专利名称：一种多层风力发电风帆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种风力发电装置的风力发电用风帆，特别涉及一种用于立式风力发 电的竖直式多层风力发电风帆。
背景技术：
风能是一种洁净的能源，在世界能源日趋紧张的今天，风能受到人们越来越多的 关注。风轮是风力发电机的重要部件，风轮的结构是否合理直接关系到风力发电机的运行 效率。目前，常见的风力发电机风轮是由三个或多个叶片组成的螺旋桨式的风轮，风轮和发 电机主体构成发电机机头，其以呈近似垂直的方式安装在风机塔柱上，由于这种结构的风 轮受风面积小，发电机的发电量受到一定制约。为增大受风面积，或使风轮扫掠面总是垂直 于主风向，或提高发电机性能和出于安全性方面的目的等，通常通过加长叶片，设置偏航系 统、液压系统、增速机、翼片、螺距调整机构、整流罩等方式实现，这些主要位于发电机旋转 的机头部分的装置直接造成发电机机头笨重，对于兆瓦级发电机，其重量达到数千吨，风机 叶片半径长达70 80m。这样对风机叶片加工的精度和材料要求都非常高，致使其成本高， 从而直接导致风力发电价高的不足，同时，由于叶片旋转半径大就会造成翼尖速超音速产 生激波和颤动，不但降低了效率，还发出极大噪声而造成噪声污染；另外，由于叶片长、塔身 高，容易出现叶片折断的故障，存在叶片飞出毁物、伤人的安全隐患。为此，本领域的技术人 员也进行过相应改进，并取得了一定效果。中国专利公告号CN201443470U，公告日期2010 年4月28日，发明创造名称“大风帆立旋式风力发电机风轮”，公开了一种立旋式风力发电 机的风轮，它由一个垂直设置的立轴和若干个垂直设置的风帆叶片构成，风帆叶片均布在 立轴上，在叶轮的外面有一个挡控风外壳，由挡控风外壳形成风流通道，风力推动叶片连续 带动立柱旋转，从而实现风力发电的目的。该技术方案虽然解决了现有机翼式风力发电机 制造难度高、最大发电量难以进一步提高的问题，但其本身由于设置了挡控风外壳，不但存 在结构复杂、制造成本高的不足，同时，由于叶片与立柱固定连接，在风流通道中的风帆受 风力推动的同时，其反侧的风帆也会受到部分风力作用而对立柱产生相反方向的推力，造 成风力浪费的不足；另外，由于风帆在竖直方向只设有一组，受现有材料和制造水平限制， 风帆大小及发电量受到一定制约，也会造成风力得不到充分利用。为此，需要进一步改进。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种适用于大型和特大型风力发电 机的风力资源利用充分的风力发电风帆。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。一种多层风力发电风帆，包括风帆基架，风帆基架上转动连接有一与发电机输入 端同轴线连接的风帆轴，风帆轴上连接有数个竖直设置的数个风帆叶片，数个风帆叶片在 风力作用下依次使风帆轴按同一方向连续转动，所述风帆基架包括可支撑在刚性地面上的 底架横梁，底架横梁上方固定连接有支承座，支承座设有与风帆轴外圆柱表面转动配合的通孔，风帆轴转动支撑在支承座上，风帆轴下端露出支承座下端面；所述风帆叶片包括一含 有数个底层风帆叶片的底层风帆叶片组和至少一含有数个上层风帆叶片的上层风帆叶片 组，底层风帆叶片组和上层风帆叶片组在高度方向错位设置，底层风帆叶片活动支撑在刚 性地面上。采用上述方案的一种多层风力发电风帆，其风帆轴作为动力输出轴与风力发电机 的输入端同轴线转动连接，其自身整体重量通过风帆基架支撑在刚性地面上。风帆叶片沿 高度方向可以做成至少两层，单层叶片可充分利用现有制造材料和工艺水平而做的足够 大，利用多层风帆叶片增大风力发电风帆的受风面积，从而可以充分利用风力资源，适用于 兆瓦级的大型和特大型风力发电机用风帆。优选的，所述底层风帆叶片下端设有至少两个底层风帆支柱，底层风帆支柱沿底 层风帆叶片组宽度方向分布，其中两个底层风帆支柱分别设在底层风帆叶片两端，底层风 帆支柱下端固定连接有万向脚轮，底层风帆叶片由万向脚轮支撑在刚性地面上。底层风帆 叶片组的重力由底层风帆支柱承受，底层风帆叶片组重力分布均勻，在使用中底层风帆叶 片组变形小，运动可靠，从而确保底层风帆叶片组使用寿命长。优选的，所述风帆基架还设有中间立柱、固定立柱，固定立柱固定连接在底架横梁 左端，中间立柱固定连接在底架横梁右端，中间立柱左右两侧均设有至少两个倾斜向上的 斜撑，左侧斜撑的顶端固定连接有固定支撑座，固定支撑座设有与固定立柱配合的过孔，固 定支撑座由过孔与固定立柱固定连接；所述支承座设有至少两个，支承座分别固定连接在 中间立柱两个右侧斜撑的顶端；所述固定立柱上同轴转动连接有第一链轮和第二链轮，第 一链轮位于第二链轮下方，第一链轮和第二链轮之间具有设定距离，第二链轮和第一链轮 分别转动支撑在风帆基架左侧的固定支撑座上；所述风帆轴上固定连接有第三链轮和转动 连接有第四链轮，第三链轮位于第四链轮下方，第三链轮和第四链轮之间的距离与第一链 轮和第二链轮之间的距离相等，第三链轮与第一链轮距刚性地面的垂直高度相同，第三链 轮和第四链轮分别转动支撑在风帆基架右侧支承座上，第四链轮与风帆轴之间连接有使第 四链轮和风帆轴逆向转动的齿轮传动机构，风帆轴同时通过第三链轮、第四链轮和支承座 支撑在风帆基架上；所述第一链轮与第三链轮之间啮合有第一链条，第二链轮和第四链轮 之间啮合有第二链条；第一链条上固定连接有底层风帆横梁，第二链条上固定连接有上层 风帆横梁，上层风帆横梁和底层风帆横梁均在水平方向向外延伸，上层风帆横梁和底层风 帆横梁在水平投影平面内交错分布；所述第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮链齿的 结构参数相同；所述上层风帆叶片组只设有一层，上层风帆叶片组的面积小于底层风帆叶 片组面积，底层风帆叶片组的底层风帆叶片和上层风帆叶片组的上层风帆叶片分别转动连 接在底层风帆横梁和上层风帆横梁远端，底层风帆叶片和上层风帆叶片在受风面迎风时， 其背面分别对应与底层风帆横梁和上层风帆横梁相应的迎风前侧面贴合，当底层风帆横梁 和上层风帆横梁的迎风前侧面处于任意一个相同位置的竖直平面时，两者的迎风前侧面方 向相反；所述底层风帆叶片和上层风帆叶片数量均为3个或者4个。单层风帆叶片具体数量根据现场风力资源、现场场地环境、发电机发电量大小、制 造成本等因素确定，以确保发电机能持续、稳定发电，且制造成本和使用成本低为原则，单 层风帆叶片数量过多，风帆叶片在直线运动段前方受风的风帆叶片会减弱后方风帆叶片的 受风效果，对进一步提高风力资源利用率起到一定的限制作用，且增加了制造成本，因此，单层风帆叶片组的风帆叶片数量以3个或者4个为宜。