新型風電機葉輪的制作方法

新型風電機葉輪的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及風力發電中所用發電設備的技術領域，尤其是涉及新型風電機葉輪，包括：軸套、鋼圈、多個輻條和多個葉片；所述軸套和所述鋼圈同心設置，且圍設成環狀的第一容納空間；多個所述輻條沿周向分布在所述第一容納空間內，且多個所述輻條的兩端分別與所述軸套和所述鋼圈連接；所述葉片沿所述鋼圈的周向分布，且多個所述葉片的一端均與所述鋼圈的外側壁連接；所述葉片為板狀結構。用軸套、鋼圈和多個輻條代替現有技術中葉片根部，解決了現有技術中葉片根部粗大，升力不足的問題，同時可減輕葉片質量，降低葉片對塔架的破壞力，葉片為板狀結構，與現有技術中葉片根部設計成圓柱狀相比，可減小葉片體積，提高葉片安裝數量。
【專利說明】
新型風電機葉輪
技術領域
[0001]本實用新型涉及風力發電中所用發電設備的技術領域，尤其是涉及新型風電機葉輪。
【背景技術】
[0002]現有的風力發電機分為水平軸風力發電機和垂直軸風力發電機。水平軸風力發電機又分為升力型和阻力型兩類，升力型旋轉速度快，阻力型旋轉速度慢。對于風力發電，多采用升力型水平軸風力機，其葉輪作為集風裝置，利用風吹過葉片時形成的正反面壓差來產生升力，從而使葉輪旋轉并不斷橫切風流，將流動空氣具有的動能轉變為葉輪旋轉的機械能，葉輪的轉軸與發電機的轉軸相連，實現帶動發電機產生電能。
[0003]雖然我國是風資源的大國，但陸地超過50%的風資源都被歸于“低風速”資源，全年3/4以上的時間，風速在每秒5?7米，無法達到每秒近10米的額定風速。因此，要捕捉并充分利用低風速資源、實現風機滿負荷發電，就需要提高風電葉片的捕風能力，現有技術中，通常采用的方法為加大葉片的長度，目前比較主流的風電葉片直徑一般在七十、八十米左右，而且為達到更大功率，有些葉片直徑可達一百多米。
[0004]但實際上，葉片“大型化”存在很多不容忽視的缺點，除葉片制造成本高、運輸不便、安裝距離遠種種不利外，大型葉片本身也存在諸多問題。如圖1以一個中等長度的葉片為例，長約30米，可分為三個區段。葉片整體所承受的風速相同時，以葉根即A區段為軸心旋轉，三個區段的運動速度不同。葉片越大，各區段運行速度的差異越大。在現有技術中，為了保證葉片具有足夠的強度，通常會將葉片的葉根設計的十分粗大，近乎成圓柱形，但是粗大的葉根會導致該區段升力不足，做功少;而且風對該區段的正面推力很大，也會對塔架造成破壞;同時該區段質量較大，會增加塔架負擔。
[0005]而且圖1所示的葉片，其葉尾即C區段由于距離軸心較遠，力臂長，因此，在風力較小時會首先發揮作用，但當風力達到最合適發電的速度，且B區段也發揮最佳作用時，C區段的運行速度就會超過風速，此時風無法到達C區段的作業面，所以C區段并不做功，與之相反的，C區段還會增加葉片運行方向的阻力，降低葉片整體的效率。同時，葉尾的超速運行，還會產生強噪音。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種新型風電機葉輪，以解決現有技術中存在葉片根部設計粗大，升力不足，同時質量較大，會對塔架造成負擔，甚至對塔架造成破壞的技術問題。
[0007]本實用新型提供了一種新型風電機葉輪，包括:軸套、鋼圈、多個輻條和多個葉片；所述軸套和所述鋼圈同心設置，且圍設成環狀的第一容納空間；
[0008]多個所述輻條沿周向分布在所述第一容納空間內，且多個所述輻條的兩端分別與所述軸套和所述鋼圈連接；
