專利名稱：垂直軸風車的支持臂安裝結構和垂直軸風車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及垂直軸風車的旋轉部分的支持結構和旋轉轉矩的傳遞結構以及具備該結構的垂直軸風車。
背景技術：
以往已知一種發(fā)電用風車，其結構為使用多個水平翼作為支撐垂直軸打蛋(ダリゥス)型風車的葉片的支持臂(或支柱)，并且每個水平翼的前端呈直角地向上方或下方延伸作為垂直軸內周側構成部件，該部件通過與垂直葉片的外周側構成部件重合地接合來形成翼型垂直葉片，并由與上述內周側構成部件一體結構的上述水平翼支持葉片。
該發(fā)電用風車翼，可以充分確保垂直翼和水平翼的結合強度，并使垂直翼和水平翼的抵接部分不需要使空氣阻力增加的各種連接零件，垂直翼和水平翼使空氣阻力極大降低并可以使起動風速下降，可以實現(xiàn)最佳化的翼型形狀，并且使組裝作業(yè)效率極大提高，不論組裝工作如何，都可能形成精巧且高強度的打蛋型風車翼(例如，參照專利文獻1。)。
專利文獻1特開2003-239847號公報(第1-3、7-9頁，圖3-6)專利文獻1所記載的發(fā)電用風車翼，充分確保垂直翼和水平翼的結合強度，并使垂直翼和水平翼的抵接部分不需要使空氣阻力增加的各種連接零件，但是存在的問題是，由于將水平翼和垂直翼一體化，因此從水平向垂直彎曲部分的接合方法很難，并且在該接合部分發(fā)生應力集中。
并且存在以下問題，由于上述發(fā)電用風車翼的垂直翼和水平翼形狀相同，因此水平翼也需要與垂直翼同樣形狀的很大的翼，增加了空氣阻力損失并使制造成本提高，并且旋轉體整體質量的增加使風車的平衡惡化，成為發(fā)生振動的原因。
并且存在以下問題，由于上述發(fā)電用風車翼的垂直翼和水平翼一體化，不能進行使水平翼和垂直翼成為不同形狀等的改造。
并且，在以往的一般的垂直軸風車中，將葉片和旋轉軸固定時，需要在葉片的翼型下面的表面或葉片的翼內部設置某種接頭，來接合葉片和支持臂。并且，需要在旋轉軸側設置某種接合支持臂的接頭，來接合旋轉軸和支持臂。
發(fā)明內容
因此本發(fā)明有鑒于上述以往情況，其目的在于提供一種垂直軸風車的支持臂安裝結構和垂直軸風車，可以分散負荷和應力、不易發(fā)生連接的松動、消除過度的應力集中、降低振動和接合面的摩擦腐蝕等。并且其目的在于提供一種垂直軸風車的支持臂安裝結構和垂直軸風車，通過將垂直軸風車的各構成部件模塊化，使在現(xiàn)場的作業(yè)簡單并降低成本，并且可以對每個模塊進行改造。
為了解決上述問題的本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀；以及輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定。
并且，本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀；輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定；以及夾持器，設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，通過在與上述輪轂之間按壓上述支持臂來進行固定。
并且，本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔；輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，并且設置有插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，通過按壓上述支持臂來進行固定；以及定位部件，包括插入上述支持臂的定位固定孔和上述輪轂的定位固定孔的柱狀螺栓、鉚釘或銷。
并且，本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔；輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，并且設置有插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，通過按壓上述支持臂來進行固定；夾持器，設置有與上述支持臂的外形相同形狀的支持臂固定部、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，通過在與上述輪轂之間按壓上述支持臂來進行固定；以及定位部件，包括插入上述支持臂的定位固定孔、上述輪轂的定位固定孔和上述夾持器的定位固定孔的柱狀螺栓、鉚釘或銷。
并且，本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為，在上述輪轂上具備抵接部，對按壓上述支持臂時的直角方向的變形進行限制。
并且，本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為，在上述夾持器上具備抵接部，對按壓上述支持臂時的直角方向的變形進行限制。
并且，本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為，葉片，剖切面具有中空剖面，并且分別由多個單元葉片的連結而構成，通過風力產生旋轉轉矩；支持臂，具有流線型剖面形狀，在上述單元葉片連結部對上述葉片進行保持；以及葉片側夾持器，設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定，并且具有固定上述葉片的葉片固定部。
