專利名稱：帆式風(fēng)力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電機(jī)一般分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)兩種。對于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，這兩種形式的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片一般都很重，塔筒也很高大，這些都耗資巨大而且不易于安裝與維護(hù)。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)還必須有偏航系統(tǒng)才能保證葉輪良好對風(fēng)，而偏航系統(tǒng)的成本高技術(shù)要求也比較高。一般的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒和葉片等部件的體積和重量都很龐大，不便于運(yùn)輸。隧道和橋梁等一般都有限高和限重的規(guī)定，對這種大型部件的運(yùn)輸很不利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種質(zhì)量輕、安裝維護(hù)方便不需要偏航系統(tǒng)的帆式風(fēng)力發(fā)電裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案I、采用單向阻風(fēng)的葉片。當(dāng)葉片正面迎風(fēng)時能夠阻風(fēng)，而背面迎風(fēng)時能夠透風(fēng)。2葉片改為偏心的帆式結(jié)構(gòu)。葉片能夠繞根部的轉(zhuǎn)軸在一定范圍內(nèi)作開合運(yùn)動。 而這個轉(zhuǎn)軸不在葉片的中心線上，或者轉(zhuǎn)軸所在直線兩邊的葉片面積不相等。3結(jié)構(gòu)不用高聳的塔架支撐。結(jié)構(gòu)可以有較低的葉輪離地高度，因此結(jié)構(gòu)沒有高聳的塔架結(jié)構(gòu)作支撐，從而降低了整機(jī)的高度和安裝維護(hù)難度。4葉片能繞自己的葉柄軸轉(zhuǎn)動一定角度。這種轉(zhuǎn)動是一種開合運(yùn)動，能夠?qū)崿F(xiàn)單向透風(fēng)，即背向透風(fēng)正向阻風(fēng)。5葉片正向迎風(fēng)時能夠正向轉(zhuǎn)動，到固定裝置的位置之后停止正向轉(zhuǎn)動，達(dá)到閉合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)阻風(fēng)作用。隨著葉輪的轉(zhuǎn)動，葉片的迎風(fēng)方向改變?yōu)楸诚蛴L(fēng)后能夠脫開固定裝置轉(zhuǎn)動，達(dá)到自由開啟狀態(tài)實(shí)現(xiàn)透風(fēng)作用。6結(jié)構(gòu)形式選用輕質(zhì)的張拉膜結(jié)構(gòu)。用張拉膜結(jié)構(gòu)能夠顯著降低葉片的重量，而且裝拆方便。生產(chǎn)工藝簡單，對生產(chǎn)設(shè)備要求相對較低。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)I高度低。同樣的迎風(fēng)面積，帆式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的高度能夠大幅度減小。這對風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)輸、安裝和維護(hù)都是有利的。2自動對風(fēng)。無論風(fēng)從哪個方向吹到帆式風(fēng)力發(fā)電機(jī)上，都不影響它的對風(fēng)效果。3迎風(fēng)面積大。葉片迎風(fēng)面積的成倍擴(kuò)大能夠顯著提高發(fā)電機(jī)的功率。4重量輕。