[发明专利]风力发电机新型风轮及叶片制做方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电设备范围，具体涉及一种风力发电机新型风轮及叶片制做方法。

技术背景

利用风能这种可再生能源发电，既可以获得电能，又没有二氧化碳排放，这种绿色能源已得到全球的高度重视和实际应用。现在风力发电机的风轮主要有两类，一类是水平轴风轮，一类是垂直轴风轮。目前大型风力发电机都使用的是水平轴风轮，常用的有两叶片的和三叶片的。由于水平轴风轮的叶片一端联结在轮毂上，另一端是悬空的，像叶片长度在40米以上的大型叶片，每张叶片重量超过了10吨，所以叶片需要制做的非常坚固，还要加工成机翼形状，这就加大了风轮的成本、重量和材料的选用难度。风轮是风力发电机的重要部件，是增加捕风量、降低制造成本、提高输出功率的重点环节。风力发电需要风能转换率高、结构简单、加工容易、成本低廉、可靠耐用的风轮，从而更好地利用风能这种绿色的可再生的能源。

发明内容

本发明的目的是提供一种风能转化率高，加工容易，坚固可靠，成本较低的风力发电机新型风轮及叶片制做方法。

本发明的技术解决方案是：风力发电机新型风轮包括轮毂、叶片、轴头套、撑杆、钢丝绳和钢丝绳卡。叶片里端通过法兰盘用螺栓安装在轮毂上，外端有一轴头，轴头上有拴接钢丝绳内装轴承的轴头套。撑杆里端通过法兰盘也是安装在轮毂上。当新型风轮采用两叶片时，两撑杆和两叶片间隔排列成直角安装在轮毂上，外端用钢丝绳把叶片和撑杆拴接成环形体。这种结构的风轮，叶片不是悬臂梁结构，可以把叶片制做的轻巧些，也减少了悬臂叶片转动时产生的震动，而风轮的整体刚性可以大幅提高。当新型风轮采用三叶片时，可以再用三根撑杆，叶片和撑杆间隔均匀排列，里端用螺栓和轮毂联接，外端用钢丝绳把叶片和撑杆拴接成环形体；也可以不用撑杆，只有三张叶片，同样用钢丝绳把三张叶片的外端拴接成环形体。当新型风轮采用四叶片时，则不需要用撑杆，四张叶片按直角排列安装在轮毂上，用钢丝绳把四张叶片的外端拴接成环形体即可。叶片的外端通过轴头上的轴头套和钢丝绳拴接，是为了适应具有变桨距功能的风力发电机，在需要变桨距时，可以灵活自如地进行变桨距。本新型风轮安装在水平轴上时，可以把风能转换为风轮的旋转动能带动发电机发电。

据风力发电专业书刊资料介绍，水平轴风力发电机风轮扫风面积的大小，和发电机输出功率的大小有正比关系(扫风面积即叶片直径圆的面积)，而和风轮的叶片数多少没有正比关系。还有资料介绍，目前常用的三叶片风轮，虽然比两叶片风轮增加了一张叶片，但发电机的输出功率才多增加了约百分之五，而增加叶片的长度，可以明显增加发电机的输出功率，所以风轮采用两张叶片经济性更好，但运转震动较大。本新型风轮的两张叶片配两根撑杆，把叶片和撑杆的外端用钢丝绳拴接成环形体，在控制叶尖速于合理范围的前提下，适当加长叶片，这样就能把更多的风能转换为发电机的输出功率。

叶片是风轮的关键部件，本新型风轮的叶片制做方法是，用三种不同直径的管材，排放在同一平面，最粗的在中间，最细的在右边，中等的在左边，用支架把三种管材焊接成一体作叶片骨架。用一些确定了宽度的薄板，一部分贴在叶片骨架的下平面，一长边和排在骨架左边的管材相切对齐，并把薄板焊接或铆接在骨架上；另一部分薄板用同样方法贴在叶片骨架的上面，薄板在骨架上面形成波浪形，并把薄板焊接或铆接在骨架上。由于叶片骨架上面是中间高，左边低，右边更低的波浪面，上面的薄板焊接在骨架上后，上、下薄板的右边就贴合在一起，再把贴合处焊接或铆接起来，就形成了一个机翼形状的结构(从叶片的剖面图可以看的更清楚)。然后把这个总成的一头和带有法兰盘的过渡管焊接起来，另一头焊接一个轴头，并用薄板把两头全部封住，最后按要求做好防锈和表面抛光处理就完成了。叶片的长度、机翼形的弦长、叶片的厚度等主要尺寸，是结合发电机的功率大小来计算确定的。本新型风轮适用于大型和中型的风力发电机，可以和通过增速器驱动的、直驱的、半直驱的各种机型配套使用。

本新型风轮具有捕风量加大，风能转换率高，成本降低、容易加工、更轻巧坚固等优点，值得推广。

附图说明

下面结合附图进一步详细说明本发明：

图1是风力发电机新型风轮的主视图；

图2是风力发电机新型风轮的叶片俯视图；

图3是风力发电机新型风轮的叶片剖面图。

其中：1、轮毂，2、叶片，3、撑杆，4、钢丝绳，5、钢丝绳卡，6、轴头套。

具体实施方式