并且，本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為，具備葉片，剖切面具有中空剖面，并且分別由多個單元葉片的連結而構成，通過風力產生旋轉轉矩；支持臂，具有流線型剖面形狀、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，在上述單元葉片連結部對上述葉片進行保持；葉片側夾持器，設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定，并且具有插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔、和對垂直軸風車的葉片進行固定的葉片固定部；以及定位部件，包括插入上述支持臂的定位固定孔、上述葉片側夾持器的定位固定孔的柱狀螺栓、鉚釘或銷。
并且，本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為，在上述葉片側夾持器上具備抵接部，對按壓上述支持臂時的直角方向的變形進行限制。
并且，本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為，具備葉片，剖切面具有中空剖面，并且分別由多個單元葉片的連結而構成，通過風力產生旋轉轉矩；支持臂，剖面形狀為流線型，并且安裝有固定上述葉片的葉片側夾持器，安裝范圍的剖面的后緣切除翼弦長的預定長度；葉片側夾持器，被安裝在上述支持臂上，支持臂安裝孔的剖面的大部分與上述支持臂外形為相同翼型，且翼厚度方向的嵌合尺寸被實施松動配合到過渡配合的孔加工；接合部，與上述葉片側夾持器一體地與上述葉片壁面接合；固定部件，包括柱狀螺栓或鉚釘，從安裝有上述支持臂的上述葉片側夾持器的外表面向翼厚度方向按壓支持臂并固定上述葉片；以及緊固兼防滑螺釘，在上述支持臂與上述葉片側夾持器的嵌合部的嵌合松弛的支持臂翼型前緣部分，從上述支持臂的端面向長度方向嵌入。
并且，本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的特征為在上述支持臂與上述葉片側夾持器的嵌合部，在支持臂外形和安裝孔形狀的上面和下面設置有將前緣側或后緣側中的一個加厚、另一個減薄的2個平面，在上述嵌合部的厚度厚的一側從支持臂端面向長度方向嵌入緊固兼防滑螺釘。
為了解決上述問題的本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的特征為，具有上述垂直軸風車的支持臂安裝結構。
發(fā)明的效果根據本發(fā)明，由于具備支持臂，具有流線型剖面形狀；和輪轂，在垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸側設置有具有與支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部、通過按壓支持臂來進行固定，因此成為在支持臂固定部從周圍按壓支持臂來進行固定的結構，可以使負荷和應力分散到寬大的接合面，難以產生支持臂的松動并消除應力過度集中，并且可以將疲勞損壞、接合面的壓壞、摩擦腐蝕、由支持臂的松動引起的振動的產生等危險顯著減少。
并且根據本發(fā)明，由于具備支持臂，具有流線型剖面形狀；輪轂，在垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸側設置有具有與支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部、并通過按壓支持臂來進行固定；以及夾持器，設置有具有與支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部、并通過在與輪轂之間按壓支持臂來進行固定，因此成為在支持臂固定部從周圍按壓支持臂整個面來進行固定的結構，可以使負荷和應力分散到寬大的接合面，難以產生支持臂的松動并消除應力過度集中，并且可以將疲勞損壞、接合面的壓壞、摩擦腐蝕、由支持臂的松動引起的振動的產生等危險顯著減少。
并且根據本發(fā)明，由于將柱狀螺栓、鉚釘或銷等定位部件插入支持臂來進行固定，因此可以將支持臂更確實地固定，并防止支持臂的脫落、飛散。
并且根據本發(fā)明，由于具備支持臂，具有流線型剖面形狀；和葉片側夾持器，設置有具有與支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部、通過壓住支持臂來進行固定、并且具有固定垂直軸風車葉片的葉片固定部，并由于在葉片側的支持臂固定部從周圍按壓支持臂來進行固定，因此可以使負荷和應力分散到寬大的接合部，難以產生支持臂的松動并消除應力過度集中，并且可以將疲勞損壞、接合面的壓壞、摩擦腐蝕、由支持臂的松動引起的振動的產生等危險顯著減少。
