承壓面上的螺栓孔、支撐桿的連接端上的螺栓孔、連接盤的半圓槽 底部的螺栓孔后與螺母配合實(shí)現(xiàn)將壓片、支撐桿和連接盤三者之間的柔性連接。
在本發(fā)明中，相鄰的兩個(gè)羽片的間距為^-3 8mm,每個(gè)羽片與支撐桿的安裝 角0弦線與旋轉(zhuǎn)面的夾角為0.5° ~16.33° 。安裝在支撐桿的展長(zhǎng)段端部的葉尖與 最后一片羽片之間的間距也為A =3 8111111,而葉尖在弦向方向設(shè)有的5個(gè)葉尖羽片 之間間距也為H。 =3 8mm,且相鄰兩個(gè)葉尖羽片之間的夾角為/ == 10 20度。


圖1是本發(fā)明具有4個(gè)風(fēng)葉的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)圖。
圖1A是本發(fā)明具有3個(gè)風(fēng)葉的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)圖。
圖1A (a)是用以安裝3個(gè)風(fēng)葉的連接盤的結(jié)構(gòu)圖。
圖1B是本發(fā)明具有5個(gè)風(fēng)葉的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)圖。
圖1B (a)是用以安裝5個(gè)風(fēng)葉的連接盤的結(jié)構(gòu)圖。
圖1C是帶有整流罩的風(fēng)輪結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本發(fā)明的A風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)圖。
圖2A是圖2的A向視圖。
圖3是本發(fā)明風(fēng)葉羽片的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明風(fēng)葉葉尖的結(jié)構(gòu)圖。
圖4A是本發(fā)明風(fēng)葉葉尖的正視圖。
圖5是本發(fā)明A連接盤的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明A壓片的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是本發(fā)明A支撐桿的結(jié)構(gòu)圖。
圖中 l.A風(fēng)葉 2、B風(fēng)葉 3.C風(fēng)葉 4.D風(fēng)葉1A.A支撐桿la.A連接端lb.A螺栓孔lc.展長(zhǎng)段ld.E螺栓孔1B.B支撐桿ic.c支撐桿1D.D支撐桿ll.A羽片12.B羽片13.C羽片14.D羽片15.E羽片16.F羽片17.葉尖17AA葉尖羽片17B.B葉尖羽片17C.C葉尖羽片17D.D葉尖羽片17E.E葉尖羽片101.B連接端102.A通孔103.C螺栓孔104.羽片柔性段105.D螺栓孔171.C連接端172.B通孔173.F螺栓孔174.葉尖柔性段175.G螺栓孔5.A連接盤SA.A半圓槽5B.B半圓槽5C.C半圓槽5D.D半圓槽51.A窄縫52.B窄縫53.C窄縫54.D窄縫55.E窄縫56.F窄縫57.G窄縫58.H窄縫59.盤體60.連接軸6AA壓片6B.B壓片6C.C壓片6D.D壓片61.A定位片62.B定位片63.承壓面64.B螺桿孔7.