[0009]所述葉片沿所述鋼圈的周向分布，且多個所述葉片的一端均與所述鋼圈的外側壁連接;所述葉片為板狀結構。
[0010]進一步地，所述葉片為彎曲的板狀結構。
[0011]進一步地，每兩個所述葉片間設置第一拉簧，所述第一拉簧設置在每個所述葉片遠離所述鋼圈一端的側邊緣上。
[0012]進一步地，所述葉片的一側面上設置有框架，且所述框架的一端與所述鋼圈的外側壁連接。
[0013]進一步地，所述輻條與所述鋼圈和所述軸套均采用可拆卸的方式連接。
[0014]優選地，所述軸套和所述鋼圈上均對應設置有多個輻條孔，每根所述輻條的兩端分別插設入對應設置在所述軸套和所述鋼圈上的所述輻條孔內。
[0015]進一步地，所述鋼圈由多個弧形的鋼片組成，且多個所述鋼片之間采用可拆卸的方式連接。
[0016]進一步地，新型風電機葉輪還包括外圈，所述外圈與所述鋼圈同心設置，且與所述鋼圈圍設成環狀的第二容納空間；
[0017]多個所述葉片均設置在所述第二容納空間內，且多個所述葉片遠離所述鋼圈的一端均與所述外圈連接。
[0018]進一步地，新型風電機葉輪還包括喇叭狀的集風罩，且所述集風罩直徑較小的一端與所述外圈的邊緣連接。
[0019]進一步地，新型風電機葉輪還包括制動風輪和電機，所述電機的兩端同軸設置有第一轉軸和第二轉軸，所述軸套套設在所述第一轉軸上，所述制動風輪套設在所述第二轉軸上，且所述第一轉軸、所述軸套、所述第二轉軸和所述制動風輪能夠同步轉動。
[0020]進一步地，新型風電機葉輪還包括多個第二拉簧，每個所述第二拉簧的一端均與所述第二轉軸遠離所述電機的一端連接，另一端均設置在所述制動風輪上。
[0021]與現有技術相比，本實用新型具有的有益效果為:
[0022]本實用新型提供的新型風電機葉輪，包括:軸套、鋼圈、多個輻條和多個葉片；用軸套、鋼圈和多個輻條代替現有技術中的葉片根部，解決了現有技術中葉片根部粗大，升力不足的問題，同時可減輕葉片質量，降低葉片對塔架的破壞力；而葉片為板狀結構，與現有技術中葉片根部設計成圓柱狀相比，可有效地減小葉片的體積，使葉片可以做的更加輕薄，同時進一步提高安裝在鋼圈上的葉片數量，以增加風資源的利用率。而且，板狀的葉片還可以擴大葉片的選材范圍。
【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本實用新型【具體實施方式】或現有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為現有技術中的葉輪葉片；
[0025]圖2為本實用新型提供的新型風電機葉輪的葉片結構示意圖；
[0026]圖3為本實用新型提供的新型風電機葉輪結構示意圖；
[0027]圖4為圖3所示的新型風電機葉輪加裝集風罩后的結構示意圖；
[0028]圖5為圖3所示的新型風電機葉輪加裝集風罩和裝制動風輪后的結構圖；
[0029]圖6為圖3所示的新型風電機葉輪加裝集風罩和裝制動風輪后的俯視圖。
[0030]附圖標記:
[0031]1-軸套；2-鋼圈；3-輻條；
[0032]4-葉片；5-第一拉簧；6-框架；
[0033]7-外圈；8-集風罩；9-制動風輪；
[0034]10-電機；11-第一轉軸； 12-第二轉軸；
[0035]13-第二拉簧； 14-摩擦片；91-風輪軸套；
[0036]92-內圈；93-外環；94-風輪福條；
[0037]95-風輪葉片； 96-風輪框架。
【具體實施方式】