并且根據本發(fā)明，由于具備支持臂，具有流線型剖面形狀和插入定位部件的定位固定孔；葉片側夾持器，設置有具有與支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部、通過按壓支持臂來進行固定、并且具有插入定位部件的定位固定孔和固定垂直軸風車葉片的葉片固定部；以及定位部件，插入支持臂的定位固定孔和夾持器側葉片的定位固定孔的柱狀螺栓、鉚釘或銷等，因此可以將支持臂更確實地固定，并防止支持臂的脫落、飛散。
并且根據本發(fā)明，由于在垂直軸風車的支持臂安裝結構中，在輪轂、夾持器或葉片側夾持器具備抵接部，該抵接部對按壓支持臂時的直角方向的變形進行限制，因此可以防止支持臂安裝時的支持臂的直角方向的變形或破損。
并且根據本發(fā)明，由于垂直軸風車的支持臂或葉片的連結部分的結構為螺栓或銷的組裝結構，因此，可以使垂直軸風車在現(xiàn)場的組裝作業(yè)性提高。并且，可以使修理或撤去作業(yè)容易進行。
并且根據本發(fā)明，垂直軸風車的支持臂安裝結構具備葉片，剖切面具有中空剖面，并且分別由多個單元葉片的連結而構成，通過風力產生旋轉轉矩；支持臂，剖面形狀為流線型，并且安裝有固定上述葉片的葉片側夾持器，安裝范圍的剖面的后緣切除翼弦長的預定長度(例如1％以上)；葉片側夾持器，被安裝在支持臂上，支持臂安裝孔的剖面的大部分與支持臂外形為相同翼型，且翼厚度方向的嵌合尺寸被實施松動配合到過渡配合的孔加工；接合部，與葉片側夾持器一體地與葉片壁面接合；固定部件，包括柱狀螺栓或鉚釘，從安裝有支持臂的葉片側夾持器的外表面向翼厚度方向按壓支持臂并固定葉片；以及緊固兼防滑螺釘，在支持臂與葉片側夾持器的嵌合部的嵌合松弛的支持臂翼型前緣部分，從支持臂的端面向長度方向嵌入，因此與由上下2個夾持器固定時比較，零件數量減少。在夾持器上通過支持臂的孔的嵌合以間隙配合到過渡配合來組裝時存在小的間隙，使防止拔出的摩擦阻力減弱，并且存在由于動態(tài)的振動負荷導致摩擦腐蝕并使間隙擴大的危險。因此通過將支持臂向厚度小的一側按壓并嵌入緊固兼防滑螺釘，可以表面壓力變大并發(fā)揮確實地防止拔出的效果。
并且根據本發(fā)明，在支持臂和葉片側夾持器的嵌合部，在支持臂外形和安裝孔形狀的上面和下面設置有將前緣側或后緣側中的一個加厚、另一個減薄的2個平面，并在嵌合部的厚度厚的一側從支持臂端面向長度方向嵌入緊固兼防滑螺釘。由此，嵌合部分為該形狀也具有與翼型剖面時功能上類似的效果，因此可以擴大制作時的選擇面。
并且根據本發(fā)明，在垂直軸風車中準備葉片或支持臂的長度不同的變更時，也可以使輪轂或夾持器、葉片側夾持器等零件為共通的零件，因此當存在多個垂直軸風車的變更時，可以以相同的連接零件來對應多個制品。因此，當垂直軸風車的種類多時，可以減少零件的種類，并使零件的存貨減少。
圖1是垂直軸風車的外觀立體圖。
圖2是安裝支持臂的輪轂部分的主視剖視圖。
圖3是安裝支持臂的輪轂部分的俯視圖、是表示圖2的A-A剖面的圖。
圖4是表示安裝支持臂的輪轂部分的詳細的主視剖視圖。
圖5是安裝支持臂的輪轂部分的側視剖視圖、是表示圖4的B-B剖面的圖。
圖6是表示安裝支持臂的輪轂部分的其他的實施例的詳細的側視剖視圖。
圖7是圖2所示的葉片的C-C剖面的側視圖。
圖8是圖7所示的葉片的D-D剖面的主視圖。
圖9是圖8所示的葉片的E-E剖面的側視圖。
圖10是表示支持臂安裝結構的其他例的圖。
圖11是圖10所示的支持臂安裝部的A-A剖視圖。
圖12是表示葉片側夾持器的構成的圖。
圖13是表示嵌合部的其他構成例的圖。
符號說明8桿 10垂直軸風車 12安裝部14內輪側固定軸 16發(fā)電機 17外輪側旋轉體18葉片 20支持臂 22外輪套筒24轉矩傳遞罩26增速機 28聯(lián)接器29電線 30a、30b、30c軸承 32、33軸承螺母36防塵密封 80、81、180輪轂 82、83定位螺釘84夾持器85緊固兼防滑螺釘 86、87、186支持臂固定部
88夾持器固定螺栓 89、189柱狀螺栓90、91抵接部92中央葉片 93翼端葉片 94葉片接合部件95埋頭螺栓 96、98、120葉片側夾持器96a、98a連接板部分 96b、98b夾持器部分100、102支持臂部分 104、106固定螺栓110、112抵接部121葉片接合部 122支持臂安裝孔 123孔124A、124B埋頭螺栓用孔 182螺旋開槽184退出部 188切口緊固螺栓具體實施方式
以下，對本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構和垂直軸風車的結構進行說明。圖1是垂直軸風車的外觀立體圖。
如圖1所示的垂直軸風車10上設置有安裝部12，安裝在電線桿或其他的桿8上；單柱式內輪側固定軸14，通過安裝部12和固定的向心軸承，對垂直軸風車10的外輪側旋轉體17進行支持；發(fā)電機16，設置在單柱式內輪側固定軸14的開放端一側；外輪側旋轉體17，通過風力產生旋轉轉矩。
外輪側旋轉體17上設置有葉片18，將風速變換為升力并產生轉矩；支持臂20，上下對葉片18進行保持并具有流線型剖面；上下輪轂80、81，位于外輪側旋轉體17的旋轉軸側并通過按壓支持臂20來固定支持臂20；外輪套筒22，用于安裝輪轂80、81；轉矩傳遞罩24，將轉矩從輪轂80傳遞給發(fā)電機16。另外，在該圖所示的例中，表示了在外輪側旋轉體17上設置4個葉片18的例，但是葉片18的個數也可以是3個、5個等奇數個。
