CN106321344A - 复合轮毂多桨叶式变桨叶水平轴风轮机 - Google Patents

Abstract

复合轮毂多桨叶式变桨叶水平轴风轮机是当前水平发电机的改进型，其特点是双轮毂双层桨叶片的新型风轮机，内轮毂与外轮毂通过轮辐连接成一个刚性整体，象自行车后轮一样。在中心内轮毂与外轮毂之间安装了N个桨叶(N＝3，4，5，6)，这个桨叶是内轮毂处窄小向外逐渐变宽支撑在内轮毂与外轮毂之上的双支撑桨叶。桨叶受风中心距离水平轴的距离比较大，所以转动力矩大。外轮毂上安装许多个桨叶，这些桨叶迎风面积的总和很大，迎风面中心远，风力推动力距很大，在同等风力下它的发电扭力矩大很多。同时桨叶是随风速的大小自动调节着与风向相对切入角，保证了风机的安全运行。

Description

复合轮毂多桨叶式变桨叶水平轴风轮机

技术领域

水平轴风力发电机发展新型技术领域

技术背景

全世界都在积极发展风力发电机的建设，研发。水平轴风轮发电机是目前在线运行的霸主地位，对水平轴风力发电机的建设成本的降低，大型化技术，发电效率的提高以及安全环保的操控性的提高，啸叫声的降低，维修的方便等诸方面还需大力提高。本专利是在线的三桨叶的水平轴风轮发电机的基础上提出了一个新的改进型的水平轴风轮机-复合轮毂多桨叶片水平轴风轮机供水平轴三桨叶风力发电机用。它能提供水平轴风力发电机的大型化技术。提高水平轴发电机的发电效率，保证运行安全，降低运行时的啸叫声。并能大幅度地提高水平轴风力发电机的发电效率。他能降低水平轴风力机的切入风速，提高风机的额定风速。降低噪音，降低建设及运行成本。

发明内容

1、本专利技术是现役水平轴风力发电机的基础上引出的复合轮毂内外双圈多桨叶片式水平轴风力发电机的风轮机新款型。其结构简图见图1。复合轮毂是内外两个轮毂通过轮辐连接成一个刚性体，内轮毂与中心轴连接，在内外轮毂之间安装了N个桨叶N＝3，4，5，6.。桨叶的形状是近内轮毂处窄小，向外轮毂逐渐变宽大，桨叶两端分别与内外轮毂用轴承方式连接。桨叶两端的轴要同轴心，桨叶与轴心是非对称的，其结构简图见图2。

2、外轮毂向外安装了许多个桨叶，其桨叶的数量依据外轮毂的大小和桨叶的宽度大小而定，桨叶的轴对桨叶的中心线偏离一点，以造成风对桨叶产生偏转力矩。

轮辐的材料和结构是根据风机的大小不同而不同。小的风机就用自行车的后轮，中型，大型风机外轮轂直径比较大，所以轮辐是用特制的钢丝或钢丝绳来制作的。外轮毂也可以用大直径的薄壁钢管弯制成大园，然后滚压成扁椭圆状。外轮毂中心园上三种用处规格不同的孔，1；安装轮辐的加强孔，其数量与轮辐数量相等，2，安装内外轮毂间桨叶的加强轴承孔，数量与内轮毂上的桨叶数相同，3，安装许多个外桨叶的轴承的加强孔，数量与外桨叶的数量相同。这些加强孔加强了钢圈的强度和刚度。见简图3。

3、内圈中的桨叶片从一个支点的悬臂结构变成了两端支撑的双支点结构，大大地优化了桨叶的受力状态，桨叶片的结构形状也做了较大的改变，叶片在内轮毂段变小变窄了，随着远离内轮毂逐渐变宽了。这样既扩大了叶片远端的迎风面积又增大了风轮的转动力距。提高了风机的转动功率。见图4；

4、外桨叶片多，所以无需太大，但要轻而且强度和刚度都要好。其结构见简图5，图7。桨叶片的转轴偏离桨叶的中心线，在叶片的背后远离中心处安装了一个受压弹簧，无风时背后的受压弹簧把羽桨叶片推到迎风面积最大状态。当风速达到切入风速时风轮开始转动发电，随着风速不断的增大，叶片被非对称迎风面积而引起的风力对叶片的扭转力矩与其背后的弹簧压力的力矩合力矩作用下而转动，调整其的迎风面与风向的角度，当风速达到他的额定风速时其状态被调整到桨叶片受风最佳状态且能安全运行。当风速继续增大时，叶片还是在合力矩作用下主动调整到渐失风状态继续运转，内外桨叶完全是靠转轴的偏桨叶中心线所产生的偏心力矩与其背后的受压弹簧的反推力产生的反力矩的合力矩自动调控。见简图5桨叶背后的压缩弹簧一端受桨叶的压力，另一端则推着外轮毂，把风力转给了外轮毂仍在做功。

5、复合轮毂内轮毂上的桨叶变成了两端双支撑结构，轮毂上复合轮毂的支承轴变细，轮毂上可以安装N个桨叶片(N＝3，4，5，6.)。它的变桨结构和外桨叶的变桨结构完全相同。

