專利名稱：一種大型風能動力裝置的風輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種大型風能動力裝置的風輪，特別是涉及大型立軸風能動力裝置的風輪。
背景技術：
由于風電機的大型化是并網(wǎng)型風電機降低發(fā)電成本的主要途徑，所以兆瓦級風電機是目前的主流機型。但由于受到翼片結構和制作材料重量的限制，水平軸風力發(fā)電機的極限容量是5兆瓦。欲發(fā)展更大型的風電機，人們把目光投向了立軸式風電機。雖然結構上立軸風電機的容量可以達到100兆瓦，但它的葉片需要懸臂才能構成風輪。因此隨立軸風機的葉片增大時，懸臂也要增大、重量也隨之增加，這是影響大型立軸風電機效率和實施的主要因素。為此，我們作了兩項發(fā)明以增加立軸葉片的實度、降低立軸風輪的重量、提高立軸風機的效率。
但對于大型立軸風電機，還必須解決其大型葉片所受的應力過大和大型結構轉動時具有的共振這樣的關鍵問題。由于在近百米的高度上，風能的變化可以達到數(shù)倍，使大型葉片受到很大的應力。另一方面，大型葉片運動時在共振點產(chǎn)生的震動足以使風機毀壞。過長的大型葉片其制造、安裝和運輸都很困難，而且成本昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種應力小、又能對較輕的分段葉片在圓周上進行質(zhì)量分布調(diào)制以避開共振頻率的一種大型風能動力裝置的風輪。
本發(fā)明的目的可以通過采用以下技術方案來實現(xiàn)一種風能動力裝置的風輪，它由風輪和立軸組成，所述立軸上套接有軸套，軸套上連接有懸臂，所述懸臂上連接有葉片，所述軸套、懸臂與葉片組成一個單元風輪，所述單元風輪沿所述立軸的高度方向裝在立軸上，在所述立軸上至少安裝有兩層單元風輪。
上述發(fā)明方案是將大型立軸風機的葉片沿高度方向分段，這樣既能解決大型葉片存在的應力問題、又能對較輕的分段葉片在圓周上進行質(zhì)量分布調(diào)制以避開共振頻率。它不僅可以隨著高度增加使單元風輪掃風面積減小，而且可以調(diào)整不同單元風輪懸臂之間的夾角以減小整體風輪力矩的輸出沿圓周的波動、提高平均力矩輸出。另一方面，由于數(shù)個單元風輪沿豎向組合成大風輪，使原來很長的大型葉片由數(shù)個單元風輪的短葉片代替，這不僅解決了通常大風輪葉片存在的上下端產(chǎn)生的很大應力，同時由于不同單元風輪可以用錯開方式組合使得應力分散分布，還易于調(diào)制風輪的重量分布避開共振頻點。
在保持整體風輪捕獲風能的情況下，通過改變不同的上述單元風輪的性能解決風能隨高度的變化，從而減小了整體掃風面積、減小整個大風輪的重量，提高上述整體風輪的風能利用效率。
此外，由上述的單元風輪組成的整體風輪，其制造難度和成本大為降低，安裝和運輸成本也大為降低。


圖1是本發(fā)明實施例的結構示意圖。
圖2是本發(fā)明第二種實施例的結構輪示意圖。
圖3是本發(fā)明第三種實施例的結構輪示意圖。
具體實施方案下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述從圖1中可以看出，本發(fā)明所述的一種風能動力裝置的風輪，由單元風輪5a、單元風輪5b和立軸1組成，所述立軸1上套接有軸套2，軸套2上連接有懸臂3，所述懸臂3上連接有葉片4，所述軸套2、懸臂3與葉片4組成一個單元風輪5，所述單元風輪5a和單元風輪5b串裝在立軸1上。所述單元風輪5可以設置2至50個；各層的單元風輪5可以是相同的、也可以是不相同的。單元風輪5可以有2至16個懸臂3。組成風輪的不同單元風輪5的懸臂3之間的夾角可以在0至165度的范圍上取值。在一個單元風輪5的葉片4可以是相同的、也可以是不相同的。
從圖2可以看出，本發(fā)明所述的一種風能動力裝置的風輪，上述風輪由3個串裝在立軸1上的單元風輪5組成，立軸1呈階梯狀，底部直徑最大，中間部分較小，上部直徑最小，三個單元風輪5的大小是不相同的，他們的形式相近，都是有四對懸臂3分別連接葉片4，單元風輪5的直徑從底部到上部依次變小。組成風輪的不同單元風輪5的懸臂3之間的夾角可以在0至165度的范圍上取值。單元風輪5的葉片4的可以是相同的、也可以不相同的。
從圖3可以看出，本發(fā)明所述的一種風能動力裝置的風輪，其上述風輪由三個形式不相同的單元風輪5串裝在立軸1上組成，立軸1呈階梯狀，底部直徑最大，中間部分較小，上部直徑最小，底部的單元風輪有四對懸臂3分別連接4個葉片4，中間的單元風輪的兩對懸臂3是由一個主臂連接兩個支臂構成，相互對應的支臂分別連接葉片4，上層的單元風輪5有三對懸臂3，每對懸臂3分別連接兩組葉片4，三個單元風輪5的直徑從底部到上部依次變小。
權利要求
1.一種風能動力裝置的風輪，它由風輪和立軸組成，其特征在于所述立軸(1)上套接有軸套(2)，軸套(2)上連接有懸臂(3)，所述懸臂(3)上連接有葉片(4)，所述軸套(2)、懸臂(3)與葉片(4)組成一個單元風輪(5)，所述單元風輪(5)沿所述立軸(1)的高度方向裝在立軸(1)上，在所述立軸(1)上至少安裝有兩層單元風輪(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種風能動力裝置的風輪，其特征在于所述單元風輪(5)可以是3至50個，所述各層的單元風輪(5)的可以是相同的、也可以是不相同的。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種風能動力裝置的風輪，其特征在于所述每個單元風輪(5)可以有2至16個懸臂(3)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種風能動力裝置的風輪，其特征在于所述相鄰單元風輪(5)的懸臂(3)以相互錯開的方式排列，所述不同單元風輪(5)的懸臂(3)之間的夾角可以在O至165度的范圍上取值。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種風能動力裝置的風輪，其特征在于所述單元風輪(5)的葉片(3)可以是相同的、也可以不相同的。
6.根據(jù)權利要求1或2所述的一種風能動力裝置的風輪，其特征在于所述所有的單元風輪(5)的軸套(2)可以由一根整體軸套構成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型風能動力裝置的風輪，它由風輪和立軸組成，所述立軸上套接有軸套，軸套上連接有懸臂，所述懸臂上連接有葉片，所述軸套、懸臂與葉片組成一個單元風輪，所述單元風輪沿所述立軸的高度方向裝在立軸上，在所述立軸上至少安裝有兩層單元風輪。上述的風輪結構不僅減小了風輪葉片的應力，還易于調(diào)制風輪的重量分布避開共振頻點，能夠降低風輪的重量從而提高風機的風能利用效率和降低成本。
文檔編號F03D9/00GK1840895SQ20051004186
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月28日 優(yōu)先權日2005年3月28日
發(fā)明者李鋒, 王樹全, 龐兵, 程鈺, 盧建軍 申請人:李鋒