專利名稱：螺旋葉片式風力發電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于風力發電技術領域，具體地說，特別涉及螺旋葉片式風力發電裝置。
背景技術：
把風能轉變成電能是風能利用的最基本的一種方式。風力發電的原理，是利用風 力帶動風車葉片旋轉，再通過增速機將旋轉速度提升，來帶動發電機發電。因為風力發電沒有燃料問題，也不會產生輻射或空氣污染，所以風力發電已在全 世界得到普遍認同和大力推廣應用。隨著研究的深入、科技的進步，風力發電技術也在不斷 的進步。最簡單的風力發電機可由葉輪和發電機兩部分構成，立在一定高度的塔架上，這 是小型離網風機。最初的風力發電機發出的電能隨風變化時有時無，電壓和頻率不穩定，沒 有實際應用價值。現代風機增加了齒輪箱、偏航系統、液壓系統、剎車系統和控制系統等，雖 然解決了電壓和頻率的穩定問題，但仍存在以下不足1、葉輪、齒輪箱等部件設置在塔桿頂部，安裝及維護均需要進行高空作業，不僅安 裝維護困難，而且費用昂貴，僅吊裝費每次就要好幾萬元。2、從葉輪、齒輪箱到發電機的傳動為直線型，體積龐大，葉輪的高度受限，且難以 接受紊亂流風力。3、風機的葉片一般為2葉或3葉，為了捕捉任意風向的風，必須增加尾翼或者風向 導航裝置，使機頭為了對準風向而經常擺動，增加了故障率。4、為了能吸收更多的風能，葉輪直徑要做得很大，不僅增加了制造難度和制造成 本，而且占用空間大，安裝調試極為不便。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種易于安裝維修的螺旋葉片式風力 發電裝置。本實用新型的技術方案如下一種螺旋葉片式風力發電裝置，包括葉片、增速齒輪 箱和發電機，其中發電機的輸入端與增速齒輪箱的輸出端連接，其關鍵在于所述增速齒輪 箱的輸入端與軸底部的輸出法蘭連接，該軸通過軸承支承于支架的底部，軸的頂端與葉片 立柱的底端對接固定，所述葉片立柱的頂端通過軸承支承于支架的頂部，且支架的頂部設 有出風通道；在所述葉片立柱上設置葉片，該葉片位于支架內，并沿葉片立柱的軸向呈螺旋 狀盤旋。眾所周知，風力發電，首先是風能的吸收，葉輪的結構和性能直接關系到風能的吸 收，所以葉輪是風電的首要關鍵部件。風機葉片從風的運動中獲得的能量與風速的三次方 成正比；除風速之外，葉輪直徑或者葉片的受風面積決定了可擷取風能的多寡，約與葉輪直 徑平方/葉片的受力面積成正比；葉片的數目也會影響到風機的輸出。[0012]因此，本實用新型采用支架和螺旋狀葉片組成葉輪，葉片的橫截面形狀類似于機 翼的翼型，并沿葉片立柱的軸向呈螺旋狀盤旋，能夠捕捉任意風向的風，讓風吹過葉片產生 兩側氣壓差而使葉片繞中心軸線轉動，隨著葉片旋轉，引導空氣往上流動，最后從支架頂部 的出風通道流出。葉片及葉片立柱轉動的同時，通過葉片立柱底部的軸將動力傳遞給增速 齒輪箱，再由增速齒輪箱傳遞給發電機，使發電機進行發電工作。葉片和葉片立柱位于支架 內，可以承受多個方向的風力(也就是說不受風向的限制)，風能利用率高。與傳統的高塔 式發電裝置相比，本實用新型結構更加簡單，成本更低，安裝及維護的高度低，既降低了安 裝維護的難度，又減少了相關費用。所述支架由頂支架、支架立柱和底座構成，其中頂支架位于底座的正上方，底座的 中部通過軸承支承軸，頂支架的中部通過軸承與葉片立柱支承，且頂支架上設有出風通道， 在所述頂支架與底座之間連接有多根支架立柱，各支架立柱位于葉片的外側。以上結構簡 單牢靠，裝配方便、快捷，能夠確保捕捉風力的靈敏性。為了便于加工制造，保證葉輪的穩定性，所述頂支架及底座的輪廓均為圓形或矩 形，位于頂支架與底座之間的支架立柱呈圓形、正三角形、正方形或邊數大于四的正多邊形 分布。在所述葉片外側兩相鄰支架立柱之間設置有呈“ X ”形分布的加強筋。支架立柱 之間通過加強筋連接成一個整體，結構強度好，不會發生變形或損壞，使用壽命有保障。在所述支架立柱正對葉片立柱的面上設有導風板，該導風板的長度方向與支架立 柱的軸向同向，且導風板的厚度從支架立柱到葉片立柱的方向逐漸減小，兩根相鄰支架立 柱上的導風板形成“八”字形結構，小口朝向葉片，具有聚集、導向的作用，能夠引導風力加 快速度吹向葉片。所述底座由平臺支撐，該底座通過螺栓與平臺固定；所述平臺設置于地面或屋頂， 并位于增速齒輪箱及發電機的上方。這樣本實用新型可以裝于外部風場、海洋等環境下，也 可以用于城市內的房頂上，接受紊亂流風力，使用范圍非常廣泛。所述發電機位于增速齒輪箱的旁邊，該發電機輸入端的軸線與增速齒輪箱輸出端 的軸線在同一直線上，并與增速齒輪箱輸入端的軸線相垂直。以上結構簡單、緊湊，從葉輪、 齒輪箱到發電機的傳動為“L”型，一方面有效減少了體積，另一方面，降低或增加葉輪高度