整流罩8.B連接盤9.C連接盤10.E風(fēng)葉具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)形做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明是一種適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自適應(yīng)風(fēng)輪，該自適應(yīng)風(fēng)輪(參見圖l所示)包括有3 5個(gè)風(fēng)葉、3 5個(gè)壓片和一個(gè)連接盤；所述連接盤包括有盤體、連接軸，盤體上均勻設(shè)有3 5個(gè)半圓槽、6~10個(gè) 窄縫，盤體的下方為連接軸(通過連接軸使本發(fā)明設(shè)計(jì)的風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)連接)；每個(gè) 半圓槽的兩側(cè)設(shè)置有兩個(gè)窄縫，且半圓槽的底部設(shè)有螺栓孔；半圓槽用于放置風(fēng)葉的 支撐桿的連接端，窄縫用于放置壓片的A定位片、B定位片；所述壓片包括有承壓面、A定位片、B定位片，A定位片、B定位片分別設(shè)置 在承壓面的兩側(cè)，承壓面上開有螺桿孔；A定位片、B定位片置于連接盤的半圓槽兩 側(cè)的兩個(gè)窄縫內(nèi)；所述風(fēng)葉包括有4 9個(gè)羽片、 一個(gè)葉尖和一個(gè)支撐桿，支撐桿分為展長(zhǎng)段和 連接端，羽片分為羽片連接端(為了敘述方便，下文中對(duì)羽片連接端釆用了帶有編號(hào) 的形式)和羽片柔性段，葉尖分為葉尖連接端(為了敘述方便，下文中對(duì)葉尖連接端 采用了帶有編號(hào)的形式)和羽尖柔性段，葉尖柔性段上設(shè)有5個(gè)葉尖羽片；每個(gè)羽 片沿展向方向順次排列，且通過羽片連接端固定在支撐桿的展長(zhǎng)段上；葉尖上的葉尖 羽片沿弦向方向順次排列，且通過葉尖連接端固定在支撐桿的展長(zhǎng)段的端部；支撐桿 的連接端置于連接盤的半圓槽內(nèi)；支撐桿的連接端置于連接盤的半圓槽內(nèi)，壓片的兩個(gè)定位片置于窄縫中，采用螺 栓順次穿過壓片的承壓面上的螺栓孔、支撐桿的連接端上的螺栓孔、連接盤的半圓槽 底部的螺栓孔后與螺母配合實(shí)現(xiàn)將壓片、支撐桿和連接盤三者之間的柔性連接。在本 發(fā)明中，未采用焊接形式，故稱壓片、支撐桿和連接盤之間為柔性連接。為了使風(fēng)葉 與連接盤的安裝無過盈配合，在每個(gè)風(fēng)葉的支撐桿在安裝時(shí)，上面壓蓋一壓片，并采 用螺栓與螺母的配合，使風(fēng)葉與連接盤固定連接。在本發(fā)明中，由于在風(fēng)葉的展向方向上設(shè)有4 9個(gè)羽片，且每個(gè)羽片之間留有 間隙，即相鄰的兩個(gè)羽片的間距為"-3 8mm,每個(gè)羽片與支撐桿的安裝角g弦線 與旋轉(zhuǎn)面的夾角為0.5。 16.33° 。安裝在支撐桿的展長(zhǎng)段端部的葉尖與最后一片 羽片之間的間距也為A =3 8111111,而葉尖在弦向方向設(shè)有的5個(gè)葉尖羽片之間間距 也為//。 =3 8mm，且相鄰兩個(gè)葉尖羽片之間的夾角為〃 =10~20度。在本發(fā)明中，以四個(gè)風(fēng)葉的風(fēng)輪為例，四個(gè)風(fēng)葉均勻地分布在A連接盤5上， 四個(gè)風(fēng)葉的結(jié)構(gòu)相同(參見圖l所示)；所述的四個(gè)風(fēng)葉是指A風(fēng)葉1、 B風(fēng)葉2、 C風(fēng)葉3和D風(fēng)葉4。