专利名称：张拉式风力机风轮的制作方法
张拉式风力机风轮本发明属于风力发电三叶风轮领域， 一种张拉式风力机风轮。 为提高风能效率，降低风电成本，风力机风轮直径一直在向大型化发展，据资料国外风轮直径①》126m。不过，发展模式似乎都以 加长叶片长度，加大轮毂外形；似乎都以把大转矩、高应力集中在叶 根轴和轮毂上， 一般都用主轴旋转、传递风轮动能。本发明目的①风轮直径大型化，还须力求质量轻化，以利节省 用材、减轻自重，促进转速提高；②主轴不转动，只起风轮的定芯作 用，也是节约能耗；③利用风轮叶片部位用一种半柔式的连杆或半柔 式牵引带牵引发电系统等方式，避免使用大叶轴、大轮毂和大弯曲应 力；④三叶风轮不一定局限在三叶片，而每一叶片可以分节，如图l 分A、 B两节，也可多节。在叶片分节处安装中轴座，在中轴座张拉 线(高强度玻璃纤维/环氧树脂复合材料一种流线型截面的带)。图1的叶片B比A短，在A的适量弹性变形会提高B的抵抗变形 刚度。风向从W箭号方向吹，张拉线1和2维护叶片与风压平衡，分 别张拉从锥管Z尖端和轮毂D前端到中轴座C，张拉线3从中轴座C 到轮毂D的后端之间。图2表示风轮的轴向视图，三个中轴座C之间互相张拉，形成等 边三角形的张拉线4，使叶片在重力加速度及处于不同势位时，各叶 不均衡外力起到互相牵制和抵消一部分。在中轴座C的其中一个或三 个都可设置牵引带(或连杆)驱动发电机系统。半柔式牵引带(连杆)及张拉线都用玻璃/环氧(高强度国产玻璃纤维)制成，除了张拉线4的截面呈对称形的流线型以外，其余的 张拉线1、 2和3都呈机翼型的截面，目的使它们不仅起着张拉强化 风轮结构，还要起一点或多或少叶片的作用，因此各张拉线在中轴座 C上有其各自的攻角定位式的扣攀，扣牢在中轴座C上，使此处的张 拉线发挥高叶尖速的有利因素。靠近轮毂D方向也同叶片一样方向逐 渐扭转。从上所述风轮的动能输出不靠驱动主轴E，主轴E只给轮毂D 定芯作用。锥管Z用法兰装在轮毂D的前端，在锥管Z的前尖端中心安装 风速仪。中轴座C外形略呈菱形(不对称)，该处圆周线速度很高，C的 各边沿薄，内置轴承内圈C1预先套在A与B叶轴上再制造叶片， 外圈C2如图3，对合式、对合线的分型面C3呈螺旋扭曲面，用斜 度线切割机床割成分型对合线后，再合拢、内外园磨，内孔壁形成园 锥形，适配园锥滚柱；(内圈的外壁也有锥度)，目的使滚柱、外圈可 更换。扭曲分型线使滚柱便于无障碍滚动跨越；不过，轴承内圈C2 也可用同样方式制成两半对合式胶粘在叶轴轴颈上(再加机械式紧 固)，轴颈上设置一种涂层，这种涂层能防止一种溶剂，不损伤轴颈， 使溶剂只能分解内圈与轴颈的粘合剂，以便于更换。如果实践证明轴 承与叶片同等寿命，则这种对合式是多此一举了。轮毂D的Db表示滚动轴承，因图幅小，只好画示意图。方案尺寸叶片长度A-68m,B二48m， 0=232m 风轮动能输出①可从各中轴座C设置半柔式复合材料牵引带 (连杆)或可参考方案如在2007. 12、 20日申请的《张拉式牵引大风 轮》的摘要附图中的D1;②可从图2中的各张拉线4的中点附近设 置牵引带。关于噪声、大风轮发电一般向海洋或近海岸(风能利用率高)区 域发展，对居住区远离，在海域的噪声有利于雾天、黑夜警示船舟航 行防撞。张拉线有风阻，用流线型截面使风阻减少，但与现有技术的同等 直径的风轮相比，总重量明显减轻，所获益的效果会远大于张拉线的 风阻损失。优点①本风轮结构有利于风轮超大型化和质量轻化；②充分发 挥材料性质的张力优势，以少耗材料发挥大作用；③力求风轮的随动 件少而轻，例如用半柔性牵引带(连杆)在风叶大力臂上牵引驱动发 电系统；以及免掉主轴转动能耗等等；④风轮动能输出力臂大而不集 中，耗材省；(D可更换的(兼作变桨距用的)中轴座轴承。
图1是张拉式风力机风轮侧面简图。 图2是张拉式风力机风轮的轴向视图。.图3是张拉式风力机风轮中轴座对合式轴承外圈C2的螺旋扭曲 分型立体图。
权利要求
1、一种张拉式风力机风轮，包括分级的叶片、中轴座、锥管、流线型截面的张拉线(带)、半柔性动力牵引带(连杆)、对合面用螺旋扭曲面分型的轴承。
2、 根据权利要求1所述的张拉式风力机风轮，特征是每一叶片 分级，分级处设置中轴座，便于设置张拉线(带)和使变桨距顺利； 中轴座轴承对合面用螺旋扭曲面对合分型面，便于更换。
3、 根据权利要求1或2所述的张拉式风力机风轮，特征是轮毂 前端有锥管，布置张拉线(带)和装风速仪；轮毂的前后张拉线是机 翼型截面，叶片间正三角形张拉线对称的流线型截面。
4、 根据权利要求1或2所述的张拉式风力机风轮，特征是主轴 不转动，只起定芯作用，动力输出可为2处；①在中轴座处设置牵引 带(连杆)；②在正三角形张拉线的中点附近设置牵引带(连杆)。
全文摘要
一种张拉式风力机风轮，叶片分A、B两级，中间设置中轴座C，三个C之间用流线型截面、复合材料带4张拉成正三角形，使各叶片在重力加速度中处于不同势位时，抵消部分不均衡外力；三个中轴座C与轮毂前后端也用类似的张拉合力强化风轮；中轴座C的存在还让变桨距顺利。风能动能输出不再驱动主轴E，而在中轴座C或张拉线4的中点附近设置牵引带驱动塔架上的大齿轮啮合发电机齿轮发电或直接牵引永磁发电机转子发电。优点①有利风轮超大型、质量轻化发展，降低风电成本；②利用材料张力特性，节省材料。
文档编号F03D1/06GK101230834SQ200710164820
公开日2008年7月30日 申请日期2007年12月25日 优先权日2007年12月25日
发明者黄金伦 申请人:黄金伦