各易ο所述葉片立柱為圓柱形或圓錐形中空管，不僅形狀簡單、取材方便、成本低，而且 能有效減小葉輪的重量。所述葉片為單頭、雙頭或多頭螺旋狀葉片。在相同直徑的情況下，單頭、雙頭或多 頭螺旋葉片比傳統的2葉或3葉葉片有更大的受風面積，單位時間內能吸收更多的風能，提 高了風能的吸收效率。有益效果本實用新型結構簡單、安裝維護容易、體積小、成本低，可以承受多個方 向的風力，并且捕捉風力的能力強，風能吸收效率高。葉輪既可以水平放置，也可以垂直放 置，可以在多種不同的場所安裝使用。
圖1為本實用新型的結構示意圖。[0023]圖2為圖1的側視圖。圖3為圖1的A-A剖視圖。圖4為圖2的B向視圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本實用新型由增速齒輪箱2、發電機3、軸4、支架5、 葉片立柱6、葉片7、導風板8、平臺9、加強筋1和軸承構成，其中平臺9設置于地面或屋頂， 并位于增速齒輪箱2及發電機3的上方。所述支架5具有頂支架51、支架立柱52和底座 53，底座53的輪廓為圓形或矩形，本實施例中優選為正方形，該底座53由平臺9支撐，底座 53通過螺栓或其它等同的方式與平臺9相固定。在底座53的正上方設置頂支架51，頂支 架51的外輪廓形狀與底座53相同，尺寸比底座53稍小。在所述頂支架51上分布有若干 個出風通道5a，出風通道5a貫通頂支架51的上下面，該出風通道5a為扇形、三角形或其它 等同的形狀，按規則分布。從圖1、圖2、圖3中可知，葉片立柱6優選為圓錐形中空管，也可以是圓柱形中空 管。葉片立柱6的頂端通過軸承支承于頂支架51的中部，葉片立柱6的底端與軸4的頂端 對接固定，且軸4通過軸承支承于底座53的中部。在所述葉片立柱6上設置葉片7，該葉片 7位于支架5內，且中片橫截面形狀為距形、梯形、飛機的機翼形或其它適合的形狀，本實施 例中優選為機翼的翼型，并且葉片7沿葉片立柱6的軸向呈螺旋狀盤旋。葉片7可以是單 頭螺旋狀葉片，也可以是雙頭螺旋狀葉片，還可以是多頭螺旋狀葉片。在所述頂支架51與 底座53之間連接有多根支架立柱52，各支架立柱52位于葉片7的外側，且支架立柱52的 橫截面為三角形、圓形或多邊形，本實施例中優選為圓形。若頂板51與底座53之間設置三 根支架立柱52，這三根支架立柱52呈正三角形分布，且葉片立柱6位于正三角形的中心； 若頂支架51與底座53之間設置五根支架立柱52，這五根支架立柱52呈正五邊形分布，且 葉片立柱6位于正五邊形的中心，依次類推……。本實施例中，在頂支架51與底座53之間 設置四根支架立柱52，這四根支架立柱52呈正方形分布，葉片立柱6位于正方形的中心。從圖1、圖2、圖3中還可知，在葉片7外側兩相鄰支架立柱52之間焊接有呈“ X ” 形分布的加強筋1，以增加支架5的結構強度。在每根支架立柱52正對葉片立柱6的面上 設有導風板8，該導風板8的長度方向與支架立柱52的軸向同向，且導風板8與支架立柱 52相連的一端最厚，懸空端最薄，導風板8的厚度從支架立柱52到葉片立柱6的方向逐漸 減小，即每塊導風板8的懸空端均指向葉片立柱6 (見圖3)，這樣兩根相鄰支架立柱52上的 導風板8形成“八”字形結構，小口朝向葉片7，具有聚集、導向風力的作用。從圖1、圖2中進一步可知，軸4底部的輸出法蘭與增速齒輪箱2的輸入端連接，增 速齒輪箱2的輸出端通過法蘭與發電機3的輸入端連接。發電機3位于增速齒輪箱2的旁 邊，該發電機3輸入端的軸線與增速齒輪箱2輸出端的軸線在同一直線上，并與增速齒輪箱 2輸入端的軸線相垂直，即支架立柱6、增速齒輪箱2和發電機3為“L”形布置。本實用新型的工作原理如下導風板8將支架5外的自然風聚集、引導，使之吹向葉片7，風吹過葉片7產生兩側 氣壓差而使葉片7繞中心軸線轉動，隨著葉片7旋轉，引導氣流往上運動，最后從頂支架51上的出風通道5a流出。葉片7及葉片立柱6轉動的同時，通過葉片立柱6底部的軸4將動 力傳遞給增速齒輪箱2，再由增速齒輪箱2傳遞給發電機3，使發電機3進行發電工作。