底层和上层风帆叶片组的相应风帆 叶片在直线段运动持续受风，其受风时间长，进一步确保风力资源利用充分；同时，由于底 层和上层风帆叶片组的运动方向相反，本发明的多层风力发电风帆运动平稳、受力均勻，从 而确保风帆使用安全性和使用寿命长。当底层风帆叶片或者上层风帆叶片分别沿第一链条 或者第二链条的长度方向均勻分布时，可进一步提高发电机的发电稳定性。进一步优选的，所述齿轮传动机构包括第一锥齿盘、第二锥齿盘、齿轮座、至少两 个行星锥齿轮、行星齿轮轴，齿轮座呈杯状结构，第一锥齿盘同轴固定连接在齿轮座的杯状 容腔的底平面上，第一锥齿盘和第二锥齿盘齿高侧相向，第一锥齿盘和第二锥齿盘齿数相 等；所述行星齿轮轴固定连接在齿轮座杯状容腔的侧壁上，行星齿轮轴位于第一锥齿盘和 第二锥齿盘之间，行星锥齿轮同轴转动配合在行星齿轮轴上，行星锥齿轮同时与第一锥齿 盘和第二锥齿盘啮合，行星锥齿轮在齿轮座圆周方向均布；所述第四链轮上端设有容纳齿 轮传动机构的沉孔，齿轮传动机构的齿轮座固定连接在第四链轮沉孔的底平面上；所述第 四链轮、第二锥齿盘、齿轮座和行星齿轮轴的中部均设有用于穿过风帆轴的穿孔，风帆轴在 穿孔中由下向上依次穿过第四链轮底端、齿轮座下端、第一锥齿盘和行星齿轮轴后与第二 锥齿盘同轴固定连接；所述风帆轴还通过齿轮传动机构的第一锥齿盘支撑在第四链轮上。 确保上层风帆叶片组与底层风帆叶片组沿相反方向运动，且结构简单、制造成本低。进一步优选的，所述第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮的数量均为两个， 两个第一链轮、两个第二链轮、两个第三链轮和两个第四链轮的链齿相位角对应相同；所 述两个第一链轮均位于两个第二链轮下方，位于上方的第一链轮与邻近的第二链轮具有设 定距离；两个第三链轮均位于两个第四链轮下方，位于上方的第三链轮与邻近的第四链轮 之间的距离，与位于上方的第一链轮与邻近的第二链轮的设定距离相等，两个第一链轮之 间和两个第三链轮之间设有相等的间距，两个第二链轮之间和两个第四链轮之间设有的间 距；位于下方的第一链轮与位于下方的第三链轮距刚性地面的垂直距离相等，位于下方的 第二链轮与位于下方的第四链轮距刚性地面的垂直距离相等；所述第一链条和第二链条的 数量均为两根；所述底层风帆横梁的数量与第一链条和底层风帆叶片组的风帆叶片数量相 适应，位于上方第一链条和下方第一链条的底层风帆横梁两两对应，对应的两个底层风帆 横梁在水平投影面内重叠，对应的两个底层风帆横梁之间固定连接有横梁立柱，横梁立柱 位于底层风帆横梁靠近风帆轴的近端，横梁立柱下端连接有万向脚轮，万向脚轮支撑在刚 性地面上，底层风帆叶片组同时转动连接在两个底层风帆横梁上；所述上层风帆横梁的数 量与第二链条和上层风帆叶片组的风帆叶片数量相适应，位于上方第二链条和下方第二链 条的上层风帆横梁两两对应，对应的两个底层风帆横梁在水平投影面内重叠，对应的两个 上层风帆横梁之间连接有上横梁柱，上横梁柱位于上层风帆横梁靠近风帆轴的近端，上层 风帆叶片组同时转动连接在两个上层风帆横梁上；所述支承座和固定支撑座均设有四个， 四个支承座分别位于两个第三链轮和两个第四链轮下端，四个固定支撑座分别位于两个第 一链轮和两个第二链轮下端；所述风帆基架的中间立柱左右两侧均分别固定连接有四个倾 斜向上的斜撑，斜撑的另一端分别与四个支承座和四个固定支撑座固定连接。两个底层风 帆横梁和横梁立柱及两个上层风帆横梁和上横梁柱分别构成位于水平位置且开口朝外的 两个U框架，两个U框架在上下方分别支承在底层风帆叶片组和上层风帆叶片组的风帆叶 片上下部，当风帆叶片具有足够高度时，对风帆叶片有足够的支撑强度，确保风帆叶片工作正常，适用于大型风力发电机的风帆叶片。同时，每个链轮下方均设有支撑座，确保链轮工 作正常，进而确保本发明的风帆工作正常；另外，横梁立柱下端连接有万向脚轮，确保两个 底层风帆横梁活动支撑在刚性地面上，进一步确保本发明的风帆工作正常，使用寿命长。优选的，所述风帆基架的底架横梁上设有数个滚轮，滚轮沿底架横梁轴向分布，滚 轮与底架横梁同轴转动连接；所述支承座与中间立柱之间设有第一水平横撑，第一水平横 撑的数量与支承座数量相等，第一水平横撑的两端分别与支承座和中间立柱固定连接；所 述固定支撑座与中间立柱之间设有第二水平横撑，第二水平横撑的数量与固定支撑座数量 相等，第二水平横撑的两端分别与固定支撑座和中间立柱固定连接。风帆基架设有数个滚 轮，风帆基架可通过滚轮转动，在风力的方向改变时，风帆基架可按风向变化而绕风帆轴旋 转轴线进行自适应性调整，确保风帆叶片组的有效受风面积最大，进一步确保充分利用风 力资源、且结构简单。优选的，所述支承座上端设有端面轴承，支承座内还设有支座滚针轴承，支座滚针 轴承位于风帆轴外周，风帆轴通过支座滚针轴承与支承座同轴转动连接；所述端面轴承分 别位于第三链轮、第四链轮下方，第三链轮和第四链轮分别通过端面轴承转动支撑在支承 座上。确保风帆轴、第三链轮和第四链轮转动摩擦系数小、转动灵活、机械效率高，进而确保 风力资源利用充分。所述固定支撑座上端设有第二端面轴承，第二端面轴承分别位于第一链轮或者第 三链轮下方，第一链轮和第二链轮分别通过第二端面轴承转动支撑在固定支撑座上；所述 第一链轮和第二链轮结构相同，第一链轮和第二链轮均内设有链轮滚针轴承，链轮滚针轴 承位于固定立柱外周，第一链轮和第二链轮分别通过链轮滚针轴承与固定立柱固定连接。 确保第三链轮和第四链轮转动摩擦系数小、转动灵活、机械效率高，进而确保风力资源利用 充分。