由于沒有厚重的葉片和高聳的塔筒，使得整個風(fēng)力發(fā)電機(jī)的重量大幅度減小。5幾何尺寸小。整體高度大幅降低，葉片可以現(xiàn)場拆裝，葉片的各部分構(gòu)件尺寸不大。這使得帆式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的整體尺寸比普通風(fēng)力發(fā)電機(jī)的尺寸小很多。6運(yùn)輸方便。由于重量輕、體積小，在運(yùn)輸途中受到的限高、線寬、限重等問題較少。對運(yùn)輸設(shè)備的要求也比較低。7便于安裝維護(hù)。由于重量輕、體積小，帆式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的安裝和維護(hù)施工比普通風(fēng)力發(fā)電機(jī)簡單很多。8成本低。帆式風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片采用張拉膜結(jié)構(gòu)，無論其材料還是生產(chǎn)工藝都比目前使用的普通葉片簡單。材料、加工、運(yùn)輸、安裝和維護(hù)成本比目前普遍使用的葉片低很多。此風(fēng)力發(fā)電裝置沒有大型的塔筒，大幅度降低了鋼的用量，從而減少成本。此風(fēng)力發(fā)電裝置沒有偏航系統(tǒng)，也減少了成本。


圖I是實(shí)施例一軸側(cè)圖
圖2是實(shí)施例一俯視圖
圖3是實(shí)施例一止轉(zhuǎn)部件示意圖
圖4是實(shí)施例一運(yùn)行原理不意圖
圖5是實(shí)施例二:軸側(cè)圖
圖6是實(shí)施例二:俯視圖
圖7是實(shí)施例二:運(yùn)行原理示意圖
圖8是實(shí)施例三[軸側(cè)圖
圖9是實(shí)施例三[小葉片示意圖
圖10是實(shí)施例」三運(yùn)行原理示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明的進(jìn)行詳細(xì)的描述。實(shí)施例一如圖I和圖2所示，本裝置包括葉片[I]、葉片底盤[2]、止轉(zhuǎn)部件[3]、發(fā)電機(jī)[4] 等幾部分。葉片整體采用張拉膜結(jié)構(gòu)，張拉骨架采用金屬架結(jié)構(gòu)。整個葉片用纖繩和底部金屬架結(jié)構(gòu)拉接加強(qiáng)。葉片自轉(zhuǎn)軸不在葉片的對稱軸上，二者存在一定距離。葉片相對于葉片底盤能夠有一定角度的相對轉(zhuǎn)動。限制轉(zhuǎn)動角度的止轉(zhuǎn)部件采用固定于葉輪底盤上的裝置與固定在葉片上的活動裝置的配合實(shí)現(xiàn)。止轉(zhuǎn)裝置分兩部分，如圖3，A部分安裝在葉輪底盤上，B部分固定在葉柄軸上。A部分在遇到破壞性大風(fēng)時還能后移，從而與B部分不能再接觸，使葉片處于自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)，從而保證葉片與風(fēng)速方向平行，達(dá)到過載保護(hù)的目的。以葉片閉合后阻風(fēng)的面為正面。當(dāng)風(fēng)吹向這一發(fā)電裝置時，如果正面迎風(fēng)的葉片沒有接觸到止轉(zhuǎn)裝置，由于葉柄軸的不對稱位置則此時葉片會因受力不平衡而發(fā)生轉(zhuǎn)動。 當(dāng)葉片上的止轉(zhuǎn)部件與葉輪底盤上的固定止轉(zhuǎn)部件接觸后不能再向前轉(zhuǎn)動，從而迎風(fēng)產(chǎn)生一個供發(fā)電的正向力矩。而背面迎風(fēng)的葉片由于可以轉(zhuǎn)動到與風(fēng)速平行的位置，從而只會產(chǎn)生相對非常微小的反向力矩。圖4顯示了風(fēng)從左下角向右上角吹動發(fā)電裝置的情況。圖中左上角的5號葉片帶動裝置轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)過一定角度后，右下角的6號葉片與5號葉片同時迎風(fēng)。圖中7號葉片正好與風(fēng)的方向平行。圖中8號葉片正好從迎風(fēng)向過渡到背風(fēng)向，隨著葉輪底盤再轉(zhuǎn)動它會自由轉(zhuǎn)動到與風(fēng)速平行的位置。如此往復(fù)，不停的推動葉輪帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。由于結(jié)構(gòu)的對稱性，任何方向的風(fēng)吹來結(jié)構(gòu)都是一樣的運(yùn)轉(zhuǎn)。
