两面佳风轮的制作方法

本实用新型属于可再生能源的风能利用领域。

背景技术：

风能是可再生能源的主要组成部分之一。而风轮和桨叶则是风能利用的核心关键部件。现今世界上的水平轴风力发电机的风轮，几乎都是螺旋浆式。其桨叶的两面或者都是曲面，或者是一个平面和一个曲面构成，其迎风面的冲角或叫攻角都很大，换言之，风速方向和桨叶采风面的夹角很大，而且由叶根往叶尖移动时，其采风面积越来越小。这种桨叶和风轮，虽然高速性能好，转动起来后，桨叶所受风阻很小，但是，它的起动风速较大，小凤吹不动。而且因为攻角很大，风轮从风能获得的升力较小。本来，离叶根越远力臂越大，但离叶根越远桨叶越窄，捕获的风能越小。

另有一种风轮其桨叶是平板形或弧面板的多叶风轮，小风易起动，但是，它转动开以后，风轮所受阻力很大，而升力较小，因此这是低速风轮。

本实用新型就是要解决上述问题，就是要发明一种微小风就能起动的并从叶根到叶尖都能获得最大化的升力而又在转动时所受风阻很小的，即风能利用率很高的两面佳风轮。

技术实现要素：

1、一种两面佳风轮，包括两面佳浆叶、轮毂和转轴，或者还包括轮圈，其特殊之处在于：

A、所述两面佳桨叶，简称桨叶。是由如下各个长条形的面和边构成的：即采风面、背风面、顶边和尾边，或者还包括过渡面，所谓采风面是为了推动风轮旋转而采集风的能量的面，它必然是迎风面，所述背风面是半流线型曲面，当使桨叶的采风面以向上倾斜的状态而把桨叶装在风轮上时，在采风面的上边缘和半流线型曲面的上边缘之间，或是经过一个过渡面而把此两个边缘间接相连接，并由过渡面和半流线型曲面构成桨叶的弧形顶 边，采风面的下边缘和半流线型曲面的下边缘构成桨叶的尾边，或者是把上述两个上边缘直接的相连接而构成另外一种顶边；

B、所述采风面是折平面或凹曲面，所谓折平面是把平面折成角而成，折平面的靠近顶边的部分叫上折面，折平面的靠近尾边的部分叫下折面；所述凹曲面是槽型的面，所述过渡面也叫中介面，它是平面或是曲面，它们都是长条形的面；

C、所述众多桨叶在安装成风轮时，是按照同一倾斜方向，把它们的内端和连接于托盘的轮毂相连接，即统一按照顺时针方向或逆时针方向而倾斜安装的，托盘和转轴固定连接，简称固连，全部桨叶的外端或是自由式的，或是和外轮圈相连接的；

D、所述两面佳风轮，或是固定式的，或是自动调速式的，或是混合式的即半自动调速式的。所谓固定式两面佳风轮，它的全部桨叶和轮毂都是固定相连接即固连的；所谓自动调速式两面佳风轮，它全部的桨叶和轮毂以及和轮圈之间都是活动连接的；所谓混合式两面佳风轮，它的全部桨叶中有一部分和轮毂及轮圈之间是固连，另有一部分桨叶和轮毂及轮圈之间是活动连接的。这每一种两面佳风轮的任何桨叶的采风面都是面向来风的迎风面，半流线型曲面都是背风面。

2、所述和轮毂及外轮圈进行活动连接的桨叶，其两端有转轴或心轴，内端轴与所述轮毂活动连接，外端轴与所述轮圈活动连接，桨叶的靠近尾边处和弹簧的一端连接，弹簧的另一端连接在轮毂的上端或固连于轮圈的接簧板，接簧板是连接弹簧的物体，同时，桨叶的尾边附近在与轮毂对应处或者在与轮圈对应处都装有限位体，此种风轮叫自动调速式两面佳风轮。

3、所述两面佳桨叶，或者是空心的，或者是实心的。

4、所述两面佳桨叶的上折面和下折面的背风面，即面向流线型曲面的那一面，和风轮旋转平面构成的夹角，名叫楔角，上折面的背风面和风轮旋转平面所夹楔角小于90°，下折面的背风面和风轮旋转平面所构成的楔角 小于85°。

5、所述每一种两面佳风轮的桨叶的下折面的楔角；或者凹曲面的靠近其下端边处的曲面的切平面与风轮旋转平面所夹楔角，在由轮毂处的桨叶根沿桨叶长度方向向桨叶尖端处移动观测时，此楔角或是逐渐减小的，或是固定不变的；同时，桨叶宽度即采风面的宽度，或是逐渐变宽的，或是宽度不变的。

