专利名称：行星叶片风力发电机组的制作方法
技术领域：
本发明属于风力发电设备，更具体的说是利用风轮叶片公转加自转达到利用风能发电的设备。
背景技术：
目前，风力发电机组风轮叶片的迎风面积是不变或很少变化。行星叶片风力发电机组风轮上平面状叶片的迎风面积是从最大到最小再到最大，两个极值之间反复变化利用风能做功。因此也就使风力发电机组的结构发生了较大改变，如座式行星叶片风力发电机组的工作主轴(大轴)，由水平轴变成了垂直轴，发电机由空中放到了地面。
发明内容
行星的运行方式是既有公转也有自传。本风力发电机组风轮上所有的叶片既能围绕工作主轴公转，也能围绕自己的轴线自转，具有行星运行的特征，故冠名“行星叶片风力发电机组”，它有两种装配方式1、工作主轴垂直，发电机放在地面，也叫座式。
2、工作主轴水平，发电机放在空中，也叫立式。
一、这里仅对座式行星叶片风力发电机组作介绍，重点说明叶片自转做功姿态自动控制机构。附图1是座式行星叶片风力发电机组的剖面示意图。它是由以下部分组成轮毂(1-4)上有轮辐(1-17)，轮辐(1-17)上装有带轴套(1-2)的平面叶片(1-1)，二者间有轴承；叶片轴套(1-2)的前端固定有叶片垂直控制舵(1-3)；轮毂(1-4)的下方固定着工作主轴(1-11)，工作主轴上有传动装置(1-14)、刹车装置(1-15)，底部有压力轴承(1-16)；塔架有塔架立轴(1-10)，内装工作主轴(1-11)，外套塔架立轴轴套(1-9)，三者之间有轴承；塔架立轴(1-10)下接底座(1-12)，内装有发电机(1-13)和配电设施；塔架立轴轴套(1-9)上固定有风向标(1-5)，风向标(1-5)上固定有叶片水平控制舵(1-8)。塔架立轴轴套(1-9)的顶部固定着叶片垂直控制半圆平台(1-7)和水平控制半圆环(1-6)。本发电机组还有避雷装置等。
二、行星叶片风力发电机组的动作原理，如附图1所示工作主轴(1-11)两边的平面叶片(1-1)都处于迎风状态，右边的呈垂直姿态，迎风面积最大；左边的呈水平姿态，迎风面积最小，在同样的风力下，两边产生力矩差，从而使主轴(1-11)开始旋转。即它是利用叶片迎风面积的变化来做功的。
三、叶片自转做功姿态自动控制机构要想让叶片(1-1)稳定的做功，那就要让叶片(1-1)在工作主轴(1-11)的一边半圆周内一直处于垂直姿态，另一边半圆周内一直处于水平姿状态。另一关键是风力发电系统要处在最大的迎风面。
这就是“叶片自转做功姿态自动控制机构”的作用。
1、叶片的结构见附图2、附图3。图中(2-1)叶片面，它呈平面形。
(2-2)叶片轴套。用来装在轮辐上，内有轴承。
(2-3)叶片垂直控制舵，图3看去和叶片面(3-1)垂直。
叶片由以上三个部分组成。
2、叶片自转做功姿态自动控制机构可以是机械式、液压式、电磁式等。这里介绍的是机械式.
