專利名稱：風(fēng)車(chē)葉片集成組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與風(fēng)車(chē)葉片集成組件技術(shù)領(lǐng)域有關(guān)。特別地與用拉纜加固的風(fēng)車(chē)葉片集成組件有關(guān)。
背景技術(shù)：
不必依賴外國(guó)能源是十分令人向往的。特別是依靠外國(guó)石油作為能源會(huì)因無(wú)法預(yù) 測(cè)的地理政治和經(jīng)濟(jì)因素而導(dǎo)致油價(jià)大起大落，從而導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)困難和動(dòng)蕩。在相當(dāng)多地區(qū)，風(fēng)能是一種可行的本地能源?，F(xiàn)有的風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用相當(dāng)長(zhǎng)的扇葉來(lái) 驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。整個(gè)系統(tǒng)安放在高塔上以提供足夠的跨度空間和獲得高層上可靠的風(fēng)力。無(wú)論如何，風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)可行性極大地取決于資金投入與電力產(chǎn)出之比，而發(fā) 電量的多少極大地取決于風(fēng)車(chē)獲取最大能量的能力。在固定風(fēng)速的條件下風(fēng)車(chē)所產(chǎn)生的功率與其直徑的平方成正比。也就是說(shuō)直徑翻 倍后，風(fēng)車(chē)獲取的能量為原來(lái)的4倍。因此，設(shè)計(jì)者一直在嘗試使用更長(zhǎng)的扇葉以增加功率 輸出。基于此原因，風(fēng)車(chē)設(shè)計(jì)者巳提倡使用長(zhǎng)度過(guò)百英尺的扇葉。現(xiàn)有設(shè)計(jì)的水平軸式大功率風(fēng)車(chē)基本上采用三葉結(jié)構(gòu)。為了經(jīng)得起極端天氣下的 陣風(fēng)，風(fēng)車(chē)扇葉必須造得非常堅(jiān)固。這直接增加了扇葉的重量。因此導(dǎo)致了風(fēng)車(chē)塔頂上承 載的總重量(total head mass)的增加，從而增加了整個(gè)系統(tǒng)的制造成本。一般而言，風(fēng)車(chē) 直徑增加時(shí)扇葉的重量會(huì)以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。根據(jù)美國(guó)國(guó)家再生能源實(shí)驗(yàn)室在2001年一項(xiàng)報(bào) 告，在20 40米長(zhǎng)的扇葉中，重量的增加與扇葉長(zhǎng)度(增加)的2.4次方成正比。所以， 找到能有效地控制重量增長(zhǎng)的設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)展大功率風(fēng)車(chē)是十分關(guān)鍵的。葉尖速度是約制目前的三葉風(fēng)車(chē)的尺寸的主要因素之一。在典型的固定運(yùn)行風(fēng)速 下，尖速比(尖速比=葉尖速+工作風(fēng)速)會(huì)隨著直徑的增加而增長(zhǎng)。尖速比的增加會(huì)導(dǎo) 致風(fēng)車(chē)效率的下降。為了降低尖速比，則必須增加風(fēng)車(chē)扇葉數(shù)目以減少風(fēng)車(chē)的每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。 但葉片數(shù)目的增加必然導(dǎo)致風(fēng)車(chē)體積和重量的增加。所以在當(dāng)前設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上要增加扇葉 數(shù)目是困難的。其出路還須是尋求可減薄扇葉尺寸和減少重量的扇葉的設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有大型風(fēng)車(chē)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)使用復(fù)合材料以達(dá)到扇葉強(qiáng)度要求。復(fù)合材料相對(duì)來(lái)說(shuō)比 較新，人們對(duì)其了解不如金屬等傳統(tǒng)材料。