6、复合轮毂的内轮毂前后各有一圈凸缘，前后凸缘上各开有安装轮辐的孔其数量各为轮辐数量的一半。结构简图见图6。

7、复合轮毂多桨叶式变桨叶水平轴风力发电机的风轮虽然桨叶多，但风轮桨叶转动直径比现役的三桨叶的风力发电机要小的多，所以桨叶转动时切割气流小很多，噪音小，环保。

8、复合轮毂多桨叶式变桨叶水平轴风力发电机，桨叶多，迎风面积大，迎风面中心距离风机的中心转轴的距离(转动力距)很大，迎风面积又大，收风量大，转动力矩大，做工发电量大。

9、复合轮毂多桨叶式变桨叶水平轴风力发电机单机发电量大，风轮转动直径小，占地面积少，同样大的风场可以安装更多的复合轮毂多桨叶式变桨叶水平轴风力发电机，风场的发电量大幅提高。

10、复合轮毂多桨叶式变桨叶水平轴风力发电机停运不使用刹车的方法，而是主动地把桨叶转到和风向平行位置，桨叶不受风，风轮没有转动的动力自然停止转动。

11、复合轮毂的外轮毂上迎风面上固定几块光伏电池板，利用太阳能光伏发电蓄电池供给安装在外轮毂上的电动机转动把桨叶拉转动到顺风的状态。见图6。电池与电机间的开关有地面遥控。

附图说明

本专利的全部是示意简图。

图1：复合轮毂内外双圈多桨叶片式水平轴风力发电机的结构简图。

件1；外轮毂上的外桨叶，2；外轮毂，3；轮辐，4复合轮毂的内风桨叶，5；内轮毂。

图2；复合轮毂内外毂之间的桨叶与内外轮毂连接方式简图。

件1；内风桨叶与外轮毂连接的转轴(螺丝)，2；外轮毂，3；内风桨叶，4；内轮毂，5，外轮毂上内桨叶转轴的加强孔短管。

图3；复合轮毂内外毂与轮辐连接简图。

件1；外轮毂，2；锁紧螺帽，3；轮辐，4；轮辐孔加强孔短管。

图4；复合轮毂内桨叶形状简图。

件1；内桨叶面，2；中心钢管轴，3；桨叶不对称叶片，5；插入内轮毂的桨叶转轴。

图5；内外桨叶与受压弹簧在外轮毂上的安装简图。

件1；受压弹簧，2；外桨叶，3；弹簧座，4；内桨叶。

图6；停止运转的控制简图。

件；1；外轮毂，2；太阳能电板，3；太阳能蓄电池，4；风轮刹车用的电动机。

图7；外桨叶的形状简图。

件1；外轮毂，2；外桨叶，3；加强筋，4；外桨叶背板，5，螺栓转轴，6；螺母，7；外轮毂加强孔管。

图8；内轮毂简图。

具体实施方式

本专利技术复合轮毂多桨叶式变桨叶水平轴风力发电机附图说明中的简图只说明结构特点，不是设计施工蓝图，为了更方便地实施本专利技术，专利人愿意全程地参与厂家的施工设计，风轮的制造，安装，试运转最后测定，定型工作。为了本专利技术尽快地投入运转发电。发更多的电，转化为生产力。复合轮毂的外轮毂要选用大直径的无缝薄壁钢管煨弯成大直径圆，然后再滚压成扁椭圆再装上轮辐调整成椭圆度小于十万分之一，不平度小与十万分之一。这是保证风机运行平稳的必要条件。

Claims (9)

1.复合轮毂多桨叶式变桨叶水平轴风力发电机，其特征在于，内外两个轮毂通过轮辐连接成一个刚性整体，两个轮毂上分别安装有属于自己的桨叶，桨叶都有随风速大小自动调节桨叶迎风面与风向的夹角。

2.根据权利要求1所述，复合轮毂多桨叶式水平轴风力发电机，其特征在于，有内外两个轮毂复合，通过轮辐连接成1个刚性体，其轮辐是根据风机大小，外轮毂的直径大小分别选择直径，强度不同的钢丝或钢丝绳。小型的风机就选用自行车后轮钢圈上复焊上1圈钢板作为复合轮毂。

3.根据权利要求1所述，安装在中心轴上的内轮毂上安装了桨叶，桨叶靠近内轮毂处窄小向外逐渐变宽大，同时安装在内外轮毂上，在风力和背后的弹簧力合成扭力矩下自动调节着迎风面与风向的夹角。

4.根据权利要求1所述，外轮毂上安装了许多个桨叶，每个桨叶在风力和背后的弹簧力合成扭力矩下自动调节着迎风面与风向的夹角。

5.根据权利要求3所述，安装在内外轮毂上的桨叶两端上的轴要同轴心。

6.根据权利要求4所述，安装在外轮毂上的许多个桨叶的轴中心线偏离桨叶的中心线已造成风力矩。

7.根据权利要求1所述，内外轮毂通过轮辐连接成一个刚性整体，外轮毂是薄壁大直径钢管先完成1个大圆，然后再滚压成扁椭圆截面，在其上平均开了与轮辐相等数量的加强孔作为轮辐的穿入孔。平均开了与许多外桨叶相配的加强孔，还开了数量与N个内桨叶相配轴承孔。这些孔也加强了外轮毂的强度和刚性。

8.根据权利要求7所述，内轮毂前后两端要各有1个凸园，凸园上各均匀开出数量等与轮辐数量的一半数量与轮辐相配的孔。

9.停车是有外轮毂上的太阳能板电池供电，电动机把桨叶拉到迎风面与风向平行的状态，风轮停止转动。