[发明专利]直轴多叶片水平轮式风电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种风电装置，特别是指采用垂直轴并且具有轮圈的直轴多叶片水平轮式风电装置。

背景技术

风力发电机分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机，水平轴风力发电机，是目前技术最成熟、占据主流市场的产品。而垂直轴风力发电机由于研究起步较晚，研究工具、方法落后，导致一度认为垂直风力发电机风能利用率不如水平发电机。事实上，垂直轴风力发电机在发电效率，启动风速上都较水平轴风力发电机有显著优势，这一点随着计算机流体力学的飞速发展，越来越被人们所认同。但是现今的垂直轴风力发电机由于设计的缺陷，规模难以扩大，在水平轴已出现6000KW时，垂直轴还没有1000KW的样机出现。

中国专利说明书CN200620014313.3公布了一种立轴式风力发电机。他的风轮与旋转轴之间用细如钢丝的材料做连接杆，此实用新型中的钢丝连接杆只承受拉力，因此整个装置的结构并不固定，从而影响叶轮在受风转动时的稳定性，继而影响发电效率。

发明内容

本发明为了克服现有技术的缺陷，提供了一种结构新颖，承重设计完善，生产安装简便的直轴多叶片水平轮式风电装置。

为了实现以上目的，本发明设计的直轴多叶片水平轮式风电装置，包括垂直于水平面的旋转轴及围绕着旋转轴并与水平面平行的主圈，有若干个叶片被主圈穿过并固定于主圈上，主圈与旋转轴联动连接配合，围绕着旋转轴设有辅助圈且穿过各叶片受风面的延伸端并与各叶片固定连接配合。所述的叶片为半锥体形状，叶片锥体壁表面压制多条加强筋，叶片的重力中心点置于主圈上，所述的辅助圈数量不少于四个，各辅助圈分别与叶片周边备受风面的延伸端固定连接配合。这种叶片构造能够增加受风面积，增加风压并且使叶片转动时所造成的空气阻力最小。叶片内的加强筋使得叶片的强度增加，接受风力时不会变形。叶片的重力中心点置于主圈上，这样可以使得叶片在主圈上的固定更加稳固，有助于主圈和叶片的整体平衡。所述的辅助圈数量通常为4个，但也可以少于或者多于4个。辅助圈在叶片周边的固定效果，改善了装置运转时的平衡性，并防止了叶片在长期受力的过程中造成松动和角度倾斜等。

本发明的进一步设置，所述的主圈或/与辅助圈其截面为U型，叶片与主圈或/与辅助圈固定连接处设有与之一体的掀起部分，该掀起部分与主圈或/与辅助圈U型壁面贴合并通过紧固件固定连接配合。主圈和辅助圈采用一种横截面为U型的结构，使得在保持强度的前提下使主圈以及辅助圈的重量最轻，同时也方便将叶片掀起部份与主圈壁和辅助圈壁之间的贴合。

本发明的再进一步设置，设有若干个水平支撑杆其两端分别与所述的主圈与旋转轴固定连接，旋转轴上设有水平支撑杆连接座，水平支撑杆连接座上下设有上、下花盘，主圈与上、下花盘之间设有若干拉索或拉杆。水平支撑杆在本装置中作为承载主圈、辅助圈、叶片重力的结构，一般均匀固定在旋转轴和主圈之间，接口处使用紧固件连接，从而增加了牢固性。水平支撑杆不与叶片直接连接也是考虑到叶片的稳固性和强度不高。这种水平支撑杆直接和主圈连接的方式，使得主要的传力结构的连接处可使用更为牢靠的大型紧固件加固，增加了可靠性。上、下花盘交叉斜拉连接主圈的拉锁或拉杆，承受了一部分主圈的重力，并且与水平支撑杆在转动时形成多点联动，使得装置在转动时的平稳性大大提高，也提高了装置的整体稳固性。

本发明的再进一步设置，至少在所述的主圈内侧的水平支撑杆上与上花盘之间设有承重的拉索或拉杆，有多个辅助圈时其相互之间设有拉索或拉杆，且其中至少有一个辅助圈通过若干个拉索或拉杆与旋转轴顶端设有的拉索或拉杆连接座连接。该结构的设置连接了辅助圈和主圈，起到了巩固主圈和辅助圈的作用，使装置不易在长期运转和遭遇超强风时变形。连接辅助圈和旋转轴顶端的拉索的作用在于承载一部分辅助圈的重力并且在装置转动时防止辅助圈偏离固定的位置。水平支撑杆于上花盘之间的拉索或拉杆使得水平支撑杆形成斜拉桥式构造，使水平支撑杆的承重能力大大加强。

本发明的再进一步设置，所述的水平支撑杆及其连接座、拉索或拉杆及其连接座、主圈或与辅助圈、叶片，它们之间均通过紧固件连接。且其中的拉索或拉杆连接座也包括指作为连接座的上、下花盘。紧固件的采用，使得联动连接处不易松动，并消除连接处可能存在的应力问题，增加了装置的可靠性和使用年限。

本发明的再进一步设置，所述的旋转轴主体为厚壁无缝管，水平支撑杆连接座与上、下花盘构成整体套设在厚壁无缝管上并与之固定连接。旋转轴的选用结构材料使得装置在保证扭矩力的前提下重量很轻。