另外，使用復(fù)合材料往往需要特別的，更昂貴的 制造過(guò)程。過(guò)去曾經(jīng)有過(guò)以纜索加強(qiáng)葉片的嘗試。但這些公布的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單地將纜索和扇葉連 起來(lái)(參看美國(guó)專利號(hào)4403916)，其結(jié)果是扇葉不可以沿其中軸作變漿轉(zhuǎn)動(dòng)，所以變漿控 制器無(wú)法應(yīng)用于這種設(shè)計(jì)中。但變漿控制在當(dāng)今大功率風(fēng)車(chē)中十分有用，是大功率風(fēng)車(chē)能 在風(fēng)速變化的環(huán)境中保持穩(wěn)定運(yùn)行轉(zhuǎn)速的重要裝置。參看美國(guó)專利440266 ；766219 ；1790175 ；2103910 ；2516576 ；4297076 ；4403916 ； 4729716 ；6155785 ；和 6320273。
發(fā)明概要按照為顯示本發(fā)明之特點(diǎn)和長(zhǎng)處的具體實(shí)施方案，本發(fā)明提供了一套風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其包括一個(gè)具有中軸的中央轉(zhuǎn)子。該組件還包括若干片安裝在轉(zhuǎn)子上的扇葉。每 片扇葉有一個(gè)根基段和一個(gè)變漿段。變漿段的葉片攻角可以被調(diào)到一個(gè)與根基段不同的位 置上。風(fēng)車(chē)葉片集成組件同時(shí)包含若干條固定件，每條從中央轉(zhuǎn)子延伸到并連結(jié)于對(duì)應(yīng)的 扇葉上。參照發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一套帶有繞中軸旋轉(zhuǎn)的中央轉(zhuǎn)子的風(fēng)車(chē)葉 片集成組件。另外，風(fēng)車(chē)葉片集成還含有若干條固定件，每股固定件的根部置于扇葉之外而 固定件的末端連接到對(duì)應(yīng)的扇葉上。每一扇葉還連接到另一對(duì)相關(guān)固定件對(duì)的末端。使用上述類(lèi)型的構(gòu)造，即可獲得一種改良風(fēng)車(chē)。在所公開(kāi)的實(shí)施方案之一中每一 扇葉分別有一個(gè)固定的根基段和一變漿段。變漿段可圍繞其軸心轉(zhuǎn)動(dòng)以調(diào)節(jié)扇葉的有效攻 角角度。一具馬達(dá)式的變漿驅(qū)動(dòng)控制器可用來(lái)驅(qū)動(dòng)扇葉的變漿段轉(zhuǎn)動(dòng)。在某些實(shí)施方案 中，根基段亦可圍繞其葉片的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，但只在某兩個(gè)固定的位置變換一正常運(yùn)行位置和 一未聯(lián)機(jī)時(shí)的停車(chē)位置。所公開(kāi)的新設(shè)計(jì)的固定件可以使用懸索，長(zhǎng)桿或斜拉索等形式，以加固風(fēng)車(chē)扇葉。 以使扇葉本身不必采用過(guò)于堅(jiān)固的材料或設(shè)計(jì)來(lái)制造。一個(gè)以風(fēng)車(chē)主軸為中心的碟狀凹盤(pán)輔助輪將被安裝在扇葉后面。同時(shí)，一同軸纜 塔延伸于扇葉前面。該輔助輪和纜塔的用途是為固定件的根端提供連接點(diǎn)；這些固定件的 末端延伸且連接到扇葉上并給扇葉予以加強(qiáng)。特別要提到的是，每片扇葉與一條前固定件 相聯(lián)，前固定件從纜塔頂部延伸并連接至對(duì)應(yīng)扇葉上的一個(gè)托架。此外，另一對(duì)固定件從碟 狀凹盤(pán)輔助輪邊上沿切線方向伸出并與這些遠(yuǎn)處的托架連接。這個(gè)托架為一般四面體形狀，由以扇葉為基點(diǎn)向外伸出的三條支腳連接到由三根 橫桿組成的三角形的基底上而成。三條固定件的末端終接到托架底座的頂點(diǎn)上。此托架置 于扇葉根基段上，位于與變漿段接合部的內(nèi)側(cè)。因此，按照上述原則設(shè)計(jì)的風(fēng)車(chē)可減輕總體重量，從而減少風(fēng)車(chē)的造價(jià)。而且，上 述設(shè)計(jì)可以增加風(fēng)車(chē)的直徑和增加葉片的數(shù)目。再者，此風(fēng)車(chē)可以采用比較便宜的材料或 工藝來(lái)制造。