內輪側固定軸14的結構為，通過安裝部12與柱8固定，并且內輪側固定軸14自身不旋轉。因此，可以不考慮慣性力矩等，簡單地將內輪側固定軸14設計為撓性少、剖面系數大的大尺寸。由此可以使內輪側固定軸14為中空結構(參照圖12)，因此可以在內輪側固定軸14的內部進行連接發(fā)電機16的電線29或各種控制線的配線。
在以往的垂直軸風車中很多例子是，將發(fā)電機設置在風車轉子的下方，并通過齒輪傳遞機構來傳遞風車轉子的旋轉轉矩。像本發(fā)明那樣，在將旋轉體設置在外輪一側的結構中，由于可以使單柱結構的內輪側固定軸14貫通到外輪側旋轉體17的上部，因此可以進行在內輪側固定軸14的前端容易地設置發(fā)電機16和單元型增速機26的設計。并且，傳遞旋轉轉矩的轉矩傳遞罩24可以在風雨中保護發(fā)電機16、增速機26和聯(lián)接器28。
另外，在將發(fā)電機設置到軸承下方的結構中，在外輪側旋轉體上安裝齒輪并在發(fā)電機側安裝小齒輪，還需要設置覆蓋這些傳遞機構的罩類和防水結構。包括上述齒輪和小齒輪的齒輪傳遞機構是傳遞效率低和成為噪音的產生源的可能性高的構成。
圖2是安裝支持臂的輪轂部分的主視剖視圖。圖3是安裝支持臂的輪轂部分的俯視圖，是表示圖2的A-A剖面的圖。圖4是表示安裝支持臂的輪轂部分的詳細的主視剖視圖。
如圖2所示，在內輪側固定軸14和外輪套筒22之間，設置有軸承30a、30b、30c，內輪側固定軸14可旋轉地支持外輪套筒22。軸承30a和30b的外輪通過軸承螺母32固定在外輪套筒22上。同樣軸承30c的外圈也通過軸承螺母32固定在外輪套筒22上。并且，軸承30a和30b的內輪通過軸承螺母33固定在內輪側固定軸14上。
并且，在圖2所示的例中，軸承30a的上方和軸承30c的下方設置防塵密封36，防止塵?；蛩只烊氲捷S承30a和軸承30c中。
如上所述，安裝在內輪側固定軸14上的外輪套筒22承受外輪側旋轉體17整體的重量和動態(tài)的力、及所有的力矩，并使內輪側固定軸承14的外周旋轉。外輪側旋轉體17的外輪套筒22，為了通過跨越作用于外輪側旋轉體17的風壓中心位置(參照圖1的G)的2處軸承(例如軸承30a、30b)來支持徑向方向的力，使外輪套筒22的傾斜減小到極小、固有頻率提高，并減少發(fā)生振擺回轉等引起的大振動的可能性。
在圖2所示的例中，在軸承30a、30b中將可支承徑向負荷和軸向負荷雙方負荷的角向軸承背面相對地使用，但是本發(fā)明并不限定于該組合，也可以使用圓錐滾子軸承，也可以設置獨立的向心軸承和推力軸承。并且在圖2所示的例中，軸承30c使用可以支承徑向負荷的球軸承，但是本發(fā)明不限定于球軸承。
如圖2所示，外輪套筒22上固定有保持支持臂20的輪轂80、81。輪轂80、81是通過定位螺釘82與外輪套筒22進行固定。并且如圖3所示，轉矩傳遞罩24使用定位螺釘83固定在輪轂80上。
如圖4和圖2所示，支持臂20通過夾在輪轂80和夾持器84、或輪轂81和夾持器84之間來進行固定。在輪轂80、81上呈放射狀地設置有支持臂固定部86，該支持臂固定部86與葉片18或支持臂20的數量配合、并具有與支持臂20的外形相同形狀的部分。另一方的夾持器84、84上也設置有支持臂固定部87，該支持臂固定部87具有與支持臂20的外形相同形狀的部分。
另外，夾持器84也可以是圓環(huán)形狀，還可以是在每個支持臂20接合部都分割的扇形。
支持臂20夾在輪轂80、81和夾持器84、84之間，通過緊固夾持器固定螺栓88來按壓輪轂80、81并進行固定。并且在該圖所示的例中，在支持臂20、輪轂80、81、夾持器84上設置用于貫通柱狀螺栓89、鉚釘或銷等定位部件的定位固定孔，使用柱狀螺栓89、鉚釘或銷等定位部件對輪轂80或81、和支持臂20進行定位，并防止支持臂20從輪轂80或81脫落、飛散。
圖5是安裝支持臂的輪轂部分的側視剖視圖、是表示圖4的B-B剖面的圖。
如圖5的剖視圖所示，本實施例中說明的支持臂20為流線型的剖面形狀，并使垂直軸風車的地面?zhèn)葹楫a生升力的翼型剖面形狀。通過支持臂20在地面?zhèn)犬a生升力來產生輔助的旋轉轉矩，并可以防止由于向上吹的風力的外輪側旋轉體17的抖動或跳動。
在與該支持臂20接觸并固定的輪轂80、81的支持臂固定部86、或夾持器84的支持臂固定部87上，設置與支持臂20的外形相同形狀的部分，使夾持器固定螺栓88或柱狀螺栓89的緊固力以更均勻的力按壓支持臂20地作用。該支持臂固定部86、87與支持臂20接觸的面，成為將作用于支持臂20的旋轉轉矩傳遞給輪轂80、81的面。
并且，為了防止由于夾持器固定螺栓88或柱狀螺栓89引起的緊固力的支持臂20的破損變形，在輪轂80、81和夾持器84上設置抵接部90、91，對按壓支持臂20時的直角方向的變形(支持臂20的前緣和后緣之間的伸長的變形)進行限制。
在葉片18和支持臂20上施加來自所有方向的風力。該力通過支持臂20被全部傳遞到輪轂80、81。例如橫風時，來自支持臂20的徑向力施加到輪轂80、81，并且使用于使發(fā)電機16旋轉的力矩或制動(無圖示)起作用時的力矩作用。
并且，在地上預定的高度設置垂直軸風車10時、或在山腹設置垂直軸風車10時，風的吹上或吹下引起的軸向的力通過支持臂20被施加到輪轂80、81。并且，葉片18的整個面受到橫風時，由于產生使葉片18彎曲的力，因此在輪轂80、81上也作用向軸向彎曲的力。并且，由于作用于葉片18的力不一定是均勻的，因此使外輪套筒22嚴重扭曲的力起作用等，經由支持臂20向輪轂80、81作用來自所有方向的反復負荷。