其中，(參見圖2所示)A風(fēng)葉l包括有6個(gè)羽片(A羽片11、 B羽片12、 C羽片13、 D羽片14、 E羽片15和F羽片16結(jié)構(gòu)相同，A羽 片11、 B羽片12、 C羽片13、 D羽片l4、 E羽片15和F羽片16沿展向方向順 次排列)、 一個(gè)葉尖17和一根A支撐桿1A; A支撐桿1A分為展長(zhǎng)段lc和連接端 la; A羽片11分為B連接端101和羽片柔性段104;葉尖17分為C連接端171 和羽尖柔性段174,且葉尖柔性段174上設(shè)有5個(gè)葉尖羽片(A葉尖羽片17A、 B 葉尖羽片17B、 C葉尖羽片17C、 D葉尖羽片17D和E葉尖羽片17E結(jié)構(gòu)相同， A葉尖羽片17A、 B葉尖羽片17B、 C葉尖羽片17C、 D葉尖羽片17D和E葉尖 羽片17E沿弦向方向順次排列)；A支撐桿1A的連接端la置于A連接盤5的A半 圓槽5A內(nèi)。A支撐桿1A的展長(zhǎng)段lc上沿展向方向順次安裝有A羽片11、 B羽片12、 C羽片13、 D羽片14、 E羽片15、 F羽片16、葉尖17。具體結(jié)構(gòu)參見圖1、 圖2、圖3、圖4、圖4A、圖5、圖6、圖7所示。A連接盤5的結(jié)構(gòu)(參見圖5所示)A連接盤5包括有盤體59、連接軸60， 盤體59的下方為連接軸60。在A連接盤5的盤體59上以盤心O點(diǎn)為圓心均勻分 布切割加工出4個(gè)半圓槽(A半圓槽5A、 B半圓槽5B、 C半圓槽5C、 D半圓槽5D), 8個(gè)窄縫(A窄縫51、 B窄縫52、 C窄縫53、 D窄縫54、 E窄縫55、 F 窄縫56、 G窄縫57、 H窄縫58)。 A半圓槽5A的兩側(cè)分別有A窄縫51、 B窄縫 52, B半圓槽5B的兩側(cè)分別有C窄縫53、 D窄縫54, C半圓槽5C的兩側(cè)分別 有E窄縫55、 F窄縫56， D半圓槽5D的兩側(cè)分別有G窄縫57、 H窄縫58。 A 連接盤5的底部設(shè)有與發(fā)電機(jī)連接用的連接軸60。 A半圓槽5A用于放置A風(fēng)葉1 的A支撐桿1A。本發(fā)明應(yīng)用的連接盤，其盤體上開有的半圓槽是根據(jù)所安裝的風(fēng)葉個(gè)數(shù)來配套 的。在盤體上設(shè)有相應(yīng)個(gè)數(shù)的半圓槽，以及在每個(gè)半圓槽的兩側(cè)設(shè)有兩個(gè)窄縫，是以 盤體的盤心O點(diǎn)為圓心均勻分布的。(參見圖1A、圖1A (a)所示)以在B連接盤 8上安裝3個(gè)風(fēng)葉(A風(fēng)葉l、 B風(fēng)葉2、 C風(fēng)葉3)， B連接盤8的盤體上將分布 有3個(gè)半圓槽、6個(gè)窄縫與之配套的還有3個(gè)壓片。壓片、A風(fēng)葉l、 B風(fēng)葉2、 C 風(fēng)葉3和B連接盤8之間通過螺栓與螺母的配合實(shí)現(xiàn)柔性連接。(參見圖1B、圖1B (b)所示)以在C連接盤9上安裝5個(gè)風(fēng)葉(A風(fēng)葉l、 B風(fēng)葉2、 C風(fēng)葉3、 D風(fēng)葉4、 E風(fēng)葉IO), C連接盤9的盤體上將分布有5個(gè)半 圓槽、10個(gè)窄縫與之配套的還有5個(gè)壓片。壓片、A風(fēng)葉l、 B風(fēng)葉2、 C風(fēng)葉3、 D風(fēng)葉4、 E風(fēng)葉10和C連接盤9之間通過螺栓與螺母的配合實(shí)現(xiàn)柔性連接。A壓片6A的結(jié)構(gòu)(參見圖6所示)所述A壓片6A包括有承壓面63、 A定位 片61、 B定位片62， A定位片61、 B定位片62分別設(shè)置在承壓面63的兩側(cè)，承 壓面63上開有B螺桿孔64。