以上簡(jiǎn)要說(shuō)明以及本發(fā)明的其他發(fā)明目的、特征及有益效果可通過(guò)參閱下面的詳 細(xì)描述以及相關(guān)繪圖得以充分體會(huì)。繪圖和詳述描述的是目前首選但僅供參考之實(shí)施例。 其中圖1為體現(xiàn)本發(fā)明之技術(shù)方案的風(fēng)車(chē)葉片集成組件的透視圖。圖2為圖1中風(fēng)車(chē)集成組件局部放大前視圖。圖3為圖2中的構(gòu)造之側(cè)視圖。圖4為圖3中纜塔頂部局部結(jié)構(gòu)的分解透視詳圖。圖5為圖3中碟狀凹盤(pán)輔助輪的局部分解透視詳圖。圖6為圖1中扇葉之一的詳細(xì)分解透視截圖。圖7為圖6中7-7剖面圖。圖8為圖1中扇葉的根基段和變漿段結(jié)合部沿扇葉軸向所取的剖面圖。優(yōu)先實(shí)施例
參考圖1 3，圖中所示的風(fēng)車(chē)葉片集成組件有三片等角布置的扇葉10，扇葉從中 央轉(zhuǎn)子12向外輻射。轉(zhuǎn)子12有一輪轂14支持著扇葉10的根部。每片扇葉10有一根基段IOA和一變漿段10B。圖中顯示的變漿段IOB處于運(yùn)行狀 態(tài)中的某一適中的攻角角度(比如說(shuō)，在10到30度之間)。在某些實(shí)例中，變漿段IOB可 從圖中的位置轉(zhuǎn)到90°攻角的不產(chǎn)生動(dòng)力(即停車(chē))的位置，或者轉(zhuǎn)到一個(gè)相反的角度以 抵消根基段IOA產(chǎn)生的扭拒。圖7中所示的攻角角是以風(fēng)車(chē)的旋轉(zhuǎn)平面P為基準(zhǔn)量度的。
輪轂14為碟狀凹盤(pán)輔助輪16的中央部件；輔助輪16有一輪圈16A，并通過(guò)三條 彎曲的輻條16B與輪轂14相連。三根護(hù)桿20沿風(fēng)車(chē)主軸的方向把輪圈16A和扇葉10連 接起來(lái)并使雙方互為支持。中軸18將輪轂14通過(guò)變速箱(未顯示)置于塔21上的發(fā)電 機(jī)19(圖1所示)連接。纜塔22在輪轂14前面以與主軸相用的方向外伸出，其頂部裝有一圓盤(pán)24。纜塔 22和輔助輪16，加上輪轂14均為中央轉(zhuǎn)子12之部件。中央轉(zhuǎn)子12圍繞中軸線13轉(zhuǎn)動(dòng)。正如懸索橋上的高塔的作用一樣，纜塔22起到了支持前固定件38的作用并給所 有的前固定件一合攏之處。另外纜塔頂部亦是放置其他器件，比如為調(diào)節(jié)前纜索38的張力 的器械等的理想地方。如圖4所示，圓盤(pán)24有三個(gè)等角安置的螺栓孔26。螺絲扣30根端的圓環(huán)28由螺 桿32和螺母34固定到螺栓孔26中。螺絲扣30末端的圓環(huán)36由螺桿40和螺母42固定 到所示的固定件38根部的圈套38A里。前固定件38的張力可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)螺絲扣30來(lái)調(diào)整。 每條前固定件38都由多股纜索纏繞捻合而成。當(dāng)然亦可由簡(jiǎn)單的單股纜索或其他長(zhǎng)型物 體制造。前固定件38安置在扇葉10前面。參考圖1 3和圖5，六個(gè)帶螺孔44A的終端44裝在輪圈16A的周邊上。固定件 46根端上的圈套46A可插到終端44上的拱門(mén)內(nèi)并以螺桿48和螺母50加以固定。圖2中 顯示的是與每一扇葉10相連接的一對(duì)側(cè)固定件46，側(cè)固定件分別從輔助輪16上的大致徑 對(duì)的位置上沿切線方向延伸到所對(duì)應(yīng)的扇葉上。這一對(duì)側(cè)固定件46與一條前固定件構(gòu)成 了每片扇葉10的三股纜(或稱對(duì)應(yīng)固定件組)。(在本說(shuō)明書(shū)中，三條固定件中的某一相 關(guān)對(duì)可以采用三條中的任意兩條，包括由側(cè)固定件46中的一條與前固定件38中的一條所 組成的一對(duì))。固定件46可采用與前述固定件38相似的纜索。在某些實(shí)施例中固定件38 和46可完全地或部分地由剛性連桿代替。參考圖1和圖6 8，扇葉根基段IOA有一用玻璃鋼(或金屬，或者碳纖維復(fù)合材 料等)制造的外殼，中間含有一方形鋼制(或復(fù)合材料或者鋁材制作)的空心芯柱48?？?變漿段IOB可以用與IOA外殼同樣的材料制成，但中間可不必含有芯柱。必須理解的是IOA 和IOB所用材料也可能不一樣。在方形空心芯柱48的末端內(nèi)置有一對(duì)軸承50用以支持短軸52的轉(zhuǎn)動(dòng)。短軸52 的末端連到半圓齒輪54，而半圓齒輪54又安裝在扇葉變漿段IOB根端內(nèi)的底板56上。