水平軸風力發(fā)電機發(fā)展新型技術(shù)領(lǐng)域

技術(shù)背景

全世界都在積極發(fā)展風力發(fā)電機的建設(shè)，研發(fā)。水平軸風輪發(fā)電機是目前在線運行的霸主地位，對水平軸風力發(fā)電機的建設(shè)成本的降低，大型化技術(shù)，發(fā)電效率的提高以及安全環(huán)保的操控性的提高，嘯叫聲的降低，維修的方便等諸方面還需大力提高。本專利是在線的三槳葉的水平軸風輪發(fā)電機的基礎(chǔ)上提出了一個新的改進型的水平軸風輪機-復(fù)合輪轂多槳葉片水平軸風輪機供水平軸三槳葉風力發(fā)電機用。它能提供水平軸風力發(fā)電機的大型化技術(shù)。提高水平軸發(fā)電機的發(fā)電效率，保證運行安全，降低運行時的嘯叫聲。并能大幅度地提高水平軸風力發(fā)電機的發(fā)電效率。他能降低水平軸風力機的切入風速，提高風機的額定風速。降低噪音，降低建設(shè)及運行成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1、本專利技術(shù)是現(xiàn)役水平軸風力發(fā)電機的基礎(chǔ)上引出的復(fù)合輪轂內(nèi)外雙圈多槳葉片式水平軸風力發(fā)電機的風輪機新款型。其結(jié)構(gòu)簡圖見圖1。復(fù)合輪轂是內(nèi)外兩個輪轂通過輪輻連接成一個剛性體，內(nèi)輪轂與中心軸連接，在內(nèi)外輪轂之間安裝了N個槳葉N＝3，4，5，6.。槳葉的形狀是近內(nèi)輪轂處窄小，向外輪轂逐漸變寬大，槳葉兩端分別與內(nèi)外輪轂用軸承方式連接。槳葉兩端的軸要同軸心，槳葉與軸心是非對稱的，其結(jié)構(gòu)簡圖見圖2。

2、外輪轂向外安裝了許多個槳葉，其槳葉的數(shù)量依據(jù)外輪轂的大小和槳葉的寬度大小而定，槳葉的軸對槳葉的中心線偏離一點，以造成風對槳葉產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)力矩。

輪輻的材料和結(jié)構(gòu)是根據(jù)風機的大小不同而不同。小的風機就用自行車的后輪，中型，大型風機外輪轂直徑比較大，所以輪輻是用特制的鋼絲或鋼絲繩來制作的。外輪轂也可以用大直徑的薄壁鋼管彎制成大園，然后滾壓成扁橢圓狀。外輪轂中心園上三種用處規(guī)格不同的孔，1；安裝輪輻的加強孔，其數(shù)量與輪輻數(shù)量相等，2，安裝內(nèi)外輪轂間槳葉的加強軸承孔，數(shù)量與內(nèi)輪轂上的槳葉數(shù)相同，3，安裝許多個外槳葉的軸承的加強孔，數(shù)量與外槳葉的數(shù)量相同。這些加強孔加強了鋼圈的強度和剛度。見簡圖3。

3、內(nèi)圈中的槳葉片從一個支點的懸臂結(jié)構(gòu)變成了兩端支撐的雙支點結(jié)構(gòu)，大大地優(yōu)化了槳葉的受力狀態(tài)，槳葉片的結(jié)構(gòu)形狀也做了較大的改變，葉片在內(nèi)輪轂段變小變窄了，隨著遠離內(nèi)輪轂逐漸變寬了。這樣既擴大了葉片遠端的迎風面積又增大了風輪的轉(zhuǎn)動力距。提高了風機的轉(zhuǎn)動功率。見圖4；

4、外槳葉片多，所以無需太大，但要輕而且強度和剛度都要好。其結(jié)構(gòu)見簡圖5，圖7。槳葉片的轉(zhuǎn)軸偏離槳葉的中心線，在葉片的背后遠離中心處安裝了一個受壓彈簧，無風時背后的受壓彈簧把羽槳葉片推到迎風面積最大狀態(tài)。當風速達到切入風速時風輪開始轉(zhuǎn)動發(fā)電，隨著風速不斷的增大，葉片被非對稱迎風面積而引起的風力對葉片的扭轉(zhuǎn)力矩與其背后的彈簧壓力的力矩合力矩作用下而轉(zhuǎn)動，調(diào)整其的迎風面與風向的角度，當風速達到他的額定風速時其狀態(tài)被調(diào)整到槳葉片受風最佳狀態(tài)且能安全運行。當風速繼續(xù)增大時，葉片還是在合力矩作用下主動調(diào)整到漸失風狀態(tài)繼續(xù)運轉(zhuǎn)，內(nèi)外槳葉完全是靠轉(zhuǎn)軸的偏槳葉中心線所產(chǎn)生的偏心力矩與其背后的受壓彈簧的反推力產(chǎn)生的反力矩的合力矩自動調(diào)控。見簡圖5槳葉背后的壓縮彈簧一端受槳葉的壓力，另一端則推著外輪轂，把風力轉(zhuǎn)給了外輪轂仍在做功。