[0038]下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0039]在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0040]在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0041]圖3為本實用新型提供的新型風電機葉輪結構示意圖；圖4為圖3所示的新型風電機葉輪加裝集風罩后的結構示意圖；圖5為圖3所示的新型風電機葉輪加裝集風罩和裝制動風輪后的結構圖；圖6為圖3所示的新型風電機葉輪加裝集風罩和裝制動風輪后的俯視圖，圖6中前頭所指為風向ο
[0042]如圖3所示，本實施例提供一種新型風電機葉輪，包括:軸套1、鋼圈2、多個輻條3和多個葉片4;軸套I和鋼圈2同心設置，且圍設成環狀的第一容納空間；多個輻條3沿周向分布在環狀的第一容納空間內，且多個輻條3的兩端分別與軸套I和鋼圈2連接;多個葉片4沿鋼圈2的周向分布，且多個葉片4的一端均與鋼圈2的外側壁連接;葉片4為板狀結構。
[0043]本實施例中，具體地，葉片4完全去掉圖1中的A區段和C區段，只保留效率最佳的B區段，而且近十倍地增加B區段的葉片個數，并且用輻條3保持B區段的力臂。
[0044]用軸套1、鋼圈2和多個輻條3代替現有技術中葉片根部，解決現有技術中葉片根部粗大，升力不足的問題，同時減輕葉片質量，降低對塔架的破壞力，葉片為板狀結構，與現有技術中葉片根部設計成圓柱狀相比，可減小葉片體積，使葉片做的更加輕薄，提高葉片安裝數量，同時葉片的選材范圍更為廣泛，可以是不銹鋼板，鐵板，等等；同時縮小葉片長度，減小葉尾超速運行產生的噪音，還可解決超大型葉片容易斷裂的問題。
[0045]具體地，葉片4可選擇彎曲的板狀結構，可增大葉片與風的接觸面積，從而提高本實用新型提供的新型風電機葉輪的工作效率。
[0046]為避免強陣風襲來時葉輪轉速過快，可在每兩個葉片4間設置第一拉簧5，第一拉簧5設置在每個葉片4遠離鋼圈2—端的側邊緣上。遇強陣風襲來時，葉片4克服第一拉簧5的拉力而展順并減速，讓風順利通過，不使用液壓系統即可實現葉片變槳，使葉輪保持恒定的轉速。
[0047]每個葉片4上第一拉簧5的數量可以是I個，也可以是多個，具體地，如圖3所示，第一拉簧5可以設置2個，保證葉片4在強陣風情況下克服第一拉簧5的拉力而展順并達到減速的目的。
[0048]葉片4的一側面上設置有框架6，且框架6的一端與鋼圈2的外側壁連接。設置框架6一方面能夠增大葉片4與鋼圈2的接觸面積，更好的固定葉片4，另一方面可以固定葉片4的形狀，保證葉片4在強陣風情況下不易變形。因此，凡是能夠起到上述作用的結構，都可以作為本實施例所指的框架6，框架6的材質可以是金屬，非金屬，復合材料，等等。
[0049]葉片4與框架6的連接方式可以是焊接，鉚接，等等，只要能夠固定葉片4與框架6SP可。
[0050]框架6與鋼圈2的連接方式可以是粘接，鉚接，等等，只要能夠固定框架6與鋼圈2SP可。
[0051]輻條3的主要作用是連接并固定鋼圈2和軸套I，凡是能夠起到上述作用的連接方式，都可以作為本實施例所指連接。在本實施例中，輻條3與鋼圈2和軸套I采用可拆卸的連接，具體地，軸套I和鋼圈2上均對應設置有多個輻條孔，每根輻條3的兩端分別插設入對應設置在軸套I和鋼圈2上的輻條孔內，通過螺絲擰緊固定。在運輸時可將軸套1、鋼圈2和多個輻條3拆開運輸，提高新型風電機葉輪運輸的方便性。