因 此，如圖7所示，變漿段IOB可作相對(duì)于根基段IOA的轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪54與直齒輪60嚙合。直齒輪60由安裝于扇葉根基段IOA上的馬達(dá)58驅(qū)動(dòng)。 圖中所示的馬達(dá)58由變漿控制器70控制?？刂破?0和馬達(dá)58作為反饋回路組成部分， 當(dāng)控制器70發(fā)出的位置指令被執(zhí)行后，馬達(dá)58將送回一個(gè)指示變漿段IOB的位置的信號(hào) (可由測(cè)量直齒輪60或半圓齒輪54的位置來(lái)確定)?？刂破?0發(fā)出的位置指令由輸入信號(hào)組72控制。信號(hào)組72中可包括(a)本地風(fēng)力計(jì)/風(fēng)向標(biāo)(圖上未顯示)提供的風(fēng)速風(fēng) 向信號(hào)；(b)安裝在圖3所示的主軸18上的速度表(未顯示)提供的速度信號(hào)；(c)發(fā)電機(jī) 19上測(cè)出的負(fù)荷(圖1) ； (d)置于塔21上的振動(dòng)感應(yīng)器(圖上未顯示)的信號(hào)；(e)置于 變漿段IOB上的攻角角度傳感器提供的位置信號(hào)，等等(或上述輸入信號(hào)的組合)。三條短柱62A，62B和62C等角距地自根基段IOA向外橫向伸出。這些短柱的末端 與橫桿64組成了一等腰三角形。與橫桿64上的頂點(diǎn)相連的是三根支腳68，支腳68另一端 收攏并連接到根基段IOA上的一個(gè)接近于與IOB接合部的位置。支腳68和橫桿64構(gòu)成一 個(gè)十分類(lèi)似四面體的形狀。在橫桿64的頂點(diǎn)裝有帶螺絲眼66的插座。圖中顯示，固定件 38和46通過(guò)末端的纜環(huán)與插座中的螺絲眼66連接。固定件38和46上張力的增加/減少 可通過(guò)擰緊/擰松螺絲眼66上的螺帽(未顯示)而改變與橫桿64頂點(diǎn)間的相對(duì)距離來(lái)實(shí) 現(xiàn)。參考圖7，當(dāng)風(fēng)車(chē)處與停車(chē)狀態(tài)時(shí)，變漿段IOB將被轉(zhuǎn)動(dòng)到如圖虛線所示的角度， 即與根基段IOA稍微相反的角度以抵消來(lái)自根基段IOA的扭拒。但在某些實(shí)施例中，根基 段IOA和IOB都能在停車(chē)時(shí)轉(zhuǎn)到一個(gè)背風(fēng)角度以使風(fēng)車(chē)停止產(chǎn)生扭拒。另一種可能就是讓 根基段IOA反轉(zhuǎn)到一角度以抵消變漿段IOB的扭拒。在正常運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，變漿段IOB將處于一個(gè)加強(qiáng)根基段IOA扭拒的角度；比如說(shuō)在 圖7中實(shí)線所顯示的位置。為了促進(jìn)對(duì)上述構(gòu)造之原理的理解，就此對(duì)其運(yùn)行過(guò)程作簡(jiǎn)單的描述。在此假定 扇葉根基段IOA的攻角是固定的，且變漿段IOB在起步之初處于圖7中虛線所示的位置。因 此，IOA和IOB所產(chǎn)生的扭拒實(shí)質(zhì)上互相抵消而風(fēng)車(chē)處于停車(chē)狀態(tài)。另外的停車(chē)做法是將風(fēng) 車(chē)朝向轉(zhuǎn)到偏航非迎風(fēng)方向，使其扇葉10不產(chǎn)生有效力矩。但在正常情況下，風(fēng)車(chē)在起步 之初應(yīng)按常規(guī)做法對(duì)準(zhǔn)風(fēng)向。啟動(dòng)風(fēng)車(chē)的第一步為松開(kāi)制動(dòng)器(未顯示)并以驅(qū)動(dòng)馬達(dá)58將變漿段IOB的攻 角調(diào)到一個(gè)始角度位置。具體來(lái)說(shuō)，操作員對(duì)控制器70 (圖6)發(fā)出一個(gè)信號(hào)指令，使馬達(dá) 58帶動(dòng)直齒輪60和半圓齒輪54以轉(zhuǎn)動(dòng)變漿段IOB到圖7實(shí)線所示的位置。結(jié)果是IOA和 IOB所產(chǎn)生的扭拒互相加強(qiáng)并使風(fēng)車(chē)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)。IOA和IOB的截面輪廓可以和飛機(jī)機(jī)翼和 別的風(fēng)車(chē)扇葉相似，所以扇葉10所產(chǎn)生的扭拒部分來(lái)自其升力效應(yīng)。