进一步优选的，所述底层风帆叶片组的底层风帆叶片由底层第一风帆叶片和底层 第二风帆叶片组成，底层第一风帆叶片转动连接在底层风帆横梁远端，底层第二风帆叶片 转动连接在底层风帆横梁中部，底层第一风帆叶片和底层第二风帆叶片结构相同，底层第 一风帆叶片的面积小于底层第二风帆叶片面积；所述底层第一风帆叶片和底层第二风帆叶 片呈相同的板框结构，包括风帆框架、帆板，帆板固定连接在风帆框架上；风帆框架包括设 在两侧的框架立柱和固定连接在框架立柱之间的框架横梁，设在右侧的框架立柱外周固定 接有两个套管，两个套管分别与风帆轴的两个底层风帆横梁位置相适应，套管上固定连接 有U形叉，U形叉的两侧壁内端面之间的距离大于底层风帆横梁高度，U形叉的U形槽的上 侧壁上设有与右侧框架立柱间隙配合的通孔，U形叉的U形槽的上侧壁上设有与套管的外 周表面相适应的过孔；所述两个底层风帆横梁设有过孔，两个底层风帆横梁的过孔同轴线， 过孔与框架立柱上的套管间隙配合，底层风帆横梁的一部分位于U形叉的U形槽内，底层风 帆横梁与U形叉之间还连接有风帆轴承，风帆框架通过U形叉和风帆轴承分别与两个底层 风帆横梁转动连接；所述风帆框架还设有至少一个框架中立柱，框架中立柱分别与风帆框 架上的所有框架横梁固定连接，所述底层风帆支柱固定连接在风帆框架下端面上，底层风 帆支柱设有三个，其中两个底层风帆支柱分别与框架立柱同轴线，另一个底层风帆支柱与 框架中立柱同轴线；所述风帆框架还设有框架斜撑，框架斜撑固定连接在风帆框架的框架 横梁之间，框架斜撑与框架中立柱和位于风帆框架中部的框架横梁形成米字形骨架；所述风帆轴承由上轴承和下轴承组成；上轴承设有轴承滚道，轴承滚道嵌在两个底层风帆横梁 上端，轴承滚道设有数个钢球，钢球上部设有使各钢球保持设定距离的保持架，保持架的上 端面低于钢球顶面，钢球顶面支撑有钢垫板，钢垫板嵌在U形叉的U形上臂内侧；所述下轴 承设有下轴承滚道，下轴承滚道嵌在U形叉的U形下臂内侧，下轴承滚道内设有钢珠，钢珠 上部设有使各钢球保持设定距离的钢球保持架，钢球保持架的上端面低于钢珠顶面，钢珠 顶面支撑有垫板，垫板嵌在底层风帆横梁下端；所述万向脚轮包括承重钢球、上球座、下球 座，上球座和下球座均设有内球面，上球座和下球座的内球面同球心，上球座和下球座通过 螺栓固定连接，上球座的内球面是完整半球面，上球座的内球面半径大于承重钢球半径，上 球座的内球面内均布有数个小钢珠，上球座通过小钢珠与承重钢球同球心滚动连接；所述 下球座的内球面是半球面的一部分，下球座的高度小于承重钢球半径，下球座内球面的半 径与承重钢球半径相适应，下球座通过其内球面与承重钢球转动连接；所述上球座上部还 固定连接有过渡盘，万向脚轮通过过渡盘分别与底层风帆支柱或者横梁立柱的下端固定连 接；所述上层风帆叶片组的上层风帆叶片由上层第一风帆叶片和上层第二风帆叶片组成， 上层第一风帆叶片转动连接在上层风帆横梁远端，上层第二风帆叶片转动连接在上层风帆 横梁中部，上层第一风帆叶片的面积小于上层第二风帆叶片面积；所述上层第一风帆叶片 和上层第二风帆叶片与前述的底层第一风帆叶片或者底层第二风帆叶片的结构相同；所述 上层风帆横梁设有过孔，两个上层风帆横梁的过孔同轴线，过孔与框架立柱上的套管间隙 配合，上层风帆横梁的一部分位于U形叉的U形槽内，上层风帆横梁与U形叉之间还连接有 上层风帆叶片端面轴承，上层帆叶片端面轴承结构与风帆轴承的上轴承结构相同；风帆框 架通过U形叉和上层风帆叶片端面轴承分别与两个上层风帆横梁转动连接。风帆叶片可以 由一个或者多个组成，以适用大、中、小型风力发电机，其具体组成数量应根据发电量要求、 制作风帆叶片的材料、风力条件等因素确定；通常情况下由两个风帆叶片组成即可，面积大 的第二风帆叶片风阻大，设在横梁近端，以确保使用安全；同时，底层第一风帆叶片和底层 第二风帆叶片由一个框架中立柱和两个底层风帆支柱支撑，底层第一风帆叶片和底层第二 风帆叶片重力分布均勻，变形小，自转运动可靠，使用寿命长；锥形管具有重量轻、中心低的 优点；套管内锥通过风帆立柱外锥面形成紧密连接，其连接牢固，防松作用效果好，使用寿 命长；上轴承和下轴承的组合结构，即使在底层风帆横梁远端产生微量下弯时，底层风帆横 梁不与底层第一风帆叶片和底层第二风帆叶片卡死，进一步确保底层第一风帆叶片和底层 第二风帆叶片自转可靠，故障率低、使用寿命长；万向脚轮承重能力强，转动自如，风帆运动 阻力小，机械效率高，进一步确保风力利用充分。所述第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮均由链轮本体和耐磨壳体构成，链 轮本体结构分别与第一链轮、第二链轮、第三链轮和第四链轮的本体结构相适应，耐磨壳体 包裹在链轮本体外周，耐磨壳体与链轮本体由螺钉固定连接；所述风帆轴和固定立柱顶端 设有避雷针。链轮的易磨损部位采用耐磨材料和可更换的结构，以及在风帆轴和固定立柱 顶端设置避雷针，可确保风帆使用寿命长和使用安全，同时，使用成本低。本发明的主要运动过程是，当底层风帆叶片的受风面处于迎风临界点时，此时，底 层风帆叶片位于第三链轮处，其受风面与风向夹角a为0°，底层风帆叶片背面与底层风帆 横梁前端面夹角β为0°，底层风帆叶片在风力作用下转动推动第三链轮旋转及风帆轴转 动，其受风面与风向夹角a为逐渐增大至90°，并随第一链条一起直线移动，当运动至第一链轮处后并随第一链轮转动，底层风帆叶片与风向夹角a从90°逐渐增大至180°，此时， 底层风帆叶片处于背风临界点；在底层风帆叶片位于迎风临界点和背风临界点之间，底层 风帆叶片背面始终贴合在底层风帆横梁的前侧面上，底层风帆叶片通过底层风帆横梁、第 一链条、第三链轮带动风帆轴绕发电机输入轴轴线转动，数个风帆叶片依次按上述过程受 风，持续带动风帆轴旋转，实现风力发电目的。当底层风帆叶片在第一链轮处转过背风临界 点时，底层风帆叶片逐渐开始背面迎风并在风力作用下，随底层风帆横梁公转的同时，绕其 与底层风帆横梁连接的转动轴线自转，而底层风帆叶片的受风面与风向夹角a在摩擦阻力 作用逐渐增大至大于180° ；当底层风帆叶片随第一链轮旋转至设定角度时，底层风帆叶片 在风力作用下克服摩擦阻力，其受风面与风向夹角a又会逐渐减小至0° ；同时，底层风帆 叶片背面与底层风帆横梁前侧面的夹角β逐渐增大至大于90° ；底层风帆叶片随第一链 轮旋转继续旋转至底层风帆横梁垂直于风向时，风帆叶片背面与底层风帆横梁前侧面的夹 角β减小至90°，底层风帆叶片保持该状态持续随第一链条运动直线运动至第三链轮后， 底层风帆叶片及底层风帆横梁随第三链轮旋转，底层风帆叶片背面与底层风帆横梁前侧面 的夹角β从90°逐渐减小至0°，此时，底层风帆叶片的回到迎风临界点，至此完成一个运 动循环。由于上层风帆叶片组的上层风帆叶片方向与底层风帆叶片组的底层风帆叶片方 向相反，当底层风帆横梁和上层风帆横梁的迎风前侧面处于任意一个相同位置的竖直平面 时，即上层风帆叶片组的上层风帆叶片方向与底层风帆叶片组的底层风帆叶片处于任意一 个相同位置的竖直平面时，上层风帆叶片的受风或者背风状态与底层风帆叶片的受风或者 背风状态相反，上层风帆叶片组通过上层风帆横梁、第二链轮、第二链条、第四链轮和使第 四链轮和风帆轴逆向转动的齿轮传动机构，与底层风帆叶片一起持续带动风帆轴绕发电机 输入轴轴线转动，从而带动风帆轴和发电机输入轴转动，实现风力发电目的。同时，底层或 者风帆叶片在处于背风状态时，仅仅只有底层风帆横梁或者上层风帆横梁的侧面、以及底 层或者上层风帆叶片的侧面和横梁立柱或者上横梁柱受风而形成极小的风阻，对风帆叶片 迎风面受风形成转动力矩影响极小，从而最大限度的利用了风力。本发明与现有技术相比的有益效果是，风力资源、现有材料和制造工艺利用充分， 且结构简单、机械效率高、使用安全、寿命长，适用于兆瓦级的大型和特大型风力发电机，。