在以往的垂直軸風車中，由于該反復的負荷，固定輪轂和支持臂的接觸面產生錯位，并產生由摩擦腐蝕引起的接合面之間的破損、進一步發(fā)展產生接合面的松動。
根據本發(fā)明，由于在作為應力集中部分的輪轂80、81的支持臂固定部86、或夾持器84的支持臂固定部87上，設置有與支持臂20的外形相同形狀的部分，因此可以從周圍按壓支持臂20，可以防止支持臂20的變形，并將支持臂20固定于輪轂80或81。
并且根據本發(fā)明，由于輪轂80、81的形狀或尺寸的自由度大，因此容易進行提高外輪側旋轉體17的剛性的設計。因此可以使運轉時的振動發(fā)生的危險減少。例如，當預測到垂直軸風車運轉中共振現(xiàn)象的發(fā)生時，也可以通過外輪套筒22的壁厚加強或輪轂80、81的壁厚加強、或大直徑化等，部件的局部的設計變更來容易地對應。
圖6是表示安裝支持臂的輪轂部分的其他的實施例的詳細的側視剖視圖。
如該圖所示，輪轂180上也可以設置有具有與支持臂20的外形相同形狀的部分的支持臂固定部186，并設置有插入固定螺栓189、鉚釘或銷等定位部件的定位固定孔、和切口緊固結構，并且通過緊固切口緊固螺栓(割締めボルト)188或固定螺栓189，來按壓支持臂20地進行固定。另外，為了發(fā)揮切口緊固的效果，也可以設置螺旋開槽182和退出部184。并且，支持臂固定部186和退出部184也可以是通過精密鑄造等形成。
圖7是圖2所示的葉片的C-C剖面的側視圖。圖8是圖7所示的葉片的D-D剖面的主視圖。圖9是圖8所示的葉片的E-E剖面的側視圖。
如圖2和圖7～圖9所示，葉片18由中央葉片92和翼端葉片93構成。翼端葉片93覆蓋支持臂20與中央葉片92的接合部分，進行中央葉片92的端面處理，并為了減少由作用于中央葉片92的升力所產生的翼端旋渦，對空氣流進行整流。
如圖8所示，中央葉片92、翼端葉片93、葉片接合部件94和葉片側夾持器96、98是通過埋頭螺釘95進行固定。在葉片側夾持器96、98上設置有具有與支持臂20的外形相同形狀的部分的支持臂固定部100、102。葉片側接合部件94和葉片側夾持器96、98，承受基于作用于中央葉片92和翼端葉片93的升力的各葉片的彎曲負荷，并將中央葉片92和翼端葉片93相對于支持臂20直角、垂直地固定并維持。
在圖9所示的例中，葉片側夾持器96、98將固定中央葉片92或翼端葉片93的連接板部分96a、98a與具有保持固定支持臂20的支持臂固定部100、102的夾持器部分96b、98b焊接而組裝。
支持臂20夾在葉片側夾持器96、98之間，并通過固結固定螺栓104、106來按壓支持臂20進行固定。并且該圖所示的例中，支持臂20和葉片側夾持器96、98上設置有貫通柱狀螺栓89、鉚釘或銷等定位部件的定位固定孔，使用柱狀螺栓89、鉚釘或銷等定位部件對葉片側夾持器96或98、和支持臂20進行定位，并防止支持臂20從葉片側夾持器96、98脫落、飛散。
葉片側夾持器96、98通過夾住支持臂20來進行固定，因此即使固定了支持臂20時，也要預先空出間隙以便使葉片側夾持器96、98之間不緊貼。
另外，在葉片側夾持器96、98的支持臂20的安裝部分，也可以使用如圖6所示的切口緊固結構。
如圖9所示，本實施例使用的支持臂20具有流線型的剖面形狀。其結構為，在與該支持臂20接觸固定的葉片側夾持器96、98的支持臂固定部100、102上，設置與支持臂20的外形相同形狀的部分，因此固定螺栓104、106或柱狀螺栓89的固結力，以更均勻的力對支持臂20進行按壓地作用。
并且，為了防止由于固定螺栓104、106或柱狀螺栓89的固結力的支持臂20的破損變形，在葉片側夾持器96、98上設置抵接部110、112，對按壓支持臂20時的直角方向的變形(支持臂20的前緣和后緣之間的伸長的變形)進行限制。
葉片18上被反復施加來自所有方向的風力，該力全部通過支持臂20被傳遞到輪轂80、81。以往的垂直軸風車中，由于該反復負荷，固定葉片和支持臂的接觸面產生錯位，并產生由于摩擦腐蝕引起的接合面之間的破損，進一步發(fā)展產生接合面的松動。
根據本發(fā)明，由于支持臂固定部100、102上設置有與支持臂20的外形相同形狀的部分，因此可以從周圍按壓支持臂20，可以防止支持臂20的變形并將葉片18固定于支持臂20。
通過采用如上所述的葉片18和支持臂20的連接結構，如果進行設計只使中央葉片92與翼端葉片93的外面和內面的連結部分的基本尺寸配合，則可以使細小部件不同的翼之間簡單地接合，并且由于從外觀看不到葉片接合部件94，因此可以減少空氣阻力的增大。并且可以維持外觀的統(tǒng)一性。
下面，參照圖對本發(fā)明所涉及的垂直軸風車的支持臂安裝結構的其他例進行說明。
圖10是表示支持臂安裝結構的其他例的圖。圖10中省略了固定葉片接合部121和葉片18(92、93)的螺釘。圖11是圖10所示的支持臂安裝部的A-A剖視圖。并且圖12是表示葉片側夾持器的構成的圖。
如圖10和圖11所示，支持臂20，剖面形狀為流線型，并且安裝有固定葉片18(92、93)的葉片側夾持器120、形成安裝范圍的剖面的后緣切除翼弦長的預定長度(例如1％以上)的形狀。
如圖12所示，葉片側夾持器120設置有安裝支持臂孔的端部的支持臂安裝孔122，該支持臂安裝孔122的剖面的大部分是與支持臂外形相同的翼型，且翼厚度方向的嵌合尺寸被進行松動配合到過渡配合的孔加工。
