專利名稱：一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪，尤其是涉及一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪一般都是具有三張風(fēng)漿葉的，這種葉輪風(fēng)漿的受風(fēng)面積 是一定的，且設(shè)計時主要受風(fēng)區(qū)也是確定的，而增加受風(fēng)面積是提高風(fēng)槳動力的重要途徑， 也是結(jié)構(gòu)優(yōu)化和提高風(fēng)槳轉(zhuǎn)速的主要設(shè)計依據(jù)。如果受風(fēng)面積小，動力也就小，受風(fēng)面積 的增加，成本也會增加。
本申請人經(jīng)過長期的研究分析和實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)風(fēng)槳中受風(fēng)力最集中的區(qū)域可稱之為力 心，適當(dāng)?shù)牧π脑O(shè)計則即可提高風(fēng)槳轉(zhuǎn)速，且可達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計性價比的最優(yōu)化，即既能低 成本又可高效率。
力心又可將它們分為三種類形高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心、微風(fēng)起動力心和阻擊力心。 高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心區(qū)域以葉輪回轉(zhuǎn)中心為圓心、直徑為槳葉長度的0.40的一個小園。該 區(qū)域是設(shè)計高速槳增加受風(fēng)面積提高風(fēng)槳轉(zhuǎn)速的主要區(qū)域；
微風(fēng)起動力心區(qū)域葉輪回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)除去高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心區(qū)域的外環(huán)區(qū)域； 阻擊力心區(qū)域阻擊力心是風(fēng)槳在運(yùn)轉(zhuǎn)中制動力最強(qiáng)的地方，對風(fēng)槳的轉(zhuǎn)速主要是起 制動性的作用。它與微風(fēng)起動力心區(qū)域相同，也就是微風(fēng)起動力心的反面。它是靠風(fēng)槳在 運(yùn)轉(zhuǎn)中出現(xiàn)的逆風(fēng)阻擊力阻擊風(fēng)槳運(yùn)轉(zhuǎn)速度，所以就被稱為阻擊力心。阻擊力心在風(fēng)槳的 設(shè)計中是很不受歡迎的，它與起動力心互相對立，沒有起動力心的大面積存在，也就沒有 阻擊力心的最大制動力。故此在高速槳的設(shè)計中，阻擊力心點(diǎn)上都采用了尖葉型，既減 少了受風(fēng)面積，還減少了相對的阻擊力，也減少了我們的利用價值。高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心區(qū)域增強(qiáng)的動力對風(fēng)槳的轉(zhuǎn)速主要是對槳葉尖起推動性的作用， 一但風(fēng) 槳主要受風(fēng)力設(shè)計在此區(qū)域，即可定為高速風(fēng)槳。當(dāng)40%以內(nèi)的槳葉受風(fēng)面積大過外環(huán)時， (也就是受風(fēng)力大過外環(huán))自然形成了小圓推動外環(huán)，使外環(huán)的風(fēng)槳自動化成了沖擊力。 小圓轉(zhuǎn)一周，外環(huán)的周長比小圓多2倍或3倍，從而構(gòu)成了高速運(yùn)轉(zhuǎn)，在風(fēng)速高的時候， 葉尖轉(zhuǎn)速及高，這就是高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心的形成。
微風(fēng)起動力心是使風(fēng)槳微風(fēng)起動的主要受風(fēng)區(qū)，它對風(fēng)槳的轉(zhuǎn)速主要是起牽引的作 用， 一但風(fēng)槳的受力力心在此區(qū)域，可認(rèn)定是微風(fēng)起動風(fēng)槳。這種設(shè)計方法適合我國風(fēng)力 微弱的地區(qū)使用。
在風(fēng)槳片實(shí)驗(yàn)中常常會遇到這樣的例子用常見的水平軸式尖葉式三葉風(fēng)槳，和水平 軸式尖葉三葉風(fēng)槳倒著實(shí)驗(yàn)。我們就可以看出其中的奧妙，在直徑、角度、風(fēng)力相等的條 件下，只見倒著實(shí)驗(yàn)的風(fēng)槳早就起動了?？墒浅Ｓ玫募馊~風(fēng)槳呢它卻要向倒著用的風(fēng)槳的 近距離推出一倍才可起動。這樣的結(jié)果已鮮明地告訴我們，風(fēng)漿尖的受風(fēng)面積就是我們要 找的微風(fēng)起動力心，同時也說明微風(fēng)起動不是單獨(dú)靠風(fēng)槳角度就可以完成任務(wù)，受風(fēng)面積 也是最主要的。
