[发明专利]一种风力发电设备

权利要求书

1.一种风力发电设备，其特征在于，该设备包括发电机组和两组风叶片(1)，所述发电机组上设有主轴连接杆(30)，两组风叶片(1)通过多根横撑(40)与所述主轴连接杆(30)固定连接，形成垂直螺旋型结构，其中，每根横撑(40)与所述主轴连接杆(30)相互垂直，从上到下任意相邻两根横撑(40)交错设置，且任意相邻两根横撑(40)在竖直方向上投影的夹角为36°，所述横撑(40)的根数为6，且最上端的横撑与最下端的横撑在竖直方向上投影相互重叠；每根横撑(40)与每组风叶片(1)均具有两个连接点，在同一根横撑(40)上，一组风叶片与该横撑的连接点与另一组分风叶片与该横撑的连接点交错排布，且以所述主轴连接杆(30)为中心，每根横撑(40)与两组风叶片内侧的两个连接点到所述主轴连接杆的距离相同，每根横撑(40)与两组风叶片外侧的两个连接点到所述主轴连接杆的距离相同；其中，每组风叶片从上端到下端的高度与横撑的长度之比为1.8-2.5：1，横撑与风叶片内侧的两个连接点到所述主轴连接杆的距离占所述横撑总长度的3-6％；

风叶片与横撑的材质均为具有以下化学组成的不锈钢：C≤0.03重量％，Si≤1重量％，Mn≤2重量％，P≤0.045重量％，S≤0.03重量％，Ni 10-14重量％，Cr 16-18重量％，Mo 2-3重量％；所述风叶片表面经过喷塑或氧化处理；

通过有限元模拟来确定所述风力发电设备满足结构强度要求，具体过程如下：

(1)叶片静强度分析

采取分析风叶片的静强度来反映风力发电机的强度，在风的作用下风叶片旋转进行工作；

1.1、叶片有限元模型

模拟风叶片在存储、运输过程中的意外载荷，对叶片施加g、2g、5g、10g的重力加速度；

1.2、边界条件及接触

模拟受载时风叶片上各螺钉孔中心处建立参考点，并将参考点与对应的内孔表面耦合在一起，对参考点施加固定约束，对整个叶片施加g、2g、5g、10g的加速度载荷；

1.3、计算结果及分析

计算得到叶片的应力分布；

(2)叶片工作强度分析

风力发电机在工作过程中受到风载荷的作用，以风速为45m/s时的工况为模拟对象来分析风机的结构强度，在0s～5s内分别以周期性风载荷与恒定风载荷的方式加载；

(3)风机模态分析

模态分析得到模型在某一受影响的频率范围内各种振源作用下产生的实际振动响应，画出风机振幅随振动频率的变化关系曲线，并根据风机的转动速度与风速的变化关系得到振幅随风速变化关系。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，每组风叶片(1)各自包含若干片弧形的叶片，叶片在竖直方向上依次连接形成一组风叶片，每组风叶片(1)中，相邻两块叶片在竖直方向和水平方向上均错位设置。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，两组风叶片具有相同的叶片数量，截面形成S形结构，且每组风叶片(1)的表面固定设有加强筋。