A風(fēng)葉l的結(jié)構(gòu)(參見圖2所示)A風(fēng)葉1由A支撐桿1A、 6片羽片、葉尖 17組成，6片羽片沿展向方向的排列順序?yàn)锳羽片11、 B羽片12、 C羽片13、 D 羽片14、 E羽片15、 F羽片16， A風(fēng)葉l的展向端部為葉尖17; F羽片16與葉 尖羽片17相距/^3 8mm;相鄰兩個(gè)羽片相距"=3 8mm,即有A羽片ll與 B羽片12之間相距d-3 8mm,B羽片12與C羽片13之間相距d =3 8mm， C羽片13與D羽片14之間相距J-3 8mm，D羽片14與E羽片15之間相距rf =3 8mm， E羽片15與F羽片16之間相距J =3 8mm， F羽片16與葉尖17 之間相距^ =3 8mm。A羽片ll的結(jié)構(gòu)(參見圖3所示)A羽片11包括有B連接端101和羽片柔 性段104。所述A羽片11的羽片柔性段104為平直板狀結(jié)構(gòu)，其平直板端部為圓 弧面。所述A羽片11的B連接端101上開有A通孔102， A通孔102上設(shè)有C 螺栓孔103、 D螺栓孔105，且C螺栓孔103與D螺栓孔105對(duì)稱，A通孔102 用于A支撐桿1A的展長(zhǎng)段lc穿過。A羽片11與A支撐桿1A的柔性連接為螺 栓的一端順次穿過C螺栓孔103 (開在A通孔102上)、E螺栓孔Id (開在A支撐 桿1A上)、D螺栓孔105 (開在A通孔102上)后與螺母的配合，實(shí)現(xiàn)A羽片ll 與A支撐桿1在展長(zhǎng)段lc的柔性連接。在本發(fā)明中，A羽片11與A支撐桿1A的 安裝角g弦線與旋轉(zhuǎn)面的夾角為0.5° ~ 16.33° (參見圖3所示)。為了使各個(gè)羽 片與A支撐桿1A的安裝形成如圖2A所示的布局,通過依次遞增安裝角G的度數(shù)(度 數(shù)可以是每隔3。 、 5°或6.5°進(jìn)行遞增布局)來改變A羽片11、 B羽片12、 C 羽片13、 D羽片14、 E羽片15和F羽片16在A支撐桿1A上的安裝位置便可實(shí) 現(xiàn)。在本發(fā)明中，安裝角2設(shè)計(jì)為0.5° 16.33°的一個(gè)范圍值，且在安裝上采用 依次遞增安裝角2度數(shù)方式進(jìn)行將6個(gè)羽片安裝在A支撐桿1A上。即有葉尖17的 安裝角最小0.5° ， A羽片11安裝角最大16.33° 。在本發(fā)明中，所有羽片通過柔性連接在支撐桿上，能夠?qū)崿F(xiàn)向風(fēng)速方向彎曲。葉尖17的結(jié)構(gòu)(參見圖2、圖4、圖4A所示)葉尖17包括有C連接端171 和葉尖柔性段174。所述葉尖17的葉尖柔性段174上沿弦向方向順次設(shè)有A葉尖 羽片17A、B葉尖羽片17B、C葉尖羽片17C、D葉尖羽片17D和E葉尖羽片17E, 且以C葉尖羽片17C為中心對(duì)稱將A葉尖羽片17A、 B葉尖羽片17B， D葉尖羽 片17D、 E葉尖羽片17E設(shè)置在C葉尖羽片17C的兩側(cè)。所述葉尖17的葉尖17 的C連接端171上開有B通孔172， B通孔172上設(shè)有F螺栓孔173、 G螺栓孔 175，且F螺栓孔173與G螺栓孔175對(duì)稱，B通孔172用于A支撐桿1A的展 長(zhǎng)段lc穿過。葉尖17與A支撐桿1A的展長(zhǎng)段lc的連接螺栓的一端順次穿過F 螺紋孔173 (開在B通孔172上)、E螺栓孔Id (開在A支撐桿1A上)、G螺紋孔 175 (開在B通孔172上)后與螺母的配合，實(shí)現(xiàn)葉尖17與A支撐桿1在展長(zhǎng)段 lc的柔性連接。在本發(fā)明中，葉尖17的葉尖柔性段174上也可以設(shè)有3、 5、 7個(gè) 葉尖羽片，相鄰兩個(gè)葉尖羽片之間的間距i/。為3 8mm,葉尖邊線與支撐桿夾角為 / = 10 20度。葉尖羽片均為柔性。處于中心的C葉尖羽片17C的高度/Z略長(zhǎng)， 其他葉尖羽片長(zhǎng)度依次遞減5 15 % 。