并且，葉片側夾持器120和用于與葉片壁面接合的葉片接合部121一體形成。在葉片接合部121上設置多個用于將葉片側夾持器120固定于葉片壁面的埋頭螺栓用孔124A、124B。
該葉片側夾持器120上設置有，從安裝有支持臂20的葉片側夾持器120的外表面向翼厚方向按壓支持臂20、并固定葉片的柱狀螺栓(固定部件)89用孔123。另外，作為固定部件也可以使用鉚釘等。
并且，設置有緊固兼防滑螺釘85，將支持臂20向后緣側強力按壓，并在支持臂20與葉片側夾持器120的嵌合部的嵌合松動的支持臂翼型前緣部分，在從支持臂20的端面向長度方向嵌入。
此時，使葉片側夾持器120為上下不可分離的一體結構，并使安裝支持臂20的嵌合部分向翼厚方向間隙配合到過渡配合，并且將支持臂20的后緣切除少許并自由向后緣方向移動，因此通過將支持臂20強力向后緣側按壓，可以使嵌合部的松動消失、使嵌合緊密。
并且，對于作為其代價的在前緣側產生的間隙，通過將支持臂20強力向后緣側按壓并從支持臂20的端面向長度方向嵌入緊固兼防滑螺釘85，由此可以使松送消失并使嵌合面的表面壓力足夠提高，因此在葉片18和葉片側夾持器120高速旋轉時，由于離心力從支持臂20飛出的危險消失，顯著提高安全性。
并且，圖13是表示嵌合部的其他構成例的圖。圖13中的(A)是切除少的例，圖13中的(B)是切除大的例。如圖13所示，在支持臂20和葉片側夾持器120的嵌合部，在支持臂20的外形和支持臂安裝孔122的上面和下面設置將前緣側或后緣側的一個加厚、另一個減薄的2個平面，并且，組裝時在嵌合部的厚度厚的一側從支持臂20的端面向長度方向嵌入緊固兼防滑螺釘85。由此，嵌合部分為該形狀也與翼型剖面時具有功能上類似的效果，因此可以擴大制作上的選擇面。
另外，在上述的實施例中，每個葉片18由多個單元葉片(中央葉片92和翼端葉片93)的連結所構成，但不限定于此，例如中央葉片92和翼端葉片93也可以是一體形成。
產業(yè)上的可利用性通過使用本發(fā)明所涉及的支持臂和輪轂的連結結構，使支持臂或葉片使用擠壓材料的量產的制造成本容易降低，并且由于應力的分散，可以將疲勞損壞或接合面的壓壞和接合部的松動、振動、脫落飛散等危險顯著減少，其結果可以安心地在人的生活范圍中設置便宜的垂直軸風車。
并且通過使用本發(fā)明所涉及的葉片和支持臂的連結結構，使支持臂或葉片使用擠壓材料的量產的制造成本容易降低，并且由于應力的分散，可以將疲勞損壞或接合面的壓壞和接合部的松動、振動、脫落飛散等危險顯著減少，其結果可以安心地在人的生活范圍中設置便宜的垂直軸風車。
通過在支持臂和輪轂的連結部分的結構采用本發(fā)明的模塊結構，可以提高制造上的量產效果，并使垂直軸風車的價格降低，可以設定為需要者容易購買的價格。
并且，通過在葉片和支持臂的連結部分的結構采用本發(fā)明的模塊結構，可以提高制造上的量產效果，并使垂直軸風車的價格降低，可以設定為需要者容易購買的價格。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.(補正后)一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀；以及輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定，該支持臂固定部具有與上述支持臂的外形的預定部分相同形狀的部分，以便與上述支持臂以大接觸面接觸。
2.(補正后)一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀；輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定，該支持臂固定部具有與上述支持臂的外形的預定部分相同形狀的部分，以便與上述支持臂以大接觸面接觸；以及夾持器，設置有具有與上述支持臂的外形的預定部分相同形狀的部分的支持臂固定部，通過在與上述輪轂之間按壓上述支持臂來進行固定。
3.(補正后)一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔；輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有支持臂固定部，并且設置有插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，通過按壓上述支持臂來進行固定，該支持臂固定部具有與上述支持臂的外形的預定部分相同形狀的部分，以便與上述支持臂以大接觸面接觸；以及定位部件，包括插入上述支持臂的定位固定孔和上述輪轂的定位固定孔的柱狀螺栓、鉚釘或銷。
4.(補正后)一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔；輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有支持臂固定部，并且設置有插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，通過按壓上述支持臂來進行固定，該支持臂固定部具有與上述支持臂的外形的預定部分相同形狀的部分，以便與上述支持臂以大接觸面接觸；夾持器，設置有具有與上述支持臂的外形的預定部分相同形狀的部分的支持臂固定部、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，通過在與上述輪轂之間按壓上述支持臂來進行固定；以及定位部件，包括插入上述支持臂的定位固定孔、上述輪轂的定位固定孔和上述夾持器的定位固定孔的柱狀螺栓、鉚釘或銷。