[0052]鋼圈2的主要作用是固定葉片4，可以是一體成型的環狀，也可以是由多個弧形的鋼片組成。在本實施例中，鋼圈2由多個弧形的鋼片組成，且多個鋼片之間采用可拆卸的方式連接，在運輸時，可以將鋼圈2分拆進行運輸，從而提高運輸的方便性。
[0053]葉片4與鋼圈2之間的連接方式可以是螺栓連接，鉚接，等等，只要能夠達到將葉片4固定在鋼圈2上的目的即可。
[0054]新型風電機葉輪還包括外圈7，外圈7與鋼圈2同心設置，且與鋼圈2圍設成環狀的第二容納空間；多個葉片4均設置在第二容納空間內，且多個葉片4遠離鋼圈2的一端均與外圈4連接。
[0055]外圈7的主要作用是與鋼圈2共同固定葉片4，可以提高葉輪整體強度，以應對強陣風的情況；同時，作為一種優選的方案，外圈7可采用彈性材料制成，這樣在運輸時就可以將外圈7卷起，從而減少外圈7占用的運輸空間，便于運輸。
[0056]葉片4與外圈7連接方式可以是螺栓連接，鉚接，等等，只要能夠達到將葉片4固定在外圈7上的目的即可。
[0057]在上述實施例的基礎上，具體地，如圖4所示，新型風電機葉輪還包括喇叭狀的集風罩8，且集風罩8直徑較小的一端與外圈7的邊緣連接。
[0058]集風罩8的主要作用是增大風的密度，可以是一體成型，也可以可由多個弧形鐵片連接組成，多個弧形鐵片的連接方式可以使焊接，插接，等等。
[0059]集風罩8與外圈7的連接方式可以是鉚接，焊接，等等，只要能夠將集風罩8固定在外圈7即可。
[0060]在上述實施例的基礎上，具體地，如圖5、圖6所示，新型風電機葉輪還包括制動風輪9和電機10，電機10的兩端同軸設置有第一轉軸11和第二轉軸12，軸套I套設在第一轉軸11上，制動風輪套9設在第二轉軸12上，且第一轉軸11、軸套1、第二轉軸12和制動風輪9能夠同步轉動。
[0061]新型風電機葉輪還包括多個第二拉簧13，每個第二拉簧13的一端均與第二轉軸12遠離電機10的一端連接，另一端均設置在制動風輪9上。
[0062]第一轉軸11和第二轉軸12可以是一體式連接或者分體式連接；當為分體式連接時，二者之間通過軸承固定，從而實現同步轉動;為了使制動風輪9和軸套I隨著第一轉軸11和第二轉軸12同步轉動，因此，第一轉軸11和第二轉軸12可以是滑鍵軸。
[0063]制動風輪9在不影響新型風電機葉輪轉動的情況下，可增加風電機葉輪轉動時的扭矩，而有加速風電機葉輪轉動的效果，也可用來增加發電效率;遇強陣風時，制動風輪9沿第二轉軸12后退靠近電機10，因克服第二拉簧13的拉力而減速，帶動第二轉軸12減速，通過與第二轉軸12相連的電機10帶動第一轉軸11減速，軸套I套設在第一轉軸11上，從而達到使新型風電機葉輪減速的目的，使葉輪保持穩定的轉速，避免在強陣風情況下葉輪轉速過快，造成損害。
[0064]為加強制動風輪9的制動效果，可在電機10靠近制動風輪9的端面上設置摩擦片14，當制動風輪9在強陣風情況下靠近電機10時，摩擦片14通過摩擦作用使制動風輪9摩擦減速，與第二拉簧13共同對制動風輪9起到減速作用。
[0065]進一步地，電機10可設置在機倉內，摩擦片14設置在機倉靠近制動風輪9的端面上。
[0066]摩擦片14的材質可以是金屬的，復合材料，等等。
[0067]制動風輪9的主要作用一方面是在不影響葉輪轉動的情況下加速葉輪轉動，另一方面是在強陣風情況下對葉輪進行減速。因此，凡是能夠起到上述作用的結構，都可以作為本實施例所指的制動風輪9。
[0068]具體地，如圖5所示，在本實施例中制動風輪9包括:風輪軸套91、內圈92、外環93、多個風輪輻條94和多個風輪葉片95;風輪軸套91、內圈92和外環93同心設置，風輪軸套91和內圈92圍設成環狀的第三容納空間，內圈92和外環93圍設成環狀的第四容納空間；