從前面的分析可以看出高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心、微風(fēng)起動力、阻擊力心的定位使受風(fēng)面積在 風(fēng)槳結(jié)構(gòu)中有一個真正歸宿和穩(wěn)固性的有機(jī)統(tǒng)一。同時也鮮明地指出了高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心是 設(shè)計高速槳增加受風(fēng)面積和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的最佳部位，為以后設(shè)計高速風(fēng)槳指明了一條捷徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是提供一種可達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計性價比最優(yōu)化的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)多葉 高速葉輪。
本發(fā)明的目的可以通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪，包括 至少三張主漿，其特征是還設(shè)有副漿，其長度大于或等于主漿的0.35倍，小于或等于或主漿的0.50倍。
在上述基礎(chǔ)上，本發(fā)明有著多種變型；
所述的副漿均布于主漿之間，主漿中部受風(fēng)面積最大，并向根部和端部逐步減少； 所述的副漿均布于主漿之間，主、副漿從根部至端部受風(fēng)面積逐步增加； 所述的主漿具有尖的端部；
所述的主漿垂直于葉輪水平回轉(zhuǎn)軸或朝前傾斜； 所述的副槳隨主槳前傾；
所述的主漿前后面皆為平面加弧面，副漿后面皆為平面；
所述的副漿近端固定在一截頭錐殼的底園周上，遠(yuǎn)端有鋼圈連接；所述的葉輪回轉(zhuǎn)軸 呈放射狀伸出對應(yīng)主漿數(shù)的漿軸，所述的主漿中開有沿長度方向的漿軸孔，可擺動地套支 承在漿軸上；
所述的主漿可擺動(90度)地套支承在漿軸上的結(jié)構(gòu)為主漿漿軸孔壁上開有凹槽， 漿軸上對應(yīng)處設(shè)有凸塊，凸塊的一側(cè)與主漿漿軸孔凹槽壁設(shè)有彈簧； 所述的主漿前傾；(鋼圈的外圓為主槳) 所述的主漿前后面皆為平面加弧面。
有益效果本發(fā)明的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉輪，屬于風(fēng)力集中型，充分利用了高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心的優(yōu) 點(diǎn)，增加了外型結(jié)構(gòu)特別的副槳，既填補(bǔ)了傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)葉輪的不足之處，還使副槳在阻擊力 弱的范圍內(nèi)對主槳起了幫助動力和推動轉(zhuǎn)速增強(qiáng)的作用，在傳統(tǒng)風(fēng)槳原有的動力基礎(chǔ)增加 了一倍的動力，自然形成了內(nèi)圓推動外環(huán)，使阻擊力弱的主漿尖在強(qiáng)大的推動力下化成增 倍的沖擊力。
經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，它的動力在原來傳統(tǒng)三葉型的尖葉風(fēng)槳基礎(chǔ)上，有了較大的提高，雖然 增加了副漿，但是它的超載負(fù)荷和微風(fēng)起動換來的效益確遠(yuǎn)遠(yuǎn)高過了增加的成本。在同樣的風(fēng)速條件下，與傳統(tǒng)三葉風(fēng)機(jī)相比既增加了一倍的動力，也提高了轉(zhuǎn)速，還增加了 50%
至90%的能量?？蛇_(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計性價比的最優(yōu)化，既能低成本又可高效率。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。 圖l是風(fēng)漿力心示意圖2是本發(fā)明的實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)主視示意圖3是圖2的側(cè)視示意圖4是實(shí)施例一的主漿截面立體示意圖5是實(shí)施例一的副漿截面立體示意圖6是本發(fā)明的實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明的實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖8是本發(fā)明的實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)主視示意圖9是圖8的側(cè)視示意圖IO是實(shí)施例四的主漿截面立體示意圖11是圖8的局部放大示意圖12是實(shí)施例四處于弱風(fēng)狀態(tài)下的主漿狀態(tài)示意圖13是實(shí)施例四處于強(qiáng)風(fēng)狀態(tài)下的自動剎車的主漿狀態(tài)示意圖14是主漿副漿都處于垂直的一字形示意圖。