5.根據權利要求1～4中任一項所述的垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，在上述輪轂上具備抵接部，對按壓上述支持臂時的直角方向的變形進行限制。
6.根據權利要求2或4所述的垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，在上述夾持器上具備抵接部，對按壓上述支持臂時的直角方向的變形進行限制。
7.(補正后)一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備葉片，剖切面具有中空剖面，并且分別由多個單元葉片的連結而構成，通過風力產生旋轉轉矩；支持臂，具有流線型剖面形狀，在上述單元葉片連結部對上述葉片進行保持；以及葉片側夾持器，設置有被收容在上述葉片的內部、具有與上述支持臂的外形的預定部分相同形狀的部分以便與上述支持臂以大接觸面相接的支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定，并且具有固定上述葉片的葉片固定部。
8.(補正后)一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備葉片，剖切面具有中空剖面，并且分別由多個單元葉片的連結而構成，通過風力產生旋轉轉矩；支持臂，具有流線型剖面形狀、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，在上述單元葉片連結部對上述葉片進行保持；葉片側夾持器，設置有被收容在上述葉片的內部、具有與上述支持臂的外形的預定部分相同形狀的部分以便與上述支持臂以大接觸面相接的支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定，并且具有插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔、和對垂直軸風車的葉片進行固定的葉片固定部；以及定位部件，包括插入上述支持臂的定位固定孔、上述葉片側夾持器的定位固定孔的柱狀螺栓、鉚釘或銷。
9.根據權利要求7或8所述的垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，在上述葉片側夾持器上具備抵接部，對按壓上述支持臂時的直角方向的變形進行限制。
10.一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備葉片，剖切面具有中空剖面，并且分別由多個單元葉片的連結而構成，通過風力產生旋轉轉矩；支持臂，剖面形狀為流線型，并且安裝有固定上述葉片的葉片側夾持器，安裝范圍的剖面的后緣切除翼弦長的預定長度；葉片側夾持器，被安裝在上述支持臂上，支持臂安裝孔的剖面的大部分與上述支持臂外形為相同翼型，且翼厚度方向的嵌合尺寸被實施松動配合到過渡配合的孔加工；接合部，與上述葉片側夾持器一體地與上述葉片壁面接合；固定部件，包括柱狀螺栓或鉚釘，從安裝有上述支持臂的上述葉片側夾持器的外表面向翼厚度方向按壓支持臂并固定上述葉片；以及緊固兼防滑螺釘，在上述支持臂與上述葉片側夾持器的嵌合部的嵌合松弛的支持臂翼型前緣部分，從上述支持臂的端面向長度方向嵌入。
11.根據權利要求10所述的垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，在上述支持臂與上述葉片側夾持器的嵌合部，在支持臂外形和安裝孔形狀的上面和下面設置有將前緣側或后緣側中的一個加厚、另一個減薄的2個平面，在上述嵌合部的厚度厚的一側從支持臂端面向長度方向嵌入緊固兼防滑螺釘。
12.一種垂直軸風車，其特征在于，具備權利要求1～11中任一項所述的垂直軸風車的支持臂安裝結構。
權利要求
1.一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀；以及輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定。
2.一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀；輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定；以及夾持器，設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，通過在與上述輪轂之間按壓上述支持臂來進行固定。
3.一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔；輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，并且設置有插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，通過按壓上述支持臂來進行固定；以及定位部件，包括插入上述支持臂的定位固定孔和上述輪轂的定位固定孔的柱狀螺栓、鉚釘或銷。