權利要求一種螺旋葉片式風力發電裝置，包括葉片(7)、增速齒輪箱(2)和發電機(3)，其中發電機(3)的輸入端與增速齒輪箱(2)的輸出端連接，其特征在于所述增速齒輪箱(2)的輸入端與軸(4)底部的輸出法蘭連接，該軸(4)通過軸承支承于支架(5)的底部，軸(4)的頂端與葉片立柱(6)的底端對接固定，所述葉片立柱(6)的頂端通過軸承支承于支架(5)的頂部，且支架(5)的頂部設有出風通道(5a)；在所述葉片立柱(6)上設置葉片(7)，該葉片(7)位于支架(5)內，并沿葉片立柱(6)的軸向呈螺旋狀盤旋。
2.根據權利要求1所述的螺旋葉片式風力發電裝置，其特征在于所述支架(5)由頂 支架(51)、支架立柱(52)和底座(53)構成，其中頂支架(51)位于底座(53)的正上方，底 座(53)的中部通過軸承支承軸(4)，頂支架(51)的中部通過軸承與葉片立柱(6)支承，且 頂支架(51)上設有出風通道(5a)，在所述頂支架(51)與底座(53)之間連接有多根支架立 柱(52)，各支架立柱(52)位于葉片(7)的外側。
3.根據權利要求2所述的螺旋葉片式風力發電裝置，其特征在于所述頂支架(51)及 底座(53)的輪廓均為圓形或矩形，位于頂支架(51)與底座(53)之間的支架立柱(52)呈 圓形、正三角形、正方形或邊數大于四的正多邊形分布。
4.根據權利要求3所述的螺旋葉片式風力發電裝置，其特征在于在所述葉片(7)外 側兩相鄰支架立柱(52)之間設置有呈“X”形分布的加強筋(1)。
5.根據權利要求2或3或4所述的螺旋葉片式風力發電裝置，其特征在于在所述支 架立柱(52)正對葉片立柱(6)的面上設有導風板(8)，該導風板(8)的長度方向與支架立 柱(52)的軸向同向，且導風板(8)的厚度從支架立柱(52)向葉片立柱(6)的方向逐漸減 小，兩相鄰支架立柱(52)上的導風板(8)形成“八”字形結構。
6.根據權利要求5所述的螺旋葉片式風力發電裝置，其特征在于所述底座(53)由平 臺(9)支撐，該底座(53)通過螺栓與平臺(9)固定；所述平臺(9)設置于地面或屋頂上，并 位于增速齒輪箱(2)及發電機(3)的上方。
7.根據權利要求1或6所述的螺旋葉片式風力發電裝置，其特征在于所述發電機(3) 位于增速齒輪箱(2)的旁邊，該發電機(3)輸入端的軸線與增速齒輪箱(2)輸出端的軸線 在同一直線上，并與增速齒輪箱(2)輸入端的軸線相垂直。
8.根據權利要求1所述的螺旋葉片式風力發電裝置，其特征在于所述葉片立柱(6) 為圓柱形或圓錐形中空管。
9.根據權利要求1或2所述的螺旋葉片式風力發電裝置，其特征在于所述葉片(7)為 單頭、雙頭或多頭螺旋狀葉片，中片橫截面形狀為距形、梯形或飛機的機翼形。
專利摘要本實用新型公開了一種螺旋葉片式風力發電裝置，包括葉片、增速齒輪箱和發電機，其中發電機的輸入端與增速齒輪箱的輸出端連接，所述增速齒輪箱的輸入端與軸底部的輸出法蘭連接，該軸通過軸承支承于支架的底部，軸的頂端與葉片立柱的底端對接固定，所述葉片立柱的頂端通過軸承支承于支架的頂部，且支架的頂部設有出風通道；在所述葉片立柱上設置葉片，該葉片位于支架內，并沿葉片立柱的軸向呈螺旋狀盤旋。本實用新型結構簡單、安裝維護容易、體積小、成本低，可以承受多個方向的風力，并且捕捉風力的能力強，風能吸收效率高。葉輪既可以水平放置，也可以垂直放置，可以在多種不同的場所安裝使用。
文檔編號F03D11/00GK201705572SQ20102024696
公開日2011年1月12日 申請日期2010年7月2日 優先權日2010年7月2日
發明者胡沿東 申請人:重慶京慶重型機械有限公司