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施 例范围之中。图1是本发明实施例1的结构示意轴测图；图2是本发明实施例1的结构示意主视图；图3是本发明图2的右视图；图4是本发明图2的俯视图；图5是本发明图2中的A部放大图；图6是本发明图2中的B部放大图；图7是本发明图2中的C部放大图；图8是本发明图2中的D部放大图；图9是本发明图2中的E部放大图10是本发明图2中的F部放大图11是本发明中各链轮的通用结构示意轴测图12是本发明图2中的G部放大图13是本发明中风帆框架的通用结构示意轴测图
图14是本发明图2中的H部放大图15是本发明图14中的M-M剖视图16是本发明图3中的K部放大图17是本发明图16中的N-N剖视图18是本发明图3中的L部放大图19是本发明图18中的P-P剖视图20是本发明实施例2的结构示意俯视图。
具体实施例方式实施例1参见图1、图2、图3、图4，一种多层风力发电风帆，包括风帆基架，风帆 基架上转动连接有一与发电机输入端同轴线连接的风帆轴1，风帆轴1上连接有数个竖直 设置的数个风帆叶片，数个风帆叶片在风力作用下依次使风帆轴1按同一方向连续转动， 所述风帆基架包括可支撑在刚性地面上的底架横梁2，底架横梁2上方固定连接有支承座 3，支承座3设有与风帆轴1外圆柱表面转动配合的通孔，风帆轴1转动支撑在支承座3上， 风帆轴1下端露出支承座3下端面；所述风帆叶片包括一含有数个底层风帆叶片的底层风 帆叶片组4和至少一含有数个上层风帆叶片的上层风帆叶片组5，底层风帆叶片组4和上层 风帆叶片组5在高度方向错位设置，底层风帆叶片活动支撑在刚性地面上。所述底层风帆叶片下端设有至少两个底层风帆支柱32，底层风帆支柱32沿底层 风帆叶片宽度方向分布，其中两个底层风帆支柱32分别设在底层风帆叶片两端，底层风帆 支柱32下端固定连接有万向脚轮26，底层风帆叶片由万向脚轮26支撑在刚性地面上。参见图1、图2、图3、图4、图8、图9，所述风帆基架还设有中间立柱21、固定立柱 6，固定立柱6固定连接在底架横梁2左端，中间立柱21固定连接在底架横梁2右端，中间 立柱21左右两侧均设有至少两个倾斜向上的斜撑23，左侧斜撑23的顶端固定连接有固定 支撑座24，固定支撑座24设有与固定立柱6配合的过孔，固定支撑座24由过孔与固定立 柱6固定连接；所述支承座3设有至少两个，支承座3分别固定连接在中间立柱21两个右 侧斜撑23的顶端；所述固定立柱6上同轴转动连接有第一链轮7和第二链轮8，第一链轮 7位于第二链轮8下方，第一链轮7和第二链轮8之间具有设定距离，第二链轮8和第一链 轮7分别转动支撑在风帆基架左侧的固定支撑座24上；所述风帆轴1上固定连接有第三链 轮9和转动连接有第四链轮10，第三链轮9位于第四链轮10下方，第三链轮9和第四链轮 10之间的距离与第一链轮7和第二链轮8之间的距离相等，第三链轮9与第一链轮7距刚 性地面的垂直高度相同，第三链轮9和第四链轮10分别转动支撑在风帆基架右侧支承座3 上，第四链轮10与风帆轴1之间连接有使第四链轮10和风帆轴1逆向转动的齿轮传动机 构，风帆轴1同时通过第三链轮9、第四链轮10和支承座3支撑在风帆基架上；所述第一链 轮7与第三链轮9之间啮合有第一链条11，第二链轮8和第四链轮10之间啮合有第二链 条12 ；第一链条11上固定连接有底层风帆横梁13，第二链条12上固定连接有上层风帆横梁14，上层风帆横梁14和底层风帆横梁13均在水平方向向外延伸，上层风帆横梁14和底 层风帆横梁13在水平投影平面内交错分布，上层风帆横梁14和底层风帆横梁13的数量分 别与上层风帆叶片和底层风帆叶片数量相等，且分别沿第一链条11和第二链条12长度方 向均布；所述第一链轮7、第二链轮8、第三链轮9和第四链轮10链齿的结构参数相同；所 述上层风帆叶片组5只设有一层，上层风帆叶片组5的面积小于底层风帆叶片组4面积，底 层风帆叶片组4的底层风帆叶片和上层风帆叶片组5的上层风帆叶片分别转动连接在底层 风帆横梁13和上层风帆横梁14远端，底层风帆叶片和上层风帆叶片在受风面迎风时，其背 面分别对应与底层风帆横梁13和上层风帆横梁14相应的迎风前侧面贴合，当底层风帆横 梁13和上层风帆横梁14的迎风前侧面处于任意一个相同位置的竖直平面时，两者的迎风 前侧面方向相反。参见图5，所述齿轮传动机构包括第一锥齿盘15、第二锥齿盘16、齿轮座17、四个 行星锥齿轮18、行星齿轮轴19，齿轮座17呈杯状结构，第一锥齿盘15同轴固定连接在齿轮 座17的杯状容腔的底平面上，第一锥齿盘15和第二锥齿盘16齿高侧相向，第一锥齿盘15 和第二锥齿盘16齿数相等；所述行星齿轮轴19为十字轴结构，行星齿轮轴19固定连接在 齿轮座17的杯状容腔侧壁上，行星齿轮轴19位于第一锥齿盘15和第二锥齿盘16之间，行 星锥齿轮18同轴转动配合在行星齿轮轴19上，行星锥齿轮18同时与第一锥齿盘15和第 二锥齿盘16啮合，行星锥齿轮18在齿轮座17圆周方向均布；所述第四链轮10上端设有容 纳齿轮传动机构的沉孔，齿轮传动机构的齿轮座17固定连接在第四链轮10沉孔的底平面 上；所述第四链轮10、第二锥齿盘16、齿轮座17和行星齿轮轴19的中部均设有用于穿过风 帆轴1的穿孔20，风帆轴1在穿孔20中由下向上依次穿过第四链轮10底端、齿轮座17下 端、第一锥齿盘15和行星齿轮轴19后与第二锥齿盘16同轴固定连接；所述风帆轴1还通 过齿轮传动机构的第一锥齿盘15支撑在第四链轮10上。