4.一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備支持臂，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片進行保持，并且具有流線型剖面形狀、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔；輪轂，位于垂直軸風車的旋轉體的旋轉軸一側，呈放射狀地設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，并且設置有插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，通過按壓上述支持臂來進行固定；夾持器，設置有與上述支持臂的外形相同形狀的支持臂固定部、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，通過在與上述輪轂之間按壓上述支持臂來進行固定；以及定位部件，包括插入上述支持臂的定位固定孔、上述輪轂的定位固定孔和上述夾持器的定位固定孔的柱狀螺栓、鉚釘或銷。
5.根據權利要求1～4中任一項所述的垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，在上述輪轂上具備抵接部，對按壓上述支持臂時的直角方向的變形進行限制。
6.根據權利要求2或4所述的垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，在上述夾持器上具備抵接部，對按壓上述支持臂時的直角方向的變形進行限制。
7.一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備葉片，剖切面具有中空剖面，并且分別由多個單元葉片的連結而構成，通過風力產生旋轉轉矩；支持臂，具有流線型剖面形狀，在上述單元葉片連結部對上述葉片進行保持；以及葉片側夾持器，設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定，并且具有固定上述葉片的葉片固定部。
8.一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備葉片，剖切面具有中空剖面，并且分別由多個單元葉片的連結而構成，通過風力產生旋轉轉矩；支持臂，具有流線型剖面形狀、和插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔，在上述單元葉片連結部對上述葉片進行保持；葉片側夾持器，設置有具有與上述支持臂的外形相同形狀的部分的支持臂固定部，通過按壓上述支持臂來進行固定，并且具有插入包括柱狀螺栓、鉚釘或銷的定位部件的定位固定孔、和對垂直軸風車的葉片進行固定的葉片固定部；以及定位部件，包括插入上述支持臂的定位固定孔、上述葉片側夾持器的定位固定孔的柱狀螺栓、鉚釘或銷。
9.根據權利要求7或8所述的垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，在上述葉片側夾持器上具備抵接部，對按壓上述支持臂時的直角方向的變形進行限制。
10.一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，具備葉片，剖切面具有中空剖面，并且分別由多個單元葉片的連結而構成，通過風力產生旋轉轉矩；支持臂，剖面形狀為流線型，并且安裝有固定上述葉片的葉片側夾持器，安裝范圍的剖面的后緣切除翼弦長的預定長度；葉片側夾持器，被安裝在上述支持臂上，支持臂安裝孔的剖面的大部分與上述支持臂外形為相同翼型，且翼厚度方向的嵌合尺寸被實施松動配合到過渡配合的孔加工；接合部，與上述葉片側夾持器一體地與上述葉片壁面接合；固定部件，包括柱狀螺栓或鉚釘，從安裝有上述支持臂的上述葉片側夾持器的外表面向翼厚度方向按壓支持臂并固定上述葉片；以及緊固兼防滑螺釘，在上述支持臂與上述葉片側夾持器的嵌合部的嵌合松弛的支持臂翼型前緣部分，從上述支持臂的端面向長度方向嵌入。
11.根據權利要求10所述的垂直軸風車的支持臂安裝結構，其特征在于，在上述支持臂與上述葉片側夾持器的嵌合部，在支持臂外形和安裝孔形狀的上面和下面設置有將前緣側或后緣側中的一個加厚、另一個減薄的2個平面，在上述嵌合部的厚度厚的一側從支持臂端面向長度方向嵌入緊固兼防滑螺釘。
12.一種垂直軸風車，其特征在于，具備權利要求1～11中任一項所述的垂直軸風車的支持臂安裝結構。
全文摘要
本發(fā)明提供一種垂直軸風車的支持臂安裝結構，可以分散作用于垂直軸風車的輪轂與支持臂的接合部、或葉片與支持臂的接合部的負荷和應力，消除過度應力集中，并降低振動和接合面的摩擦腐蝕等。例如，垂直軸風車的支持臂安裝結構具備支持臂(20)，對通過風力產生旋轉轉矩的垂直軸風車的葉片(18)進行保持，并具有流線型剖面形狀；輪轂(80、81)，位于垂直軸風車(10)的旋轉體的旋轉軸側，并呈放射狀地設置有具有與支持臂(20)的外形相同形狀的部分的支持臂固定部(86)，通過按壓支持臂(20)來進行固定。
文檔編號F03D3/00GK1954147SQ20058001520
公開日2007年4月25日 申請日期2005年5月11日 優(yōu)先權日2004年5月13日
發(fā)明者橫井正 申請人:株式會社Ipb