A支撐桿1A的結(jié)構(gòu)(參見圖7所示)A支撐桿1A分為A連接端la和展長(zhǎng)段 lc， A支撐桿1A的A連接端la上設(shè)有A螺栓孔lb (A螺栓孔lb貫穿A支撐桿 1A的A連接端la) 。 A支撐桿1A的展長(zhǎng)段lc上設(shè)有多個(gè)E螺栓孔Id (E螺栓孔 ld貫穿A支撐桿lA的展長(zhǎng)段lc,多個(gè)的E螺栓孔ld用于與羽片、葉尖連接用)。 A螺栓孔lb用于通過螺栓與螺母的配合將A支撐桿1A與A壓片6A、 A連接盤5 柔性連接。E螺栓孔ld用于通過螺栓與螺母的配合將多個(gè)羽片和葉尖固定在A支撐 桿lA的展長(zhǎng)段lc上。A支撐桿1A可以為空心圓柱桿，或者實(shí)心圓柱桿。A風(fēng)葉1與A連接盤5的連接在本發(fā)明中，A支撐桿1A的A連接端la置于 A半圓槽5A內(nèi)，A壓片6A壓緊在A支撐桿1A的A連接端la上，且A壓片6A 的A定位片61、 B定位片62卡合在A連接盤5的A窄縫51、 B窄縫52中釆用螺 栓順次穿過B螺栓孔64 (B螺栓孔64開設(shè)在A壓片6A的壓面63上)、A螺栓孔 lb (A螺栓孔lb開設(shè)在A支撐桿1A的A連接端la上)、螺栓孔(該螺栓孔開設(shè)在 A連接盤5的A半圓槽5A內(nèi))后與螺母配合實(shí)現(xiàn)A壓片6A、 A支撐桿1A和A連 接盤5的柔性連接，將A風(fēng)葉1柔性在連接盤上。其余三個(gè)風(fēng)葉(B風(fēng)葉2、 C風(fēng) 葉3、 D風(fēng)葉4)與連接盤連接與A風(fēng)葉相同。風(fēng)輪的性能設(shè)計(jì)自適應(yīng)風(fēng)輪的風(fēng)葉中1個(gè)羽片的升力為:1^ = 0;><|/^|>^，式中，Cy表示升力系數(shù)，p表示大氣密度，F(xiàn)l表示風(fēng)速與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速度的合成速度，S表示該羽片的 面積。自適應(yīng)風(fēng)輪的風(fēng)葉中l(wèi)個(gè)羽片的阻力為:XiQcxl/ J^xS，式中，Oc表示阻力 系數(shù)。自適應(yīng)風(fēng)輪的每個(gè)風(fēng)葉的葉尖處旋轉(zhuǎn)空速(空載時(shí))為^^=《^^，《表示風(fēng)葉 升阻比，^t表示自適應(yīng)風(fēng)輪所處環(huán)境的自然風(fēng)速。空載時(shí)風(fēng)葉的葉尖安裝角2和合成速度《的迎角"滿足"(G + ") = | ， ^表示正切，《表示風(fēng)葉升阻比。本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電用自適應(yīng)風(fēng)輪是借助空氣動(dòng)力學(xué)與鳥類飛行仿生相結(jié)合的產(chǎn)物。風(fēng)輪在停止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)有風(fēng)吹過時(shí)，葉片平面與風(fēng)速方向約成90度，羽片向風(fēng)速方向彎曲，使氣流迎角接近有利迎角，風(fēng)輪開始轉(zhuǎn)動(dòng)，因此風(fēng)葉的起動(dòng)風(fēng)速小。雖然 本發(fā)明設(shè)計(jì)的風(fēng)葉較寬，由于弦向和葉尖展向開縫，風(fēng)葉背面渦流減小，提高了風(fēng)葉 的升阻比。