實(shí)施例二如圖5和圖6所示，本裝置包括帆式葉片[9]、葉片底盤[10]、止轉(zhuǎn)立柱[11]、發(fā)電機(jī)[12]等幾部分。葉片整體采用張拉膜結(jié)構(gòu)，張拉骨架采用金屬架結(jié)構(gòu)。葉片自轉(zhuǎn)軸不在葉片的對稱軸上，二者存在一定距離。葉片相對于葉片底盤能夠有一定角度的相對轉(zhuǎn)動。 限制轉(zhuǎn)動角度的止轉(zhuǎn)部件采用中立柱。以葉片閉合后阻風(fēng)的面為正面。當(dāng)風(fēng)吹向這一發(fā)電裝置時，如果正面迎風(fēng)的葉片沒有接觸到止轉(zhuǎn)裝置，由于葉柄軸的不對稱位置則此時葉片會因受力不平衡而發(fā)生轉(zhuǎn)動。 轉(zhuǎn)到與中立柱接觸后不能再向前轉(zhuǎn)動，從而迎風(fēng)產(chǎn)生一個供發(fā)電的正向力矩。而背面迎風(fēng)的葉片由于可以轉(zhuǎn)動到與風(fēng)速平行的位置，從而只會產(chǎn)生相對非常微小的反向力矩。圖7 顯示了風(fēng)從左下角向右上角吹動發(fā)電裝置的情況。圖中左上角的13號葉片帶動裝置轉(zhuǎn)動， 轉(zhuǎn)過一定角度后，右下角的14號葉片與13號葉片同時迎風(fēng)。圖中15號葉片正好與風(fēng)的方向平行。圖中16號葉片正好從迎風(fēng)向過渡到背風(fēng)向，隨著葉輪底盤再轉(zhuǎn)動它會自由轉(zhuǎn)動到與風(fēng)速平行的位置。如此往復(fù)，不停的推動葉輪發(fā)電。實(shí)施例三如圖8所示，本裝置包括帆式葉片[17]、葉片底盤[18]、發(fā)電機(jī)[19]等部分。幾個葉片相互固定并安裝在葉輪底盤上。每個葉片上有很多能夠作上下開合轉(zhuǎn)動的小葉片， 如圖9所示，圖中葉片C能夠繞著軸D向紙面內(nèi)張開，止轉(zhuǎn)裝置E能夠阻止葉片向紙面外張開，從而使小葉片實(shí)現(xiàn)單向阻風(fēng)。當(dāng)風(fēng)吹向裝置后，裝置上正面迎風(fēng)的小葉片閉合阻風(fēng)，提供一個發(fā)電的力矩，而背面迎風(fēng)的小葉片打開透風(fēng)。葉輪上的葉片對稱布置，而每個葉片上的小葉片的透風(fēng)方向統(tǒng)一成順時針方向或者逆時針方向。對稱的兩個大葉片上的小葉片的透風(fēng)方向相反。因此，在風(fēng)的作用下結(jié)構(gòu)能夠連續(xù)的運(yùn)轉(zhuǎn)。小葉片的迎風(fēng)與透風(fēng)的過渡過程與實(shí)施例一和實(shí)施例二大致相同。圖10是風(fēng)沿紙面方向由下向上吹時裝置上的小葉片的開合狀況，即左邊的葉片閉合，右邊的葉片張開。其中小葉片的軸也可以是豎直的，只要軸兩邊的面積不相等即可。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，該裝置上部有葉片，葉片根部有葉柄軸，幾個葉片裝在葉輪底盤上構(gòu)成葉輪，葉片有止轉(zhuǎn)裝置，葉輪下裝有發(fā)電機(jī)，其特征在于，沒有高聳塔筒，沒有偏航系統(tǒng)，葉片正向阻風(fēng)背向透風(fēng)。
2.按照權(quán)利要求I所述，葉片特征在于葉片可以繞葉柄軸開合式轉(zhuǎn)動一定角度。
3.按照權(quán)利要求2所述，葉片的特征在于葉片的開合式運(yùn)動使葉片實(shí)現(xiàn)單向阻風(fēng)。
