[发明专利]恒转速阻力型垂直轴风力水力多用叶轮及控制方法

说明书

根据：高效率阻力型垂直轴风力水力多用叶片的说明书所述，由网格栅、铰链、膜布板，转动轴四种基本材料构成的叶片。它的理论最大效率是100％，实用效率达90％以上。(现在水平轴叶片平均效率为42％左右，理论最大效率59％)。其输出功率范围很大，尤其是他的水力叶片功率可达几十兆瓦，甚至百兆瓦以上。这是风力叶片无法达到的。

但是他仍然有不足之处：随着风速忽快忽慢、水流速度时大时小，叶片带动转轴转速变动不定，对于需要恒转速、恒功率的设备来说则是大麻烦。碰上极端的大风涌浪天气，只能看着叶片被风吹水推着狂转。叶片磨损、疲劳加剧。

本发明：恒转速高效率阻力型垂直轴风力、水力多用叶轮，继承其构造简单、效率高(仍然可达90％以上，理论最大效率仍然是100％)的特点，针对其不足，通过控制改变叶片迎风、迎水面积，使叶片在不同风速、不同水速作用下所受到的压力恒定，使输出动力的转轴受到恒定的扭矩，从而恒速转动，带动恒功率或恒转速设备正常工作。从而做到：不管风吹浪打，胜似闲庭稳步。

恒转速高效率阻力型垂直轴风力水力多用叶轮，它的构成要素：网格栅。铰链和膜布板融合成的卷轴。蜗轮轴加步进电动机或自锁步进电动机。传动轴。转动轴(筒)或绕轴转动的部件。支架臂。

网格栅：是包括筛、网、网格栅、单孔格框、多孔格框以及它们放大或缩小比例后的形状等、通透率大于5％的、通透形、通透性材料或结构的统称。网格栅的格孔(即筛孔、网孔、网格栅孔、框孔等通透部分)是任意多边形或曲线形形状而且不限数量。网格栅可由小块不同格孔的网格栅组成更大块的网格栅。网格栅是大格孔的网格栅上覆挂筛、网等小格孔的网格栅。网格栅是任一多边形、曲线形的平面网状、波形网状、U形网状、半椭球网状、螺旋网等。(通透率＝网格栅通透部分的面积/网格栅的外周围总面积×100％)。

卷轴：是由膜状材料、布状材料、其他编织物材料、矩形条板连续铰接材料、网格栅等，通透率小于95％的、可反复展开、绕卷的材料和转轴组成(转轴的两端带固定座)。把可绕卷材料的一边固定在两端带固定座的转轴上，卷绕，就成为卷轴。可绕卷材料的宽度小于固定座间距离，可绕卷材料的形状不限、但不影响卷轴卷动。(固定座用于把卷轴固定在网格栅上，不让卷轴相对于网格栅移动，固定座不影响转轴和卷轴的转动和卷动，不影响卷轴的连接联动)。卷轴的转轴两端可以连接、对接其他卷轴组成很长的联动卷轴(也称卷轴)。

蜗轮轴：是丝杆轴与齿轮轴垂直且丝杆螺丝与齿轮齿咬合的设备。只有丝杆轴的转动能带动齿轮旋转，丝杆轴停止转动后，齿轮轴受外力不能转动。齿轮轴的一端或两端都可连接卷轴。

支架臂：是从转动轴(筒)或绕轴转动的部件上伸出的安装叶片的支架，间接安装叶片时用)。

自锁步进电动机：是电动机停转后能锁住电动机转子，不让转子受外力转动的电动机。

恒转速高效率阻力型垂直轴风力、水力多用叶轮的结构如下：

把不限数量和材质的卷轴，用卷轴两端的固定座，以同一角度或不同角度，固定在网格栅的一侧(卷轴完全展开并且在风力、水力重力作用下能覆盖住网格栅)。在每个卷轴的端头一端连上自锁步进电机、或连上蜗轮轴加步进电机并固定。也可用传动轴把几条卷轴、或网格栅上划分的一片片区域内的卷轴、甚至所有联动卷轴端头的蜗轮轴，用传动轴联动传动，再连上步进电动机。带动卷轴随需要转动，展开、卷起一定的量，甚至完全卷起、展开。这样叶片就形成了。

把最少这样的两片叶片，按轴对称、或同向围绕转动轴(筒)等间距的安装方式，直接安装到转动轴(筒)或绕轴转动的部件的一侧、或间接安装到转动轴(筒)或绕轴转动的部件的一侧。【三片叶片以上的的恒转速更易实现。叶片最大迎风迎水面与转动轴轴截面重合时(即夹角为0度)效率最高】直接安装是把网格栅的一边直接安装到转动轴(筒)或绕轴转动的部件上。间接安装是把叶片安装到固定在转动轴(筒)或绕轴转动的部件的支架臂上。支架臂数量不限。再用拉丝或拉杆把支架臂与转动轴或转动筒之间、支架臂与其他支架臂上的叶片之间、叶片与叶片之间拉紧即可(支架臂和网格栅的强度太好时，可不用拉丝拉杆)。这样叶轮就形成了。

阻力型垂直轴叶轮在转动状态，以顺风轴截面为界，分为：顺风转动动力区和逆风转动阻力区。

恒转速高效率阻力型垂直轴风力、水力多用叶轮的恒转速实现方法如下：