本發(fā)明風(fēng)輪上設(shè)計(jì)有3 5個(gè)風(fēng)葉，每個(gè)風(fēng)葉上設(shè)計(jì)4 9個(gè)羽片， 一個(gè) 葉尖，風(fēng)葉的展弦比<6、葉輪實(shí)度高、而且風(fēng)葉升阻比大，因此效率高，可在低風(fēng) 速地域使用，有效地?cái)U(kuò)大了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用范圍。本發(fā)明的風(fēng)輪可克服現(xiàn)有風(fēng)機(jī)在 高風(fēng)速啟動(dòng)時(shí)才能發(fā)電的缺點(diǎn)，可降低風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和發(fā)電風(fēng)速。主要體現(xiàn)在于①現(xiàn)有 風(fēng)輪風(fēng)葉啟動(dòng)風(fēng)速高(3 4米/秒，3級(jí)風(fēng))，本發(fā)明風(fēng)輪風(fēng)葉可在2米/秒(2級(jí)風(fēng)) 以下啟動(dòng)；②現(xiàn)有風(fēng)葉額定發(fā)電風(fēng)速大(8 13米/秒，5~6級(jí)風(fēng))，全球適合該條 件的地域少，多數(shù)時(shí)間處于停機(jī)狀態(tài)；本發(fā)明風(fēng)輪風(fēng)葉可在5~7米/秒(4級(jí)風(fēng)) 額定發(fā)電，發(fā)電時(shí)間比例高。③每個(gè)羽片呈柔性，能自動(dòng)適應(yīng)較佳的氣流迎角，每個(gè) 羽片均能產(chǎn)生升力，因此容易起動(dòng)，升阻比大，效率髙，額定發(fā)電風(fēng)速低，適合發(fā)電 的地域廣。在同等直徑和自然風(fēng)速條件下,本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電用自適應(yīng)風(fēng)輪與現(xiàn)有三葉、 四葉風(fēng)輪(風(fēng)輪的葉片為一體構(gòu)形)互換后，可提高發(fā)電功率30%以上。
權(quán)利要求
1、一種適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自適應(yīng)風(fēng)輪，其特征在于該自適應(yīng)風(fēng)輪包括有3～5個(gè)風(fēng)葉、3～5個(gè)壓片和一個(gè)連接盤；所述連接盤包括有盤體、連接軸，盤體上均勻設(shè)有3～5個(gè)半圓槽、6～10個(gè)窄縫，盤體的下方為連接軸；每個(gè)半圓槽的兩側(cè)設(shè)置有兩個(gè)窄縫，且半圓槽的底部設(shè)有螺栓孔；半圓槽用于放置風(fēng)葉的支撐桿的連接端，窄縫用于放置壓片的A定位片、B定位片；所述壓片包括有承壓面、A定位片、B定位片，A定位片、B定位片分別設(shè)置在承壓面的兩側(cè)，承壓面上開有螺桿孔；A定位片、B定位片置于連接盤的半圓槽兩側(cè)的兩個(gè)窄縫內(nèi)；所述風(fēng)葉包括有4～9個(gè)羽片、一個(gè)葉尖和一個(gè)支撐桿，支撐桿分為展長(zhǎng)段和連接端，羽片分為羽片連接端和羽片柔性段，葉尖分為葉尖連接端和羽尖柔性段，葉尖柔性段上設(shè)有5個(gè)葉尖羽片；每個(gè)羽片沿展向方向順次排列，且通過羽片連接端固定在支撐桿的展長(zhǎng)段上；葉尖上的葉尖羽片沿弦向方向順次排列，且通過葉尖連接端固定在支撐桿的展長(zhǎng)段的端部；支撐桿的連接端置于連接盤的半圓槽內(nèi)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)風(fēng)輪，其特征在于所述自適應(yīng)風(fēng)輪包括有4個(gè)風(fēng) 