[0069]多個風輪輻條94沿周向分布在環狀的第三容納空間內，且多個風輪輻條94的兩端分別與風輪軸套91和內圈92連接；
[0070]多個風輪葉片95均設置在第四容納空間內，沿內圈92的周向分布，且多個風輪葉片95的一端均與內圈92的外側壁連接，遠離內圈92的一端均與外環93連接。
[0071]風輪葉片95為板狀結構，與外環93等寬或小于外環93的寬度，風輪葉片95的一側面上設置有風輪框架96，且風輪框架96的一端與內圈92的外側壁連接。
[0072]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【主權項】
1.一種新型風電機葉輪，其特征在于，包括:軸套、鋼圈、多個輻條和多個葉片;所述軸套和所述鋼圈同心設置，且圍設成環狀的第一容納空間； 多個所述輻條沿周向分布在所述第一容納空間內，且多個所述輻條的兩端分別與所述軸套和所述鋼圈連接； 多個所述葉片沿所述鋼圈的周向分布，且多個所述葉片的一端均與所述鋼圈的外側壁連接;所述葉片為板狀結構。2.根據權利要求1所述的新型風電機葉輪，其特征在于，所述葉片為彎曲的板狀結構。3.根據權利要求2所述的新型風電機葉輪，其特征在于，每兩個所述葉片間設置第一拉簧，所述第一拉簧設置在每個所述葉片遠離所述鋼圈一端的側邊緣上。4.根據權利要求1-3任一項所述的新型風電機葉輪，其特征在于，所述葉片的一側面上設置有框架，且所述框架的一端與所述鋼圈的外側壁連接。5.根據權利要求1-3任一項所述的新型風電機葉輪，其特征在于，所述軸套和所述鋼圈上均對應設置有多個輻條孔，每根所述輻條的兩端分別插設入對應設置在所述軸套和所述鋼圈上的所述輻條孔內。6.根據權利要求1-3任一項所述的新型風電機葉輪，其特征在于，所述鋼圈由多個弧形的鋼片組成，且多個所述鋼片之間采用可拆卸的方式連接。7.根據權利要求1-3任一項所述的新型風電機葉輪，其特征在于，還包括外圈，所述外圈與所述鋼圈同心設置，且與所述鋼圈圍設成環狀的第二容納空間； 多個所述葉片均設置在所述第二容納空間內，且每個所述葉片遠離所述鋼圈的一端均與所述外圈連接。8.根據權利要求7所述的新型風電機葉輪，其特征在于，還包括喇叭狀的集風罩，且所述集風罩直徑較小的一端與所述外圈的邊緣連接。9.根據權利要求7所述的新型風電機葉輪，其特征在于，還包括制動風輪和電機，所述電機的兩端同軸設置有第一轉軸和第二轉軸，所述軸套套設在所述第一轉軸上，所述制動風輪套設在所述第二轉軸上，且所述第一轉軸、所述軸套、所述第二轉軸和所述制動風輪能夠同步轉動。10.根據權利要求9所述的新型風電機葉輪，其特征在于，還包括多個第二拉簧，每個所述第二拉簧的一端均與所述第二轉軸遠離所述電機的一端連接，另一端均設置在所述制動風輪上。
【文檔編號】F03D1/06GK205677759SQ201620521128
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月1日 公開號201620521128.7, CN 201620521128, CN 205677759 U, CN 205677759U, CN-U-205677759, CN201620521128, CN201620521128.7, CN205677759 U, CN205677759U
【發明人】馬勝先
【申請人】馬勝先