见附图1，它由以下部分组成(1-3)叶片自转垂直控制舵。在图2中为(2-3)。
(1-7)叶片自转垂直控制半圆平台。
(1-6)叶片自转水平控制半圆环。
(1-8)叶片自转水平控制舵。它固定在风向标(1-5)上。
(1-5)风向标。
(1-9)塔架立轴轴套。
四、叶片自转做功姿态自动控制过程见附图7，图中给出了风向和叶片面(7-1)运行中的四个位置，以及一条重要的直径(7-7)，它是叶片垂直控制半圆平台(7-3)和水平控制半圆环(7-6)之间的一条分界直径，叫做分界直径(7-7)。
A.叶片(7-1)在位置1时，叶片垂直控制舵(7-2)是垂直姿态，叶片(7-1)呈水平姿态。
B.叶片(7-1)向位置2行进中，叶片垂直控制舵(7-2)越过分界直径(7-7)时，碰到了垂直控制半圆平台(7-3)，立刻向前自转90°，成水平倒在垂直控制半圆平台(7-3)上。叶片(7-1)也向前自转90°，变为垂直，完成了从水平到垂直的姿态转换。
C.由于垂直控制舵(7-2)和垂直控制半圆平台(7-3)的相互制约。叶片(7-1)不能再继续自转，保持垂直姿态运行到分界直径(7-7)的另一端，此阶段为垂直姿态保持阶段，即保持做功姿态的半个圆周。
D.当叶片(7-1)经过位置3，越过分界直径(7-7)的另一端时，碰到了固定在风向标(7-4)尾端的自转水平控制舵(7-5)，立刻又向前自转90°，成水平倒在水平控制半圆环(7-6)上，完成了从垂直到水平的姿态转换。垂直控制舵(7-2)也在分界直径(7-7)处，向前自转90°，由水平恢复到垂直姿态。
E.叶片(7-1)在水平控制半圆环(7-6)的控制下，也不能再继续自转，保持水平姿态回到起始位置1，等待下一个公转。
F.即叶片(7-1)公转一周，在叶片自转做功姿态自动控制机构的控制下，只能在分界直径(7-7)的两端各向前自转90°，完成从从水平到垂直，从垂直又到水平的两次姿态转换。在垂直控制半圆平台(7-3)的半个圆周内，叶片保持垂直；在水平控制半圆环(7-6)的半个圆周内，叶片保持水平。从而达到了叶片(7-1)在工作主轴一边的半个圆周内，一直呈垂直；另一边的半个圆周内一直呈水平的理想做功姿态。
应该说明的是1、在叶片(7-1)公转加自转的过程中，风向标(7-4)始终通过塔架立轴轴套(7-9)，使风力发电系统稳定在最大的迎风面。因为风向标(7-4)的轴线和分界直径(7-7)是固定的平行线。
2、附图1中显示本风力发电机的旋转方向是逆时针方向。如果将风向标(7-4)反向安装，则发电机顺时针旋转。
五、风轮叶片的其他方面1、叶片的数目。为运行稳定应采取四、六、八、十等偶数，也可由试验另行确定。
2、座式风力发电机组的叶片长度不受塔架立轴高度的限制。
3、叶片为平面图形，可以用金属、木材、增强塑料及以上几种材料做成框架，上面蒙布制作。
4、座式行星叶片风力发电机组的底座内空间较大，可配一台以上的发电机，用增加发电机代替减速装置，风速越高发电越多，不怕超过发电机的设计风速。发电机可用普通笼式感应发电机。
5、座式行星叶片风力发电机组不仅可放在高山、田野、水边、沙漠等地，由于重心低，运行稳定，小型的还可放在楼顶、屋顶。
6、座式行星叶片风力发电机组制作技术要求低，容易制造。
7、为减少摩擦，垂直控制半圆平台(1-7)和水平控制半圆环(1-6)上应排列多个带轴承的托辊。
8、为减少叶片和风向标之间的碰撞，在风向标碰撞部位应设缓冲弹簧或缓冲气囊等缓冲装置。