在此實(shí)例應(yīng)用體中，所用的傳統(tǒng)感應(yīng)發(fā)電機(jī)沒(méi)有采用變頻器。控制器70可調(diào)節(jié) IOB的攻角以尋求目的值。在風(fēng)車(chē)起步時(shí)，IOB的攻角被調(diào)到由當(dāng)時(shí)工作風(fēng)速所決定的最優(yōu) 角度值。當(dāng)在當(dāng)發(fā)電機(jī)19成功接入電網(wǎng)之后的常態(tài)運(yùn)行過(guò)程中，發(fā)電機(jī)19的輸出功率由 回路控制器70通過(guò)控制IOB的攻角來(lái)調(diào)整。當(dāng)在額定風(fēng)速以下運(yùn)行時(shí)，變漿段IOB的攻角 總是置于一個(gè)由風(fēng)速所決定的最優(yōu)角度以獲得最大功率輸出。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，扇 葉IOB的攻角將會(huì)以輕盈變漿(pitching tofeather)或失速變漿(pitching to stall)的 辦法調(diào)離到最優(yōu)角度值以外(也就是說(shuō)，以小于或大于最優(yōu)角度值的攻角運(yùn)行；參考圖7， 攻角等于0是定義為變漿段IOB產(chǎn)生零升力且在旋轉(zhuǎn)平面中阻力為最小時(shí)的角度)?？刂破?0可采用比例積分(PI)控制模式，但在某些實(shí)施例中會(huì)加上微分項(xiàng)而變成比例微積分(PID control)控制模式?？刂破?0的設(shè)計(jì)在許多書(shū)本文獻(xiàn)中均有描述， 包括 Burton，Sharpe, Jenkins, and Bossanyi 所寫(xiě)的風(fēng)能手冊(cè)第八章(John ffiley&Sons Ltd. 2001. ISBN0471 489972)，僅此納入作為參考。
控制器70除了可為PI (比例積分)式或PID(比例微積分)式外，還可以是模擬 類(lèi)型或數(shù)字類(lèi)型。當(dāng)采用數(shù)字類(lèi)型時(shí)，控制器70將采用一種綜合演算法將發(fā)電機(jī)19輸出 功率信號(hào)，本地風(fēng)力計(jì)的風(fēng)速風(fēng)向信號(hào)，扇葉上感應(yīng)器產(chǎn)生的位置信號(hào)和別的信號(hào)綜合處 理成為控制馬達(dá)58(圖6)的指令。所用綜合演算法還可以有利用記錄下來(lái)的運(yùn)行歷史來(lái) 預(yù)測(cè)扇葉攻角未來(lái)位置的能力。使用分段扇葉后，扇葉根基段IOA與纜索38，46形成一穩(wěn)定的框架并作為扇葉變 漿段IOB的基礎(chǔ)。扇葉根基段IOA安置于一個(gè)由運(yùn)行環(huán)境先行確定的攻角值。這一攻角值 的確定是綜合考慮到運(yùn)行風(fēng)速，以及扇葉根基段IOA以失速模式調(diào)速而變漿段IOB卻采用 傳統(tǒng)變漿方法對(duì)風(fēng)車(chē)進(jìn)行調(diào)速這一特征的結(jié)果。以每單位長(zhǎng)度計(jì)算，變漿段IOB橫掃面積 比根基段IOA來(lái)的大；所以變漿段IOB收集到全扇葉的能量中的大部分。這一事實(shí)使得在 改良的控制器控制下，用變漿段IOB足以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)風(fēng)車(chē)的轉(zhuǎn)速的調(diào)制。控制器70可盡可能地使用值得信賴的且商業(yè)流行的控制模式。但有可能在一些 地方進(jìn)行特別的改進(jìn)。因?yàn)榭刂破?0控制整個(gè)風(fēng)車(chē)的速度而只有扇葉變漿段IOB在它的 控制下變漿，因此控制器70 —般而言會(huì)具有自身的與傳統(tǒng)變漿控制器不同的特點(diǎn)。扇葉10的根基段IOA可置于某一個(gè)固定攻角以使用失速原理進(jìn)行調(diào)速?？刂破?70的另一任務(wù)就是在風(fēng)車(chē)停車(chē)后利用變漿段產(chǎn)生的扭拒去抵消根基段所產(chǎn)生的扭拒。圖6中的四面體設(shè)計(jì)(支腳68，橫桿64，短柱62A，62B和62C)避免了減薄后的扇 葉因橫截面減少而容易在高負(fù)載中沿著中軸扭轉(zhuǎn)這一弱點(diǎn)。上述向外延伸的四面體有效地 增加了扇葉的有效橫截面。