参见图1、图2、图3、图4、图10，所述第一链轮7、第二链轮8、第三链轮9和第四链 轮10的数量均为两个，两个第一链轮7、两个第二链轮8、两个第三链轮9和两个第四链轮 10的链齿相位角对应相同；所述两个第一链轮7均位于两个第二链轮8下方，位于上方的 第一链轮7与邻近的第二链轮8具有设定距离；两个第三链轮9均位于两个第四链轮10下 方，位于上方的第三链轮9与邻近的第四链轮10之间的距离，与位于上方的第一链轮7与 邻近的第二链轮8的设定距离相等，两个第一链轮7之间和两个第三链轮9之间设有相等 的间距，两个第二链轮8之间和两个第四链轮10之间设有的间距；位于下方的第一链轮7 与位于下方的第三链轮9距刚性地面的垂直距离相等，位于下方的第二链轮8与位于下方 的第四链轮10距刚性地面的垂直距离相等；所述第一链条11和第二链条12的数量均为两 根；所述底层风帆横梁13的数量与第一链条11和底层风帆叶片组4的风帆叶片数量相适 应，位于上方第一链条11和下方第一链条11的底层风帆横梁13两两对应，对应的两个底 层风帆横梁13在水平投影面内重叠，对应的两个底层风帆横梁13之间固定连接有横梁立 柱25，横梁立柱25位于底层风帆横梁13靠近风帆轴1的近端，横梁立柱25下端连接有万 向脚轮26，万向脚轮26支撑在刚性地面上，底层风帆叶片组4同时转动连接在两个底层风 帆横梁13上；所述上层风帆横梁14的数量与第二链条12和上层风帆叶片组5的风帆叶片 数量相适应，位于上方第二链条12和下方第二链条12的上层风帆横梁14两两对应，对应 的两个底层风帆横梁13在水平投影面内重叠，对应的两个上层风帆横梁14之间连接有上横梁柱27，上横梁柱27位于上层风帆横梁14靠近风帆轴1的近端，上层风帆叶片组5同时 转动连接在两个上层风帆横梁14上；所述支承座3和固定支撑座24均设有四个，四个支承 座3分别位于两个第三链轮9和两个第四链轮10下端，四个固定支撑座24分别位于两个 第一链轮7和两个第二链轮8下端；支承座3和固定支撑座24均设有倾斜向下的连接锥柄 36，连接锥柄36向风帆基架的中间立柱21方向延伸，连接锥柄36通过其外锥面静配合有 斜撑23，斜撑23与中间立柱21固定连接，在连接锥柄36的外锥面与斜撑23的配合段还设 有锁固销37。所述风帆基架的中间立柱21左右两侧均分别固定连接有四个倾斜向上的斜 撑23，斜撑23的另一端分别与四个支承座3和四个固定支撑座24固定连接。参见图1、图2、图3、图4、图10、图12，所述风帆基架的底架横梁2上设有数个滚 轮33，滚轮33沿底架横梁2轴向分布，滚轮33与底架横梁2同轴转动连接，滚轮33与底 架横梁2之间连接有滚动轴承38，相邻滚动轴承38之间设有隔套46 ；所述支承座3与中间 立柱21之间设有第一水平横撑34，第一水平横撑34的数量与支承座3数量相等，第一水 平横撑34的两端分别与支承座3和中间立柱21固定连接；所述支承座3设有朝向中间立 柱21的水平锥柄39，第一水平横撑34 —端设有与水平锥柄39静配合的锥孔，第一水平横 撑34锥孔与支承座3固定连接，在第一水平横撑34与水平锥柄39的配合段还静配合同一 销锁40，锁销40沿径向贯穿第一水平横撑34和水平锥柄39，第一水平横撑34的另一端与 中间立柱21固定连接；所述固定支撑座24与中间立柱21之间设有第二水平横撑35，第二 水平横撑35的数量与固定支撑座24数量相等，第二水平横撑35的两端分别与固定支撑座 24和中间立柱21固定连接，第二水平横撑35与固定支撑座24的连接方式与第一水平横撑 34与支承座3的连接方式相同。参见图5、图7，所述支承座3上端设有端面轴承28，端面轴承28包括环形滚道 282、轴承上垫圈283、数个滚动钢球281，环形滚道282嵌在支承座3上部，滚动钢球281均 布在环形滚道282中，轴承上垫圈283支撑在，滚动钢球281上，轴承上垫圈283固定连接 在第三链轮9、第四链轮10下端面上，滚动钢球281上部还连接有使相邻滚动钢球281之 间保持设定距离的钢球保持架284，钢球保持架284位于轴承上垫圈283下方；支承座3内 还设有支座滚针轴承29，支座滚针轴承29位于风帆轴1外周，风帆轴1通过支座滚针轴承 29与支承座3同轴转动连接；支座滚针轴承29包括轴承外圈292、轴承内圈293、数个滚针 291，轴承内圈293静配合在风帆轴1外周，轴承内圈293嵌在支承座3内，滚针291均布在 轴承外圈292和轴承内圈293之间，滚针291同时与轴承外圈292和轴承内圈293滚动连 接，滚针291上还连接有使相邻滚针291保持设定距离的滚针保持架，滚针保持架下端支承 在支承座3设有的容纳支座滚针轴承29的孔的下端面上，支承座3下端还固定连接有防尘 盖294 ；所述端面轴承28分别位于第三链轮9、第四链轮10下方，第三链轮9和第四链轮10 分别通过端面轴承28转动支撑在支承座3上。参见图6，所述固定支撑座24上端设有第二端面轴承30，第二端面轴承30分别位 于第一链轮7或者第三链轮9下方，第一链轮7和第二链轮8分别通过第二端面轴承30转 动支撑在固定支撑座24上；第二端面轴承30包括第二环形滚道302、第二环形垫圈303、数 个第二钢球301，第二环形滚道302嵌在固定支撑座24上部，第二钢球301均布在第二环形 滚道302内，第二环形垫圈303支承在第二钢球301上，第二环形垫圈303分别与第一链轮 7或者第二链轮8的下端面固定连接；所述第一链轮7和第二链轮8结构相同，第一链轮7和第二链轮8均内设有链轮滚针轴承31，链轮滚针轴承31位于固定立柱6外周，第一链轮 7和第二链轮8分别通过链轮滚针轴承31与固定立柱6固定连接；所述链轮滚针轴承31 包括链轮滚针内圈312、链轮滚针外圈313、数个链轮滚针311，链轮滚针内圈312静配合在 固定立柱6外周，链轮滚针内圈312嵌在第一链轮7或者第二链轮8内，数个链轮滚针311 均布在链轮滚针内圈312和链轮滚针外圈313之间，链轮滚针311同时与链轮滚针内圈312 和链轮滚针外圈313滚动连接，链轮滚针311上还连接有使相邻链轮滚针311保持设定距 离的滚针保持架，滚针保持架下端支承在第二端面轴承30的第二环形垫圈303上端面。
参见图4、图13、图14、图15、图16、图17、图18、图19，所述底层风帆叶片组4的底 层风帆叶片由底层第一风帆叶片41和底层第二风帆叶片42组成，底层第一风帆叶片41转 动连接在底层风帆横梁13远端，底层第二风帆叶片42转动连接在底层风帆横梁13中部， 底层第一风帆叶片41和底层第二风帆叶片42结构相同，底层第一风帆叶片41的面积小于 底层第二风帆叶片42面积；所述底层第一风帆叶片41和底层第二风帆叶片42呈相同的板 框结构，包括风帆框架71、帆板72，帆板72固定连接在风帆框架71上；风帆框架71包括设 在两侧的框架立柱711和固定连接在框架立柱711之间的框架横梁712，设在右侧的框架立 柱711外周固定接有两个套管713，两个套管713分别与风帆轴1的两个底层风帆横梁13 位置相适应，套管713上固定连接有U形叉714，U形叉714的两侧壁内端面之间的距离大 于底层风帆横梁13高度，U形叉714的U形槽的上侧壁上设有与右侧框架立柱711间隙配 合的通孔，U形叉714的U形槽的上侧壁上设有与套管713的外周表面相适应的过孔；所述 