具体实施方案 座式试验样机已制成，如附图1所示，数据如下叶片(1-1)为4片；塔架立轴(1-10)高度20cm，内径6mm，外径7mm；塔架底座(1-12)(长×宽×高)15mm×15mm×5mm；叶片宽度＝塔架高度×1.5＝30cm；叶片长度＝叶片宽×2＝60cm；叶片空心轴套-长＝叶片宽×0.5＝15cm，内径3mm；叶片自转水平控制半圆环(1-6)直径取塔架立轴高度的0.5倍，20cm×0.5＝10cm；叶片自转垂直控制半圆平台(1-7)直径5cm；半圆平台(1-7)和半圆环(1-6)高度取塔架立轴0.1倍，为2cm；叶片垂直控制舵(1-3)单侧长1.5cm，双侧3cm；11、叶片水平控制舵(1-8)高度为风向标轴线到水平控制半圆环(1-6)的高度18cm；12、主工作轴高为轮毂到地面高度25cm，直径5mm；13、系统稳定空心轴套(1-9)高度17.8cm，内径8mm，外径9mm；14、轮辐直径2.5mm。
图1座式行星叶片风力发电机组剖面图；图2叶片正视图；
图3叶片侧视图；图4为叶片垂直控制半圆平台(4-1)和水平控制半圆环(4-3)的正视图；图中(4-1)叶片垂直控制半圆平台；(4-3)叶片水平控制半圆环；(4-2)轮毂；(4-4)塔架立轴轴套；(4-5)塔架立轴；(4-6)主工作轴；图5为叶片垂直控制半圆平台(4-1)和水平控制半圆环(4-3)的侧视图；图中(5-7)为风向标；(5-8)为叶片水平控制舵；图6为叶片垂直控制半圆平台(4-1)和水平控制半圆环(4-3)的俯视图；图中(6-9)垂直控制半园平台(6-1)和水平控制半圆环(6-3)的分界直径，简称分界直径；图7叶片自转做功姿态自动控制过程说明图；图8立式行星叶片风力发电机组剖面图；(8-1)叶片；(8-2)叶片自转做功姿态自动控制机构；(8-3)塔架立轴；(8-4)发电机；(8-5)风向标。
图9风发电机组外观图。
权利要求
1.行星叶片风力发电机组分工作主轴垂直也叫座式和工作主轴水平也叫立式两种形式；座式行星叶片风力发电机组由以下部分组成轮毂(1-4)上有轮辐(1-17)，轮辐(1-17)上装有带轴套(1-2)的平面叶片(1-1)，二者间有轴承；叶片轴套(1-2)的前端固定有叶片垂直控制舵(1-3)；轮毂(1-4)的下方固定着工作主轴(1-11)，工作主轴上有传动装置(1-14)、刹车装置(1-15)，底部有压力轴承(1-16)；塔架有塔架立轴(1-10)，下接塔架底座(1-12)，塔架立轴(1-10)内装工作主轴(1-11)，外套塔架立轴轴套(1-9)，三者之间有轴承；塔架立轴轴套(1-9)上固定有风向标(1-5)，风向标(1-5)上固定有叶片水平控制舵(1-8)；塔架底座(1-12)内装有发电机(1-13)和配电设施；塔架立轴轴套(1-9)的顶部固定着叶片自转做功姿态自动控制机构的垂直控制半圆平台(1-7)和水平控制半圆环(1-6)，本发电机组还有避雷装置；其特征是轮毂(1-4)上所有叶片(1-1)既能围绕工作主轴(1-11)公转也能围绕自己的轴线也就是轮辐(1-17)自转，叶片的迎风面积从最大到最小再到最大，两个极值之间反复变化并做功；其特征在于它有叶片自转做功姿态自动控制机构。
2.根据权利要求1所述的行星叶片风力发电机组的特征是其工作原理是利用叶片迎风面积从最大到最小再到最大的反复变化。
3.根据权利要求1所述的行星叶片风力发电机组的特征是其叶片自转做功姿态自动控制机构可以是机械式、液压式、电磁式等，但控制的目的是让叶片在自转中做功。
全文摘要
本发明属于风力发电设备，更具体地说是利用风轮叶片公转加自转达到利用风能发电的设备。1.叶片具有行星运行特征，不仅围绕主工作轴公转，每个叶片还可围绕自己的轴线自转并做功。2.座式行星叶片风力发电机组工作主轴为立轴，叶片长度不受塔架立轴高度的限制。叶片为平面形，可用金属、增强塑料、木材、布匹等制作。3.座式行星叶片风力发电机组的发电机可放在地表，可配一台以上的发电机，风速高则发电多，不怕超过发电机设计风速。4.座式行星叶片风力发电机组不仅可放在高山、田野、水边、沙漠等地，小型的还可放在楼顶、屋顶。
文档编号F03D11/04GK1807878SQ200510013100
公开日2006年7月26日 申请日期2005年1月17日 优先权日2005年1月17日
发明者周振昆 申请人:周振昆