圖中l(wèi)-主漿，2-副漿，3-連接鋼圈，4-微風(fēng)起動力心區(qū)域，5-高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心區(qū)域，6-截頭錐殼，7-葉輪回轉(zhuǎn)軸，8-漿軸，9-漿軸孔，10-凹槽，11-凸塊，12-彈簧。
具體實(shí)施例方式
圖l所示風(fēng)漿力心示意圖，也即在風(fēng)槳中受風(fēng)力最強(qiáng)的區(qū)域示意圖，可分為高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心區(qū)域以葉輪回轉(zhuǎn)中心為圓心、直徑為槳葉長度的0.40倍的一個小園；微風(fēng)起動力 心區(qū)域葉輪回轉(zhuǎn)范圍內(nèi)除去高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心區(qū)域的外環(huán)區(qū)域；阻擊力心區(qū)域與微風(fēng)起動 力心區(qū)域相同，也就是微風(fēng)起動力心的反面。
圖2至圖5所示的本發(fā)明實(shí)施例一，包括三張主漿l，槳葉前傾，主漿中部受風(fēng)面積 最大，并向根部和端部逐步減少，主漿前后面皆為平面加弧面(見圖4);各主漿之間均布 有三張副漿2，副漿從根部至端部受風(fēng)面積逐步增加并具有圓弧形的端部，副漿后面為平
面(見圖5)，副漿的長度為主漿的0.35倍。
本實(shí)施例的葉輪槳為高速槳，主槳的力心設(shè)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)，微風(fēng)起動區(qū)也少許加了一
點(diǎn)力心可制成大、中、小型風(fēng)力機(jī)并在風(fēng)力微弱的地區(qū)使用；
副漿力心設(shè)計在槳葉尖部，使副槳在高速運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)貢獻(xiàn)出四兩拔千斤之力。實(shí)驗(yàn)證 明，它的動力在原來傳統(tǒng)三葉型的尖葉風(fēng)槳基礎(chǔ)上，增加了一倍！
圖6所示的本發(fā)明實(shí)施例二，包括三張主漿l，主槳葉前傾，副槳也隨主槳前傾，主 漿中部受風(fēng)面積最大，并向根部和端部逐步減少，主漿具有尖的端部，主漿前后面皆為平 面加弧面(見圖4);各主漿之間均布有三張副漿2，，副漿從根部至端部受風(fēng)面積逐步增加 并具有圓弧形的端部，副漿后面為平面(見圖5)，副漿的長度為主漿的0.4倍。
本發(fā)明實(shí)施例二的葉輪槳也為高速葉輪槳，主槳的微風(fēng)起動區(qū)屬于尖葉形，也就是沒 有強(qiáng)大的阻擊力。所以它的轉(zhuǎn)速要微微高于A型風(fēng)槳。它適應(yīng)于我國大、中、小型風(fēng)機(jī)在 我國各地區(qū)使用。
圖7所示的本發(fā)明實(shí)施例三，包括三張主槳l，槳葉不前傾，也就是側(cè)視的話構(gòu)成一 條垂直線(未畫出)，主漿從根部至端部受風(fēng)面積逐步增加，主漿前后面皆為平面加弧面(見 圖4);各主漿之間均布有兩張副漿2，副漿從根部至端部受風(fēng)面積逐步增加并具有方形的端部，副漿后面為平面(見圖5)，副漿的長度為主漿的0.5倍。
本發(fā)明實(shí)施例三的葉輪槳也為高速葉輪槳，它的形成是取高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心的終點(diǎn)和微風(fēng) 起動力心的終點(diǎn)設(shè)計而成的，是一種微風(fēng)起動型。它的超載負(fù)荷是傳統(tǒng)尖葉風(fēng)槳的1.5倍。 而且它的轉(zhuǎn)速也不低，因?yàn)檗D(zhuǎn)速低的風(fēng)槳都是存在著同一種問題在同樣的風(fēng)力條件下， 微風(fēng)起動區(qū)阻擊力強(qiáng)大，后方高速區(qū)推動力供應(yīng)不足，才會使風(fēng)槳轉(zhuǎn)速變低。本實(shí)施例的 槳葉不適合大型風(fēng)力機(jī)，它適應(yīng)于微型風(fēng)機(jī)在我國弱風(fēng)地區(qū)使用。
圖8至圖13所示的本發(fā)明實(shí)施例四，包括三張主漿l，主槳帶回轉(zhuǎn)軸前傾(見圖9)， 鋼圈3之外才有主漿，主漿根部受風(fēng)面積最大，并向端部逐步減少，主漿前后面皆為平面 加弧面(見圖10);各主漿之間均布有五張副漿2，副漿不前傾，副漿從根部至端部受風(fēng)面 積逐步增加，副漿2近端固定在一截頭錐殼6的底園周上，遠(yuǎn)端有鋼圈3連接；葉輪回轉(zhuǎn) 軸7呈放射狀伸出對應(yīng)主漿數(shù)的漿軸8,主漿1中開有沿長度方向的漿軸孔9，可擺動地套 支承在漿軸8上，其結(jié)構(gòu)為主漿漿軸孔壁上開有凹槽10，漿軸上對應(yīng)處設(shè)有凸塊ll，凸 塊的一側(cè)與主漿漿軸孔凹槽壁設(shè)有彈簧12。
本例是一種特別的高速槳，是利用高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心的優(yōu)點(diǎn)，將力心設(shè)計在高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心 的盡頭，主槳的前傾和截頭錐殼同時將風(fēng)力逼向高速運(yùn)轉(zhuǎn)力心的終點(diǎn)，使副漿在高速運(yùn)轉(zhuǎn)