两个底层风帆横梁13设有过孔13a，两个底层风帆横梁13的过孔13a同轴线，过孔13a与 框架立柱711上的套管713间隙配合，底层风帆横梁13的一部分位于U形叉714的U形槽 内，底层风帆横梁13与U形叉714之间还连接有风帆轴承，风帆框架71通过U形叉714和 风帆轴承分别与两个底层风帆横梁13转动连接；所述风帆框架71还设有一个框架中立柱 715，框架中立柱715分别与风帆框架71上的所有框架横梁712固定连接，所述底层风帆支 柱32固定连接在风帆框架71下端面上，底层风帆支柱32设有三个，其中两个底层风帆支 柱32分别与框架立柱711同轴线，另一个底层风帆支柱32与框架中立柱715同轴线；所述 风帆框架71左侧的框架立柱711上设有弯曲段711a，避免底层第一风帆叶片41在受风面 迎风时与第二风帆叶片42的U形叉714产生干涉，确保第一风帆叶片41的有效面积最大 和第二风帆叶片42在受风面迎风时，风帆框架71左侧的框架立柱711与横梁立柱25沿轴 线贴合良好，确保第二风帆叶片42具有足够的支撑强度。所述风帆框架71还设有框架斜 撑716，框架斜撑716固定连接在风帆框架71的框架横梁712之间，框架斜撑716与框架 中立柱715和位于风帆框架71中部的框架横梁712形成米字形骨架；所述框架立柱711为 锥形管状结构，套管713为等壁厚的内外锥度管，套管713的内锥孔与框架立柱711相应部 位的外锥面紧配合，在套管713和框架立柱711之间横贯有固定销73，在底层风帆横梁13 上设有的过孔13a为与套管713外锥面相适应的锥孔，U形叉714设有的通孔为与框架立 柱711相应部位锥面相适应的锥孔。所述风帆轴承由上轴承81和下轴承82组成；上轴承 81设有轴承滚道811，轴承滚道811嵌在两个底层风帆横梁13上端，轴承滚道811设有数 个钢球812，钢球812上部设有使各钢球812保持设定距离的保持架813，保持架813的上 端面低于钢球812顶面，钢球812顶面支撑有钢垫板814，钢垫板814嵌在U形叉714的U 形上臂内侧；所述下轴承82设有下轴承滚道821，下轴承滚道821嵌在U形叉714的U形下臂内侧，下轴承滚道821内设有钢珠822，钢珠822上部设有使各钢球812保持设定距离 的钢球保持架823，钢球保持架823的上端面低于钢珠822顶面，钢珠822顶面支撑有垫板 824，垫板824嵌在底层风帆横梁13下端；所述万向脚轮26包括承重钢球261、上球座262、 下球座263，上球座262和下球座263均设有内球面，上球座262和下球座263的内球面同 球心，上球座262和下球座263通过螺栓固定连接，上球座262的内球面是完整半球面，上 球座262的内球面半径大于承重钢球261半径，上球座262的内球面内均布有数个小钢珠 264，上球座262通过小钢珠264与承重钢球261同球心滚动连接；所述下球座263的内球 面是半球面的一部分，下球座263的高度小于承重钢球261半径，下球座263内球面的半径 与承重钢球261半径相适应，下球座263通过其内球面与承重钢球261转动连接；所述上 球座262上部还固定连接有过渡盘265，万向脚轮26通过过渡盘265分别与底层风帆支柱 32或者横梁立柱25的下端固定连接；所述上层风帆叶片组5的上层风帆叶片由上层第一 风帆叶片51和上层第二风帆叶片52组成，上层第一风帆叶片51转动连接在上层风帆横梁 14远端，上层第二风帆叶片52转动连接在上层风帆横梁14中部，上层第一风帆叶片51的 面积小于上层第二风帆叶片52面积；所述上层第一风帆叶片51和上层第二风帆叶片52与 前述的底层第一风帆叶片41或者底层第二风帆叶片42的结构相同；所述上层风帆横梁14 设有过孔14a，两个上层风帆横梁14的过孔14a同轴线，过孔14a与框架立柱711上的套 管713间隙配合，上层风帆横梁14的一部分位于U形叉714的U形槽内，上层风帆横梁14 与U形叉714之间还连接有上层风帆叶片端面轴承，上层风帆叶片端面轴承结构与风帆轴 承的上轴承81结构相同；风帆框架71通过U形叉714和上层风帆叶片端面轴承分别与两 个上层风帆横梁14转动连接。参见图1、图2、图11，所述第一链轮7、第二链轮8、第三链轮9和第四链轮10均由 链轮本体93和耐磨壳体92构成，链轮本体93结构分别与第一链轮7、第二链轮8、第三链 轮9和第四链轮10的本体结构相适应，耐磨壳体92包裹在链轮本体93外周，耐磨壳体92 与链轮本体93由螺钉固定连接；所述风帆轴1和固定立柱6顶端设有避雷针91。实施例2参见图20，所述底层风帆叶片和上层风帆叶片数量均为4个，4个底层 风帆叶片和上层风帆叶片分别沿第一链条11和第二链条12的长度方向均勻分布。本实施例的其余结构与实施例1相同，在此不再赘述。以上虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以 意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改，这些修改和变化应理解为是在本发 明的范围和意图之内的。
权利要求
一种多层风力发电风帆，包括风帆基架，风帆基架上转动连接有一与发电机输入端同轴线连接的风帆轴(1)，风帆轴(1)上连接有数个竖直设置的数个风帆叶片，数个风帆叶片在风力作用下依次使风帆轴(1)按同一方向连续转动，其特征在于所述风帆基架包括可支撑在刚性地面上的底架横梁(2)，底架横梁(2)上方固定连接有支承座(3)，支承座(3)设有与风帆轴(1)外圆柱表面转动配合的通孔，风帆轴(1)转动支撑在支承座(3)上，风帆轴(1)下端露出支承座(3)下端面；所述风帆叶片包括一含有数个底层风帆叶片的底层风帆叶片组(4)和至少一含有数个上层风帆叶片的上层风帆叶片组(5)，底层风帆叶片组(4)和上层风帆叶片组(5)在高度方向错位设置，底层风帆叶片活动支撑在刚性地面上。
2.根据权利要求1所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述底层风帆叶片下 端设有至少两个底层风帆支柱(32)，底层风帆支柱(32)沿底层风帆叶片组(4)宽度方向分 布，其中两个底层风帆支柱(32)分别设在底层风帆叶片两端，底层风帆支柱(32)下端固定 连接有万向脚轮(26)，底层风帆叶片由万向脚轮(26)支撑在刚性地面上。