4.按照權(quán)利要求I所述，葉柄軸的特征在于葉柄軸兩邊的葉片面積不相等。
5.按照權(quán)利要求4所述，葉片征在于葉柄軸兩邊的葉片面積不相等使得葉片能夠在風(fēng)的作用下自動實(shí)現(xiàn)迎風(fēng)閉合背風(fēng)張開。
6.按照權(quán)利要求I所述，其葉片特征在于葉片采用張拉膜結(jié)構(gòu)。
7.按照權(quán)利要求I所述，其葉輪特征在于三片及三片以上的上述葉片與一個葉輪底盤組成葉輪，使有合適風(fēng)速的情況下發(fā)電機(jī)能持續(xù)地沿著設(shè)計(jì)的方向轉(zhuǎn)動。
8.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，該裝置上部有葉片，葉片根部有葉柄軸，幾個葉片裝在葉輪底盤上構(gòu)成葉輪，葉輪上有止轉(zhuǎn)立柱，葉輪下裝有發(fā)電機(jī)，其特征在于，沒有高聳塔筒，沒有偏航系統(tǒng)，葉片正向阻風(fēng)背向透風(fēng)。
9.按照權(quán)利要求8所述，其特征在于，葉片上與止轉(zhuǎn)立柱接觸的部件可以控制收回，實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。
10.一種風(fēng)力發(fā)電裝置，該裝置上部有葉片，葉片上有能夠開合的小葉片，幾個葉片相互連接并固定在葉輪底盤上構(gòu)成葉輪，葉輪下裝有發(fā)電機(jī)，其特征在于，沒有高聳塔筒，沒有偏航系統(tǒng)，小葉片正向阻風(fēng)背向透風(fēng)從而實(shí)現(xiàn)大葉片的正向阻風(fēng)背向透風(fēng)。
11.按照權(quán)利要求10所述，其特征在于，小葉片上有自轉(zhuǎn)軸。11所述，其特征在于，小葉片上的自轉(zhuǎn)軸兩邊的面積不相等。11所述，其特征在于，在風(fēng)的作用下小葉片能夠自動開合實(shí)現(xiàn)正面
12.按照權(quán)利要求
13.按照權(quán)利要求阻風(fēng)背面透風(fēng)。
14.按照權(quán)利要求分布。
15.按照權(quán)利要求輪結(jié)構(gòu)。10所述，其特征在于，葉輪有三個及以上大的葉片且相互固定，均勻 10所述，其特征在于，各葉片組成順時針阻風(fēng)或者逆時針阻風(fēng)的葉
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電裝置，對于大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)而言，葉片和塔筒一般都很大很重，這些都不易于安裝與維護(hù)。水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)還必須有偏航系統(tǒng)，而偏航系統(tǒng)的成本和技術(shù)要求都比較高。一般的兆瓦級風(fēng)力發(fā)電機(jī)的塔筒和葉片等部件的體積和重量都很龐大，不便于運(yùn)輸。本發(fā)明提出了一種采用可以自轉(zhuǎn)一定角度的帆式張拉膜結(jié)構(gòu)葉片的風(fēng)力發(fā)電裝置。此裝置沒有大型塔筒，大幅度降低了整機(jī)的高度、重量和幾何尺寸，對降低材料成本、生產(chǎn)成本、運(yùn)輸成本、施工成本和維護(hù)成本效果顯著。此裝置不用偏航系統(tǒng)，能夠自動對風(fēng)，水平面內(nèi)任何方向的風(fēng)都能推動它沿設(shè)計(jì)方向轉(zhuǎn)動而發(fā)電。此裝置葉片的迎風(fēng)面積比普通葉片成倍擴(kuò)大。典型地，有三種結(jié)構(gòu)實(shí)例如圖所示。
文檔編號F03D9/00GK102606404SQ201110223468
公開日2012年7月25日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月5日
發(fā)明者胡成佑, 鄭新明 申請人:胡成佑