葉、4個(gè)壓片和A連接盤(5);4個(gè)風(fēng)葉是指結(jié)構(gòu)相同的A風(fēng)葉(1)、 B風(fēng)葉(2)、 C風(fēng)葉(3)、 D風(fēng)葉(4); 4個(gè)壓片是指結(jié)構(gòu)相同的A壓片(6A)、 B壓片(6B)、 C壓片(6C)、 D壓片 (6D);A風(fēng)葉(1)包括有6個(gè)羽片、 一個(gè)葉尖(17)和一根A支撐桿(1A); 6個(gè)羽 片是指結(jié)構(gòu)相同的A羽片(11)、 B羽片(12)、 C羽片(13)、 D羽片(14)、 E 羽片(15)和F羽片(16)， A羽片(11)、 B羽片(12)、 C羽片(13)、 D羽片 (14)、 E羽片(15)和F羽片(16)沿展向方向順次排列安裝在A支撐桿(1A) 的展長(zhǎng)段(lc)上；A支撐桿(1A)分為展長(zhǎng)段(lc)和連接端(la); A羽片(11) 分為B連接端(101)和羽片柔性段(104);葉尖(17)分為C連接端(171)和 羽尖柔性段(174)，且葉尖柔性段(174)上設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的A葉尖羽片(17A)、 B葉尖羽片(17B)、C葉尖羽片(17C)、D葉尖羽片(17D)和E葉尖羽片(17E),且A葉尖羽片(17A)、 B葉尖羽片(17B)、 C葉尖羽片(17C)、 D葉尖羽片(17D) 和E葉尖羽片(17E)沿弦向方向順次排列；C葉尖羽片(17C)為中心對(duì)稱將A 葉尖羽片(17A)、 B葉尖羽片(17B)， D葉尖羽片(17D)、 E葉尖羽片(17E) 設(shè)置在C葉尖羽片(17C)的兩側(cè)；所述葉尖(17)的C連接端(171)上開有B 通孔(172)， B通孔(172)上設(shè)有F螺栓孔(173)、 G螺栓孔(175)，且F螺栓 孔(173)與G螺栓孔(175)對(duì)稱，B通孔(172)用于A支撐桿(1A)的展長(zhǎng) 段(lc)穿過；A支撐桿(1A)的連接端(la)置于A連接盤(5)的A半圓槽(5A) 內(nèi)；所述A壓片(6A)包括有承壓面(63)、 A定位片(61)、 B定位片(62)， A 定位片(61)、 B定位片(62)分別設(shè)置在承壓面(63)的兩側(cè)，承壓面(63)上 開有B螺桿孔(64);所述A連接盤(5)的盤體(59)上設(shè)有4個(gè)半圓槽、8個(gè)窄縫，4個(gè)半圓槽是 指A半圓槽(5A)、 B半圓槽(5B)、 C半圓槽(5C)、 D半圓槽(5D); 8個(gè)窄縫 是指設(shè)置在A半圓槽(5A)兩側(cè)的A窄縫(51)、 B窄縫(52)， B半圓槽(5B) 兩側(cè)的C窄縫(53)、 D窄縫(54)， C半圓槽(5C)兩側(cè)的E窄縫(55)、 F窄縫 (56)， D半圓槽(5D)兩側(cè)的G窄縫(57)、 H窄縫(58); 4個(gè)半圓槽的底部分 別設(shè)有螺栓孔。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)風(fēng)輪，其特征在于每個(gè)羽片之間留有間隙， 即相鄰的兩個(gè)羽片的間距為^ =3 8mm，每個(gè)羽片與支撐桿的安裝角2弦線與 旋轉(zhuǎn)面的夾角為0.5° 16.33° ;安裝在支撐桿的展長(zhǎng)段端部的葉尖與最后一片 羽片之間的間距也為A-3 8mm，而葉尖在弦向方向設(shè)有的5個(gè)葉尖羽片之間 間距也為^。 =3~8mm，且相鄰兩個(gè)葉尖羽片之間的夾角為〃 =10~20度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)風(fēng)輪，其特征在于所述葉尖(17)上的5 個(gè)葉尖羽片以C葉尖羽片(17C)為中心對(duì)稱將A葉尖羽片(17A)、 B葉尖羽 片(17B)， D葉尖羽片(17D)、 E葉尖羽片(17E)設(shè)置在C葉尖羽片(17C) 的兩側(cè)，且A葉尖羽片(17A)與B葉尖羽片(17B), D葉尖羽片(17D)與 E葉尖羽片(17E)的高度比C葉尖羽片(17C)的高度//依次遞減5 15%。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)風(fēng)輪，其特征在于每個(gè)羽片與支撐桿的安裝 角2弦線與旋轉(zhuǎn)面的夾角為0.5。 16.33° 。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的自適應(yīng)風(fēng)輪，其特征在于每個(gè)羽片與支撐桿通過依次遞 增同一度數(shù)來改變每個(gè)羽片在支撐桿上的安裝角2關(guān)系。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)風(fēng)輪，其特征在于自適應(yīng)風(fēng)輪的風(fēng)葉中1 個(gè)羽片的升力為叮=0;^^《"，自適應(yīng)風(fēng)輪的風(fēng)葉中1個(gè)羽片的阻力為:X^&4prlxS，式中，Cy表示升力系數(shù)，/ 表示大氣密度，K^表示風(fēng)速與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)速度的合成速度，S表示該羽片的面積，Gc表示阻力系數(shù)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)風(fēng)輪，其特征在于自適應(yīng)風(fēng)輪的每個(gè)風(fēng)葉的 葉尖處旋轉(zhuǎn)空速為^=《^，《表示風(fēng)葉升阻比，^表示自適應(yīng)風(fēng)輪所處環(huán)境的自然風(fēng)速。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)風(fēng)輪，其特征在于空載時(shí)風(fēng)葉的葉尖安裝角 ^和合成速度《的迎角"滿足0<2 + ") = |， (V表示正切，尺表示風(fēng)葉升阻比。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的自適應(yīng)風(fēng)輪，該自適應(yīng)風(fēng)輪包括有3～5個(gè)風(fēng)葉、3～5個(gè)壓片和一個(gè)連接盤；在本發(fā)明中，由于在風(fēng)葉的展向方向上設(shè)有4～9個(gè)羽片，且每個(gè)羽片之間留有間隙，即相鄰的兩個(gè)羽片的間距為d＝3～8mm，每個(gè)羽片與支撐桿的安裝角Q弦線與旋轉(zhuǎn)面的夾角為0.5°～16.33°。安裝在支撐桿的展長(zhǎng)段端部的葉尖與最后一片羽片之間的間距也為h＝3～8mm，而葉尖在弦向方向設(shè)有的5個(gè)葉尖羽片之間間距也為H₀＝3～8mm，且相鄰兩個(gè)葉尖羽片之間的夾角為β＝10～20度。
文檔編號(hào)F03D1/06GK101319653SQ20081010569
公開日2008年12月10日 申請(qǐng)日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者何立武 申請(qǐng)人:何立武