5、復(fù)合輪轂內(nèi)輪轂上的槳葉變成了兩端雙支撐結(jié)構(gòu)，輪轂上復(fù)合輪轂的支承軸變細，輪轂上可以安裝N個槳葉片(N＝3，4，5，6.)。它的變槳結(jié)構(gòu)和外槳葉的變槳結(jié)構(gòu)完全相同。

6、復(fù)合輪轂的內(nèi)輪轂前后各有一圈凸緣，前后凸緣上各開有安裝輪輻的孔其數(shù)量各為輪輻數(shù)量的一半。結(jié)構(gòu)簡圖見圖6。

7、復(fù)合輪轂多槳葉式變槳葉水平軸風力發(fā)電機的風輪雖然槳葉多，但風輪槳葉轉(zhuǎn)動直徑比現(xiàn)役的三槳葉的風力發(fā)電機要小的多，所以槳葉轉(zhuǎn)動時切割氣流小很多，噪音小，環(huán)保。

8、復(fù)合輪轂多槳葉式變槳葉水平軸風力發(fā)電機，槳葉多，迎風面積大，迎風面中心距離風機的中心轉(zhuǎn)軸的距離(轉(zhuǎn)動力距)很大，迎風面積又大，收風量大，轉(zhuǎn)動力矩大，做工發(fā)電量大。

9、復(fù)合輪轂多槳葉式變槳葉水平軸風力發(fā)電機單機發(fā)電量大，風輪轉(zhuǎn)動直徑小，占地面積少，同樣大的風場可以安裝更多的復(fù)合輪轂多槳葉式變槳葉水平軸風力發(fā)電機，風場的發(fā)電量大幅提高。

10、復(fù)合輪轂多槳葉式變槳葉水平軸風力發(fā)電機停運不使用剎車的方法，而是主動地把槳葉轉(zhuǎn)到和風向平 行位置，槳葉不受風，風輪沒有轉(zhuǎn)動的動力自然停止轉(zhuǎn)動。

11、復(fù)合輪轂的外輪轂上迎風面上固定幾塊光伏電池板，利用太陽能光伏發(fā)電蓄電池供給安裝在外輪轂上的電動機轉(zhuǎn)動把槳葉拉轉(zhuǎn)動到順風的狀態(tài)。見圖6。電池與電機間的開關(guān)有地面遙控。

附圖說明

本專利的全部是示意簡圖。

圖1：復(fù)合輪轂內(nèi)外雙圈多槳葉片式水平軸風力發(fā)電機的結(jié)構(gòu)簡圖。

件1；外輪轂上的外槳葉，2；外輪轂，3；輪輻，4復(fù)合輪轂的內(nèi)風槳葉，5；內(nèi)輪轂。

圖2；復(fù)合輪轂內(nèi)外轂之間的槳葉與內(nèi)外輪轂連接方式簡圖。

件1；內(nèi)風槳葉與外輪轂連接的轉(zhuǎn)軸(螺絲)，2；外輪轂，3；內(nèi)風槳葉，4；內(nèi)輪轂，5，外輪轂上內(nèi)槳葉轉(zhuǎn)軸的加強孔短管。

圖3；復(fù)合輪轂內(nèi)外轂與輪輻連接簡圖。

件1；外輪轂，2；鎖緊螺帽，3；輪輻，4；輪輻孔加強孔短管。

圖4；復(fù)合輪轂內(nèi)槳葉形狀簡圖。

件1；內(nèi)槳葉面，2；中心鋼管軸，3；槳葉不對稱葉片，5；插入內(nèi)輪轂的槳葉轉(zhuǎn)軸。

圖5；內(nèi)外槳葉與受壓彈簧在外輪轂上的安裝簡圖。

件1；受壓彈簧，2；外槳葉，3；彈簧座，4；內(nèi)槳葉。

圖6；停止運轉(zhuǎn)的控制簡圖。

件；1；外輪轂，2；太陽能電板，3；太陽能蓄電池，4；風輪剎車用的電動機。

圖7；外槳葉的形狀簡圖。

件1；外輪轂，2；外槳葉，3；加強筋，4；外槳葉背板，5，螺栓轉(zhuǎn)軸，6；螺母，7；外輪轂加強孔管。

圖8；內(nèi)輪轂簡圖。

具體實施方式

本專利技術(shù)復(fù)合輪轂多槳葉式變槳葉水平軸風力發(fā)電機附圖說明中的簡圖只說明結(jié)構(gòu)特點，不是設(shè)計施工藍圖，為了更方便地實施本專利技術(shù)，專利人愿意全程地參與廠家的施工設(shè)計，風輪的制造，安裝，試運轉(zhuǎn)最后測定，定型工作。為了本專利技術(shù)盡快地投入運轉(zhuǎn)發(fā)電。發(fā)更多的電，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。復(fù)合輪轂的外輪轂要選用大直徑的無縫薄壁鋼管煨彎成大直徑圓，然后再滾壓成扁橢圓再裝上輪輻調(diào)整成橢圓度小于十萬分之一，不平度小與十萬分之一。這是保證風機運行平穩(wěn)的必要條件。