3.根据权利要求1或2所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述风帆基架还 设有中间立柱(21)、固定立柱(6)，固定立柱(6)固定连接在底架横梁(2)左端，中间立柱 (21)固定连接在底架横梁(2)右端，中间立柱(21)左右两侧均设有至少两个倾斜向上的斜 撑(23)，左侧斜撑(23)的顶端固定连接有固定支撑座(24)，固定支撑座(24)设有与固定 立柱(6)配合的过孔，固定支撑座(24)由过孔与固定立柱(6)固定连接；所述支承座(3) 设有至少两个，支承座(3)分别固定连接在中间立柱(21)两个右侧斜撑(23)的顶端；所 述固定立柱(6)上同轴转动连接有第一链轮(7)和第二链轮(8)，第一链轮(7)位于第二 链轮(8)下方，第一链轮(7)和第二链轮(8)之间具有设定距离，第二链轮(8)和第一链轮 (7)分别转动支撑在风帆基架左侧的固定支撑座(24)上；所述风帆轴(1)上固定连接有第 三链轮(9)和转动连接有第四链轮(10)，第三链轮(9)位于第四链轮(10)下方，第三链轮(9)和第四链轮(10)之间的距离与第一链轮(7)和第二链轮(8)之间的距离相等，第三链 轮(9)与第一链轮(7)距刚性地面的垂直高度相同，第三链轮(9)和第四链轮(10)分别转 动支撑在风帆基架右侧支承座(3)上，第四链轮(10)与风帆轴(1)之间连接有使第四链轮(10)和风帆轴(1)逆向转动的齿轮传动机构，风帆轴(1)同时通过第三链轮(9)、第四链轮 (10)和支承座(3)支撑在风帆基架上；所述第一链轮(7)与第三链轮(9)之间啮合有第一 链条(11)，第二链轮(8)和第四链轮(10)之间啮合有第二链条(12)；第一链条(11)上固 定连接有底层风帆横梁(13)，第二链条(12)上固定连接有上层风帆横梁(14)，上层风帆横 梁(14)和底层风帆横梁(13)均在水平方向向外延伸，上层风帆横梁(14)和底层风帆横梁 (13)在水平投影平面内交错分布，上层风帆横梁(14)和底层风帆横梁(13)数量分别与上 层风帆叶片组(5)的上层风帆叶片和底层风帆叶片组(4)底层风帆叶片数量相等；所述第 一链轮(7)、第二链轮(8)、第三链轮(9)和第四链轮(10)链齿的结构参数相同；所述上层 风帆叶片组(5)只设有一层，上层风帆叶片组(5)的面积小于底层风帆叶片组(4)面积，底 层风帆叶片组(4)的底层风帆叶片和上层风帆叶片组(5)的上层风帆叶片分别转动连接在 底层风帆横梁(13)和上层风帆横梁(14)远端，底层风帆叶片和上层风帆叶片在受风面迎 风时，其背面分别对应与底层风帆横梁(13)和上层风帆横梁(14)相应的迎风前侧面贴合， 当底层风帆横梁(13)和上层风帆横梁(14)的迎风前侧面处于任意一个相同位置的竖直平 面时，两者的迎风前侧面方向相反；所述底层风帆叶片和上层风帆叶片数量均为3个或者4个。
4.根据权利要求3所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述齿轮传动机构包 括第一锥齿盘(15)、第二锥齿盘(16)、齿轮座(17)、至少两个行星锥齿轮(18)、行星齿轮轴 (19)，齿轮座(17)呈杯状结构，第一锥齿盘(15)同轴固定连接在齿轮座(17)的杯状容腔 的底平面上，第一锥齿盘(15)和第二锥齿盘(16)齿高侧相向，第一锥齿盘(15)和第二锥 齿盘(16)齿数相等；所述行星齿轮轴(19)固定连接在齿轮座(17)杯状容腔的侧壁上，行 星齿轮轴(19)位于第一锥齿盘(15)和第二锥齿盘(16)之间，行星锥齿轮(18)同轴转动配 合在行星齿轮轴(19)上，行星锥齿轮(18)同时与第一锥齿盘(15)和第二锥齿盘(16)啮 合，行星锥齿轮(18)在齿轮座(17)圆周方向均布；所述第四链轮(10)上端设有容纳齿轮 传动机构的沉孔，齿轮传动机构的齿轮座(17)固定连接在第四链轮(10)沉孔的底平面上； 所述第四链轮(10)、第二锥齿盘(16)、齿轮座(17)和行星齿轮轴(19)的中部均设有用于 穿过风帆轴(1)的穿孔(20)，风帆轴(1)在穿孔(20)中由下向上依次穿过第四链轮(10) 底端、齿轮座(17)下端、第一锥齿盘(15)和行星齿轮轴(19)后与第二锥齿盘(16)同轴固 定连接；所述风帆轴(1)还通过齿轮传动机构的第一锥齿盘(15)支撑在第四链轮(10)上。
5.根据权利要求3所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述第一链轮(7)、第 二链轮(8)、第三链轮(9)和第四链轮(10)的数量均为两个，两个第一链轮(7)、两个第二 链轮(8)、两个第三链轮(9)和两个第四链轮(10)的链齿相位角对应相同；所述两个第一 链轮(7)均位于两个第二链轮(8)下方，位于上方的第一链轮(7)与邻近的第二链轮(8)具 有设定距离；两个第三链轮(9)均位于两个第四链轮(10)下方，位于上方的第三链轮(9) 与邻近的第四链轮(10)之间的距离，与位于上方的第一链轮(7)与邻近的第二链轮⑶的 设定距离相等，两个第一链轮(7)之间和两个第三链轮(9)之间设有相等的间距，两个第二 链轮(8)之间和两个第四链轮(10)之间设有的间距；位于下方的第一链轮(7)与位于下方 的第三链轮(9)距刚性地面的垂直距离相等，位于下方的第二链轮(8)与位于下方的第四 链轮(10)距刚性地面的垂直距离相等；所述第一链条(11)和第二链条(12)的数量均为两 根；所述底层风帆横梁(13)的数量与第一链条(11)和底层风帆叶片组(4)的风帆叶片数 量相适应，位于上方第一链条(11)和下方第一链条(11)的底层风帆横梁(13)两两对应， 对应的两个底层风帆横梁(13)在水平投影面内重叠，对应的两个底层风帆横梁(13)之间 固定连接有横梁立柱(25)，横梁立柱(25)位于底层风帆横梁(13)靠近风帆轴(1)的近端， 横梁立柱(25)下端连接有万向脚轮(26)，万向脚轮(26)支撑在刚性地面上，底层风帆叶片 组(4)同时转动连接在两个底层风帆横梁(13)上；所述上层风帆横梁(14)的数量与第二 链条(12)和上层风帆叶片组(5)的风帆叶片数量相适应，位于上方第二链条(12)和下方 第二链条(12)的上层风帆横梁(14)两两对应，对应的两个底层风帆横梁(13)在水平投影 面内重叠，对应的两个上层风帆横梁(14)之间连接有上横梁柱(27)，上横梁柱(27)位于上 层风帆横梁(14)靠近风帆轴(1)的近端，上层风帆叶片组(5)同时转动连接在两个上层风 帆横梁(14)上；所述支承座(3)和固定支撑座(24)均设有四个，四个支承座(3)分别位于 两个第三链轮(9)和两个第四链轮(10)下端，四个固定支撑座(24)分别位于两个第一链 轮(7)和两个第二链轮(8)下端；所述风帆基架的中间立柱(21)左右两侧均分别固定连接 有四个倾斜向上的斜撑(23)，斜撑(23)的另一端分别与四个支承座(3)和四个固定支撑座 (24)固定连接。