區(qū)域內(nèi)發(fā)揮出"四兩拔千斤"之力。減少了一定值的阻擊力。在運(yùn)轉(zhuǎn)的同時副漿既形成了
一道緊密的圓弧，還使區(qū)域內(nèi)的風(fēng)力發(fā)揮出它應(yīng)有盡有的作用。本例適應(yīng)于中型風(fēng)機(jī)在我 國各地使用。
以上各實(shí)施例的主漿或副漿前傾，實(shí)際上也可以將主漿副漿都處于垂直狀態(tài)成一字
形，如圖14所示。另外，剎車是多葉高速槳的安全保險杠，也是保證故障安全的原則設(shè)計。除了傳統(tǒng)形 的機(jī)械剎車來配合以外，必需要利用空氣動力剎車機(jī)構(gòu)！空氣動力剎車機(jī)構(gòu)在多葉高速槳 的設(shè)計中要用在制動力最強(qiáng)的地方，那就是主槳，只有主槳制動力最強(qiáng)，也是設(shè)計剎車最 安全的地方，所以剎車安裝在主槳上，既能在空氣流動不同速的情況下變距，還能配合機(jī) 械剎車穩(wěn)妥地停機(jī)，以保證風(fēng)能機(jī)的安全性。
權(quán)利要求
1、一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，包括至少三張主漿(1)，其特征是還設(shè)有副漿(2)，其長度大于或等于主漿(1)的0.35倍，小于或等于或主漿的0.50倍。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，其特征是 所述的副漿(2)均布于主漿之間，其從根部至端部受風(fēng)面積逐步增加， 所述的主漿(1)中部受風(fēng)面積最大，并向根部和端部逐步減少。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，其特征是 所述的副漿(2)均布于主漿之間，其從根部至端部受風(fēng)面積逐步增加，所述的主漿(1)從根部至端部受風(fēng)面積逐步增加。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，其特征是 所述的主漿(1)具有尖的端部。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的任意一項(xiàng)水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，其特征是所述的主漿(1)垂直于葉輪水平回轉(zhuǎn)軸或朝前傾斜。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，其特征是所述的主漿(1)前后面皆為平面加弧面，副漿(2)后面為平面。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，其特征是所述的副漿(2)近端固定在一截頭錐殼(6)的底園周上，遠(yuǎn)端有鋼圈(3)連接；所述的葉輪回轉(zhuǎn)軸(7)呈放射狀伸出對應(yīng)主漿數(shù)的漿軸(8)，所述的主漿(1)中開有沿長度方向的漿軸孔(9)，可擺動地 套支承在漿軸(8)上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，其特征是 所述的主漿(1)可擺動地套支承在漿軸(8)上的結(jié)構(gòu)為主漿漿軸孔壁上開有凹槽(10)，漿軸上對應(yīng)處設(shè)有凸塊(11)，凸塊的一側(cè)與 主漿漿軸孔凹槽壁設(shè)有彈簧(12)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，其特征是: 所述的主漿(1)前傾。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，其特征是: 所述的主漿(1)前后面皆為平面加弧面。
全文摘要
一種水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的多葉高速葉輪，包括至少三張主槳(1)，主槳之間至少均布有一張副槳(2)，副槳長度大于或等于主槳的0.35倍，小于或等于或主槳的0.50倍，副槳(2)從根部至端部受風(fēng)面積逐步增加，主槳(1)從根部至端部受風(fēng)面積逐步增加或是中部受風(fēng)面積最大，并向根部和端部逐步減少；主槳前傾或是端部彎折前傾；主槳前后面皆為平面加弧面，副槳后面可為平面；主、副槳可設(shè)有鋼圈(3)連接，鋼圈通過副槳端。本發(fā)明為一種可達(dá)到結(jié)構(gòu)設(shè)計性價比的最優(yōu)化的多葉高速葉輪。在同樣的風(fēng)速條件下，與傳統(tǒng)三葉風(fēng)機(jī)相比既增加了一倍的動力，也提高了轉(zhuǎn)速，增加了50％至90％的能量，既能低成本又可高效率。
文檔編號F03D11/00GK101440775SQ20081022010
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者唐科偉 申請人:唐科偉