當(dāng)支腳68與固定件38和46相聯(lián)后，固定件的張力為扇葉10 提供了約制扭動(dòng)的阻力。根基段IOA上的阻力和升力將受到固定件38和46的約制。阻力和升力都在將根 基段IOA往后推，所以前固定件38在一般情況下承載著最高的張力。但其張力負(fù)擔(dān)會(huì)因?qū)?其根端前置到纜塔22的頂端而得以減輕。阻力和升力在固定件46上引起的張力負(fù)荷較輕， 但還是可觀負(fù)擔(dān)。不管如何，固定件46上的負(fù)荷可由于將其根部橫向安置于輔助輪16的 輪圈16A上以使其減小。一般來(lái)說(shuō)，前拉纜38和兩側(cè)纜46形成了把扇葉10在運(yùn)行時(shí)套牢的張索，使其在 壞天氣的湍流中有更好的抗破壞能力。正如前述，前固定件38按設(shè)計(jì)承受了整扇葉的主要 壓力負(fù)荷，因此在迎風(fēng)的正常運(yùn)作的條件下限制了扇葉往旋轉(zhuǎn)平面以外方向的形變。固定件46將扇葉10獲得的能量以扭矩形式通過(guò)輔助輪16輸送到主軸18 ；并減 少了扇葉10在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中在旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)由于地心重力引起的形變。因此，輔助輪16的一 個(gè)重要功能就是給固定件46提供更寬廣的聯(lián)結(jié)基礎(chǔ)。使得扇葉10能有一個(gè)更好的整體支 持。輔助輪16同時(shí)也通過(guò)輻條16B對(duì)從主軸18上伸出的纜塔22給予支持。正如前面所述，圖6中的四面體結(jié)構(gòu)的好處是給固定件38和46提供了一個(gè)徑方 向離開(kāi)扇葉軸心的連接點(diǎn)，從而防止根基段IOA在由于固定件偏離中心時(shí)或在湍流中不平 衡時(shí)發(fā)生扭曲。在某些實(shí)施例中，這一四面體結(jié)構(gòu)可以取消并由一個(gè)可繞扇葉根基段IOA軸線轉(zhuǎn) 動(dòng)的軸環(huán)代之。當(dāng)固定件連接到這一自由轉(zhuǎn)動(dòng)的軸環(huán)時(shí)，固定件即不會(huì)給扇葉根基段IOA 帶來(lái)扭動(dòng)。用于允許軸環(huán)自由轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承在設(shè)計(jì)上必須考慮到前固定件38在與扇葉10的軸線成一斜角的方向有著一股可觀的力量。故此，有必要采用由兩個(gè)不同的滾柱軸承組成的 復(fù)合軸承。滾柱軸承之一安置在軸環(huán)內(nèi)且其軸承內(nèi)的滾柱與軸心同向。這些軸向滾柱使得 軸環(huán)可繞著扇葉根基段上的一段短軸或繞一根穿過(guò)根基段軸心而支持并轉(zhuǎn)動(dòng)變漿段的軸 來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)。(復(fù)合軸承中的)另一滾柱軸承置于上述軸向滾柱根端，軸承中包含另外一些以 射線狀分布在一錐面上的滾柱。錐面的軸線與軸環(huán)的軸一致。其錐角(相對(duì)于錐體軸心) 與前固定件38和錐體軸心所成夾角成互補(bǔ)角。因此錐面上的某些滾柱會(huì)與前固定件38大 致垂直以提供平穩(wěn)的滾動(dòng)面。應(yīng)該意識(shí)到，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上可作諸多更改。在某些可選實(shí)施例中，風(fēng)車(chē)扇葉的片數(shù)可少于或多于三片。更有，每片扇葉的整體長(zhǎng)度或根基段與變漿段的長(zhǎng)度均可以 變更以滿足輸出功率、轉(zhuǎn)速、效率、建造成本、可靠性、重量及材料強(qiáng)度等各方面要求。另外， 固定件的數(shù)目亦可根據(jù)強(qiáng)度要求、剛性和扇葉長(zhǎng)短等來(lái)增減。特別是每條固定件均可以用 數(shù)條毗鄰的或間隔開(kāi)的拉纜來(lái)代替。還有，固定件的末端亦可能連接到扇葉上的不同部位。 在有些實(shí)施例中，數(shù)條固定件可同時(shí)從中心纜塔(或輔助輪)延伸并終止于同一扇葉的不 同部位。再者，輔助輪亦可以由數(shù)條輻條代替，而原本連接到輔助輪邊上的固定件則連接到 輻條上。再有，側(cè)固定件根端可以直接連到扇葉根部附近。再者，除了在固定件末稍打圈之 夕卜，固定件亦可由使用其他夾件來(lái)固定。