專利名稱：帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本研究涉及的是帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)按風(fēng)輪軸與地面的相對位置，分為水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。通常，直線翼垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片是直線型的，沒有扭曲也沒有變截面，較水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片形狀更簡單，加工更容易，成本更低。因此，在偏遠(yuǎn)山區(qū)、居民住宅、 商業(yè)區(qū)被廣泛使用。目前，常用的葉片與支架的連接方式有輪箍式、螺釘式和中軸式。輪箍式連接方式是利用與翼型近似形狀的輪箍嵌套在葉片上，在通過螺栓和螺母穿透葉片與輪轂連接固定于支架上。其結(jié)構(gòu)連接緊固，輪轂可靠地支撐了葉片，減小了切向偏移。螺釘式連接方式是直接利用多個(gè)螺釘，或螺栓和螺母將葉片與支架相連，省略了輪轂。此結(jié)構(gòu)簡單方便，制作簡單。中軸式連接方式是利用一根豎軸貫穿葉片內(nèi)部或上下兩端，支架與豎軸相連。該結(jié)構(gòu)多用于變槳距結(jié)構(gòu)，使葉片繞著中軸在離心力下轉(zhuǎn)動。上述三種連接方式都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但是又對葉片的表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了一定的破壞。在鉆孔和連接的地方會產(chǎn)生應(yīng)力集中，削弱了葉片的強(qiáng)度。尤其是在風(fēng)速過大或者運(yùn)行時(shí)間過長之后，螺母松動會導(dǎo)致兩者連接不可靠，尤其是對螺釘式的連接方式影響很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對已有技術(shù)存在的缺陷，提供一種帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，改善風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片與支架連接的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的構(gòu)思是本發(fā)明的帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，包括了錐形葉片、錐形輪箍、支架、螺栓和螺母，為了改善風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片與支架連接的穩(wěn)定性及強(qiáng)度。本葉片的結(jié)構(gòu)特征如下風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片表面有2 5°的錐度，在垂直方向上的橫截面成線性縮放變化，保持翼型不變；風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輪箍部分有2 8°的錐度；葉片與輪箍的連接采用了過盈配合連接方式；輪箍為半開口結(jié)構(gòu)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的支架置于輪箍開口處，并通過螺栓螺母連接輪轂和支架。根據(jù)上述發(fā)明構(gòu)思，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種帶錐度的垂直軸，包括橫截面翼型相同的錐形葉片、錐形輪箍、支架、螺栓和螺母。 其結(jié)構(gòu)特征在于所述錐形葉片通過錐形輪箍的支撐，與固定于主軸的支架相連；支架插置于輪箍的開口處，通過螺栓螺母相連。所述錐形葉片表面有2 5°的錐度。所述錐形葉片在垂直方向上的橫截面成線性縮放變化，保持翼型不變。所述錐形輪箍有疒8°的錐度。所述錐形輪箍為半開口式結(jié)構(gòu)。 所述錐形葉片與所述錐形輪箍的連接采用了過盈配合方式。所述支架置于所述錐形輪箍開口處，并通過螺栓和螺母連接錐形輪轂和支架。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步(I) 葉片與輪箍以過盈配合方式連接，在風(fēng)速過大或長時(shí)間運(yùn)行的情況下，由于離心力和重力的緣故，對葉片與輪箍之間可能產(chǎn)生的松動可自動進(jìn)行微小的修正，保證了風(fēng)輪在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性要求。(2)由于葉片表面的整體結(jié)構(gòu)沒有受到應(yīng)力集中的影響，使其整機(jī)在運(yùn)行時(shí)強(qiáng)度更高，保證了其安全性。


圖I是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有錐度的葉片；
圖2是風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪部分的簡單結(jié)構(gòu)圖3是圖2中風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片、輪箍和支架的局部放大圖4為風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片、輪箍和支架的安裝圖的仰視圖5為圖3的A處的剖面視圖的局部放大圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖詳述如下
實(shí)施例一
參見圖I、圖2和圖3，本帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，包括橫截面翼型相同的錐形葉片I、錐形輪箍2、支架3、螺栓4和螺母5。其結(jié)構(gòu)特征在于所述錐形葉片I通過錐形輪箍2的支撐，與固定于主軸6的支架3相連；支架3插置于輪箍2的開口處，通過螺栓4螺母5相連。實(shí)施例二
參見圖f圖5，本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特例之處如下
所述錐形葉片表面有疒5°的錐度。所述錐形葉片在垂直方向上的橫截面成線性縮放變化，保持翼型不變。所述錐形輪箍有疒8°的錐度。所述錐形輪箍為半開口式結(jié)構(gòu)。所述錐形葉片與所述錐形輪箍的連接采用了過盈配合方式。所述支架置于所述錐形輪箍開口處，并通過螺栓和螺母連接錐形輪轂和支架。實(shí)施例三
本帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其結(jié)構(gòu)特征在于1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片和輪轂部分都有錐度，葉片的橫截面在垂直方向上成線性縮放變化(如圖I所示)，2、葉片與支架的連接采用了過盈配合連接方式，并通過螺栓螺母連接輪轂和支架(如圖2所示)。在垂直方向上，此設(shè)計(jì)保持了橫截面的形狀線性變化，使其整體的翼型不變，葉片從上至下弦長相應(yīng)地由大變小，成錐形結(jié)構(gòu)。葉片與支架的連接采用了過盈配合連接方式，并通過螺栓連接輪轂和支架，保證了葉片與轉(zhuǎn)軸穩(wěn)定地形成一個(gè)整體。葉片與輪轂都有錐度，依靠兩者之間的錐角所產(chǎn)生的支撐力和摩擦力來克服葉片重力的影響(如圖3所示)。在安裝輪箍和葉片時(shí)，可以將輪箍先套于正確安裝位置下端(弦長較小處)f 3mm處，緊固好螺栓，必要時(shí)添加墊圈；然后再對其施加外力，使其在正確安裝位置與葉片產(chǎn)生過盈配合，進(jìn)一步增大了摩擦力。
權(quán)利要求
1.一種帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，包括橫截面翼型相同的錐形葉片(I)、錐形輪箍(2)、支架(3)、螺栓(4)和螺母(5)，其結(jié)構(gòu)特征在于所述錐形葉片(I)通過錐形輪箍(2)的支撐，與固定于主軸(6)的支架(3)相連；支架(3)插置于輪箍(2)的開口處，通過螺栓⑷螺母(5)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述錐形葉片(I)表面有2 5°的錐度。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述錐形葉片(I)在垂直方向上的橫截面成線性縮放變化，保持翼型不變。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述錐形輪箍(2)有疒8°的錐度。
5.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述錐形輪箍(2)為半開口式結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述錐形葉片(I)與所述錐形輪箍(2)的連接采用了過盈配合方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述支架(3)置于所述錐形輪箍(2)開口處，并通過螺栓(4)和螺母(5)連接錐形輪轂(2)和支架 ⑶。
全文摘要
本發(fā)明涉及帶錐度的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片。它包括錐形葉片、錐形輪箍、支架、螺栓和螺母，本發(fā)明所述錐形葉片通過錐形輪箍的支撐，與固定于主軸的支架相連，支架插置于輪箍的開口處，通過螺栓螺母相連。本發(fā)明目的是改善風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片與支架連接方式中所面臨到的穩(wěn)定性及強(qiáng)度問題。
文檔編號F03D3/06GK102588208SQ20111043425
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者周宇, 張宇鋒, 曾德才, 李宇, 翟宇毅, 陸文潔 申請人:上海大學(xué)