附图说明

图1是自动调速式两面佳风轮的主视图即图2的剖视图；

图2是自动调速式两面佳风轮的俯视图；

图3是固定式两面佳风轮的俯视图；

图4是固定式两面佳风轮的主视图即图3的剖视图；

图5是采风面为折平面的两面佳桨叶各部位的说明图；

图6是图5的俯视图；

图7是混合式半自动调速的两面佳风轮的俯视图；

图8是采风面为凹曲面的两面佳风轮的说明图。

具体实施方式

在图1中，1是转轴，它和托盘2固连，3是固连于托盘的内轮毂，4是外轮圈的一个剖面，5是固连于外轮圈的挂簧板，它和弹簧的上端连接，6是支拉杆，7是连接拉杆的支柱，其下端固连于托盘2，8是两面佳桨叶的内转轴，它与内轮毂和外轮毂9活动连接，10是弹簧，其上端连接于外轮毂9，其下端连接于两面佳桨叶，11是两面佳桨叶，在轮毂和轮圈间或可加支板，或不加支板，12是固连于轮毂9的限位体。

在图2中，9是外轮毂，13是两面佳桨叶的外端转轴，它与外轮圈活动连接。在桨叶的尾边附近处连接有弹簧下端，弹簧上端与接簧板5连接。

图3是固定式两面佳风轮的俯视图，图中1是外轮圈，2是固定式两面佳桨叶。

图4是图3的B-B剖视图。图中1是外轮圈，3和4是桨叶的楔板，用于保持两面佳桨叶的倾斜度。4是轮毂，2是桨叶，5是托盘，6是和托盘5 固连的转轴，全部桨叶都和轮毂4与托盘5以及轮圈1固定连接。

在图5中，箭头指风的方向，图中1是上折面，2是下折面，3是所述半流线型曲面4和下折面2所构成的尾边，它是半流线型曲面的锐角边，4是半流线型曲面，5是桨叶的顶边，它是由过渡平面6和半流线型曲面4构成的弧形面的顶边。实验证明，在同等条件下本实用新型的顶边所受的风阻系数，远小于由尖顶角构成的顶边的风阻系数。

在图6中，5是弧形的顶边，3是尖角形尾边。

在图7中，1是接簧板，是连接弹簧的一端的物体，弹簧的另一端和活动桨叶2连接，3是轮圈，4是支拉杆，它的一端与轮圈固连，另一端与支柱6固连，5是定桨叶，其一端固连于轮圈，另一端固连于轮毂，6是中心支柱，各支拉杆都与它固连，7是与托盘固连的轮毂，8是自动调速式桨叶的外端轴，它与轮圈活动连接。

这种风轮中的固定桨叶既能吸取风能又起着支板的作用，把轮毂和轮圈固定的连接起来，把轮圈上的力矩传递给轮毂和托盘及转轴，一物两用。

在图8中，1是凹曲面，2是尖角形尾边，3是半流线型曲面，4是半流线型曲面3与过渡面5构成的弧形顶边，5是过渡面，箭头代表风向。

本实用新型的空气动力性能很好。本实用新型的采风面是折平面或凹曲面，实验证明，在攻角不大于45°条件下，在其余条件为同等情况下，这种采风面的升力系数较之平面的升力系数有很大幅度的提高。

此外，本实用新型的冲风顶边是风阻系数很小的弧形顶边，本实用新型的背风面是半流线型曲面，风阻系数也很小，并且，它能使在桨叶尾边所产生的风的涡流大为减小，使风轮旋转时所受风阻很小，即产生的负功很小，所以叫两面佳风轮。并且，在由桨叶根向桨叶尖而移动观测时，桨叶的采风面或者不变，或者越走越宽，但其楔角按需要可逐渐变小以获得最有利的攻角。因为叶尖处的切向分力产生的力矩最大。所以，本实用新型的风轮设计是最合理的。

根据本实用新型权利要求书所描述的内容，还可以设计出更多的实施例，它们都属于本实用新型的权利要求书所保护的范围。

本实用新型对于中小型风力发动机或发电机是一个很大的创新。其优 点为：

1、能大大提高风力发动机的风能利用率，向着水平轴风力发动机的理想风能利用系数的极限趋近了一大步。

2、遇到暴风或烈风时能自动调速或自我保护，而所用方法简单。

3、因为有外轮圈把各个桨叶连为整体，并且有支拉杆，所以各个桨叶遇到暴风时不易折断。

4、抗大风能力强，因为各桨叶不是悬臂式安装的。

5、起动风速低，微风就能起动。

6、自重轻而成本低廉，可用廉价的轻质材料制造。