更有，扇葉變漿段的攻角調(diào)整可由各種不同馬達(dá)來(lái) 驅(qū)動(dòng)(電動(dòng)步進(jìn)馬達(dá)，液壓或氣動(dòng)馬達(dá)等)，馬達(dá)可安置于扇葉變漿段之上或附近，或靠近 風(fēng)車(chē)主軸。在某些情況下，扇葉變漿段可直接由貫穿根基段內(nèi)的長(zhǎng)軸與內(nèi)置于扇葉或輪轂 中心的驅(qū)動(dòng)源相連。顯然，本發(fā)明在上述原則下有許多變體和更改可能。因此在下列權(quán)利要求范圍內(nèi)， 本發(fā)明可以采用與上描述不同之方式得以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
一部風(fēng)車(chē)葉片集成組件，包括一具有中軸的中央轉(zhuǎn)子；若干片安裝于所述中央轉(zhuǎn)子上的扇葉，每片扇葉有一根基段及一變漿段，其變漿段的攻角可調(diào)至異于根基段攻角的位置；及若干條固定件，延伸自上述中央轉(zhuǎn)子并分別連接到各對(duì)應(yīng)的所述扇葉上。
2.權(quán)利要求1所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于每根所述固定件的根端安置于 所述相關(guān)扇葉之外，而末端連接于與其對(duì)應(yīng)的扇葉，每一所述扇葉的根基段還與另一對(duì)應(yīng) 固定件組的末端相連。
3.權(quán)利要求2所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于對(duì)應(yīng)于每片扇葉的所述的另一 對(duì)應(yīng)固定件組包含至少三根固定件。
4.權(quán)利要求2所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述的另一對(duì)應(yīng)固定件組中有 一對(duì)固定件，它們的根端安置于以所述中軸為中心的圓周上某一直徑的兩端。
5.權(quán)利要求2所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述的另一對(duì)應(yīng)固定件組包含 三條固定件，其中的前固定件的根端安置于扇葉前面；其余兩條的根端安置于以所述中軸 為中心的圓周上某一直徑的兩端。
6.權(quán)利要求5所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述中央轉(zhuǎn)子包括一根與所述 中軸同軸的纜塔，纜塔頂端與所述每片扇葉的固定件組中的前固定件的根端相連。
7.權(quán)利要求1所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述每片扇葉根基段包括若干 條支桿，每條支桿上有一個(gè)用于連接所述固定件的托座。
8.權(quán)利要求7所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于每片所述的扇葉的根基段包括 若干條安置成多邊形的橫桿，多邊形的頂點(diǎn)處于所述支桿上托座附近。
9.權(quán)利要求8所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于每片所述的扇葉的根基段包括 若干條延伸自橫桿并在遠(yuǎn)端交匯起來(lái)的支腳。
10.權(quán)利要求1所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述轉(zhuǎn)子包括一個(gè)有若干枚 終端的輔助輪，這些終端用以固定至少部分的所述固定件的根端。
11.權(quán)利要求10所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于固定于所述輔助輪上的固定 件沿切線方向從輪上向外延伸。
12.權(quán)利要求10所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述輔助輪內(nèi)凹成碟狀使所 述終端處于所述扇葉背后。
13.權(quán)利要求12所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述輔助輪有一輪圈，其上有 若干根護(hù)桿延伸到所述扇葉并給扇葉予以加固。
14.權(quán)利要求12所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述輔助輪上有一輪轂，所述 扇葉即安裝在此輪轂上。
15.權(quán)利要求2所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于每片所述的扇葉包括一用于驅(qū) 動(dòng)變漿段轉(zhuǎn)動(dòng)的馬達(dá)。
16.權(quán)利要求15所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述馬達(dá)帶有一個(gè)直齒輪，安 設(shè)于扇葉根基段與變漿段交接處附近。
17.權(quán)利要求2所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于還包括一臺(tái)與所述轉(zhuǎn)子相接的 發(fā)電機(jī)和一座支持所述發(fā)電機(jī)的高塔。
18.—風(fēng)車(chē)葉片集成組件，包括一個(gè)具有中軸的中央轉(zhuǎn)子；若干片安裝于上述轉(zhuǎn)子上的扇葉；以及若干條固定件，每條固定件根端置于所述扇葉之外，而末端連接于對(duì)應(yīng)的扇葉，每片扇 葉還與另一相關(guān)固定件對(duì)的末端相連接。
19.權(quán)利要求18所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述的另一相關(guān)固定件對(duì)含 有兩根固定件，它們的根部置于以所述中軸為中心的圓周上某直徑兩端相對(duì)的位置上。
20.權(quán)利要求19所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述的另一相關(guān)固定件對(duì)與 一前固定件組成一固定件組，組內(nèi)的前固定件的根端安置于扇葉前面，而組內(nèi)另外兩條固 定件的根端則安置于以所述中軸為中心的園周上某直徑兩瑞相對(duì)位置上。
21.權(quán)利要求20所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述的中央轉(zhuǎn)子包括一根與 上述中軸同軸的纜塔，纜塔頂端與每片扇葉的固定件組內(nèi)的前固定件的根端相連接。
22.權(quán)利要求18所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于每片所述的扇葉包括若干條 支桿，每條支桿上有一托座，以連接附屬的固定件。
23.權(quán)利要求22所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于每片所述的扇葉的根基段包 括若干條安排成多邊形的橫桿，多邊形的頂點(diǎn)置于所述支桿上的托座附近。
24.權(quán)利要求18所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述轉(zhuǎn)子包括一個(gè)有若干枚 終端的輔助輪，該輔助輪通過(guò)這些終端固定一部分所述固定件的根端。
25.權(quán)利要求24所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述置于所述輔助輪上的固 定件沿切線方向自輪上向外延伸。
26.權(quán)利要求24所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于內(nèi)凹成碟狀使所述終端置于 所述扇葉背后。
27.權(quán)利要求26所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述輔助輪有一輪圈，其上有 若干根護(hù)桿延伸到所述扇葉上并給予扇葉以加固。
28.權(quán)利要求26所述之風(fēng)車(chē)葉片集成組件，其特征在于所述輔助輪上有一輪轂，所述 扇葉安設(shè)于所述輪轂上。
全文摘要
一種風(fēng)車(chē)葉片集成組件，包括若干片安裝于所述中央轉(zhuǎn)子上的扇葉，每片扇葉有一根基段和一變漿段；以及若干條固定件延伸自上述中央轉(zhuǎn)子并分別連接到各對(duì)應(yīng)的所述扇葉上，每根所述固定件的根端安置于相關(guān)扇葉之外。
文檔編號(hào)F03D1/06GK101821496SQ200780043543
公開(kāi)日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2007年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月27日
發(fā)明者廖寧 申請(qǐng)人:廖寧