6.根据权利要求3所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述风帆基架的底架 横梁(2)上设有数个滚轮(33)，滚轮(33)沿底架横梁(2)轴向分布，滚轮(33)与底架横 梁⑵同轴转动连接；所述支承座⑶与中间立柱(21)之间设有第一水平横撑(34)，第一 水平横撑(34)的数量与支承座(3)数量相等，第一水平横撑(34)的两端分别与支承座(3) 和中间立柱(21)固定连接；所述固定支撑座(24)与中间立柱(21)之间设有第二水平横撑 (35)，第二水平横撑(35)的数量与固定支撑座(24)数量相等，第二水平横撑(35)的两端 分别与固定支撑座(24)和中间立柱(21)固定连接。
7.根据权利要求3所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述支承座(3)上端 设有端面轴承(28)，支承座(3)内还设有支座滚针轴承(29)，支座滚针轴承(29)位于风帆 轴⑴外周，风帆轴⑴通过支座滚针轴承(29)与支承座(3)同轴转动连接；所述端面轴 承(28)分别位于第三链轮(9)、第四链轮(10)下方，第三链轮(9)和第四链轮(10)分别通 过端面轴承(28)转动支撑在支承座(3)上。
8.根据权利要求3所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述固定支撑座(24) 上端设有第二端面轴承(30)，第二端面轴承(30)分别位于第一链轮(7)或者第三链轮(9) 下方，第一链轮(7)和第二链轮(8)分别通过第二端面轴承(30)转动支撑在固定支撑座 (24)上；所述第一链轮(7)和第二链轮(8)结构相同，第一链轮(7)和第二链轮(8)均内 设有链轮滚针轴承(31)，链轮滚针轴承(31)位于固定立柱(6)外周，第一链轮(7)和第二 链轮(8)分别通过链轮滚针轴承(31)与固定立柱(6)固定连接。
9.根据权利要求5所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述底层风帆叶片组 (4)的底层风帆叶片由底层第一风帆叶片(41)和底层第二风帆叶片(42)组成，底层第一 风帆叶片(41)转动连接在底层风帆横梁(13)远端，底层第二风帆叶片(42)转动连接在底 层风帆横梁(13)中部，底层第一风帆叶片(41)和底层第二风帆叶片(42)结构相同，底层 第一风帆叶片(41)的面积小于底层第二风帆叶片(42)面积；所述底层第一风帆叶片(41) 和底层第二风帆叶片(42)呈相同的板框结构，包括风帆框架(71)、帆板(72)，帆板(72)固 定连接在风帆框架(71)上；风帆框架(71)包括设在两侧的框架立柱(711)和固定连接在 框架立柱(711)之间的框架横梁(712)，设在右侧的框架立柱(711)外周固定接有两个套 管(713)，两个套管(713)分别与风帆轴(1)的两个底层风帆横梁(13)位置相适应，套管 (713)上固定连接有U形叉(714)，U形叉(714)的两侧壁内端面之间的距离大于底层风帆 横梁(13)高度，U形叉(714)的U形槽的上侧壁上设有与右侧框架立柱(711)间隙配合的 通孔，U形叉(714)的U形槽的上侧壁上设有与套管(713)的外周表面相适应的过孔；所述 两个底层风帆横梁(13)设有过孔(13a)，两个底层风帆横梁(13)的过孔(13a)同轴线，过 孔(13a)与框架立柱(711)上的套管(713)间隙配合，底层风帆横梁(13)的一部分位于U 形叉(714)的U形槽内，底层风帆横梁(13)与U形叉(714)之间还连接有风帆轴承，风帆 框架(71)通过U形叉(714)和风帆轴承分别与两个底层风帆横梁(13)转动连接；所述风 帆框架(71)还设有至少一个框架中立柱(715)，框架中立柱(715)分别与风帆框架(71)上 的所有框架横梁(712)固定连接，所述底层风帆支柱(32)固定连接在风帆框架(71)下端 面上，底层风帆支柱(32)设有三个，其中两个底层风帆支柱(32)分别与框架立柱(711)同 轴线，另一个底层风帆支柱(32)与框架中立柱(715)同轴线；所述风帆框架(71)还设有框 架斜撑(716)，框架斜撑(716)固定连接在风帆框架(71)的框架横梁(712)之间，框架斜撑(716)与框架中立柱(715)和位于风帆框架(71)中部的框架横梁(712)形成米字形骨 架；所述风帆轴承由上轴承(81)和下轴承(82)组成；上轴承(81)设有轴承滚道(811)，轴 承滚道(811)嵌在两个底层风帆横梁(13)上端，轴承滚道(811)设有数个钢球(812)，钢 球(812)上部设有使各钢球(812)保持设定距离的保持架(813)，保持架(813)的上端面低 于钢球(812)顶面，钢球(812)顶面支撑有钢垫板(814)，钢垫板(814)嵌在U形叉(714) 的U形上臂内侧；所述下轴承(82)设有下轴承滚道(821)，下轴承滚道(821)嵌在U形叉 (714)的U形下臂内侧，下轴承滚道(821)内设有钢珠(822)，钢珠(822)上部设有使各钢 球(812)保持设定距离的钢球保持架(823)，钢球保持架(823)的上端面低于钢珠(822) 顶面，钢珠(822)顶面支撑有垫板(824)，垫板(824)嵌在底层风帆横梁(13)下端；所述 万向脚轮(26)包括承重钢球(261)、上球座(262)、下球座(263)，上球座(262)和下球座 (263)均设有内球面，上球座(262)和下球座(263)的内球面同球心，上球座(262)和下球 座(263)通过螺栓固定连接，上球座(262)的内球面是完整半球面，上球座(262)的内球面 半径大于承重钢球(261)半径，上球座(262)的内球面内均布有数个小钢珠(264)，上球座 (262)通过小钢珠(264)与承重钢球(261)同球心滚动连接；所述下球座(263)的内球面是 半球面的一部分，下球座(263)的高度小于承重钢球(261)半径，下球座(263)内球面的半 径与承重钢球(261)半径相适应，下球座(263)通过其内球面与承重钢球(261)转动连接； 所述上球座(262)上部还固定连接有过渡盘(265)，万向脚轮(226)通过过渡盘(265)分 别与底层风帆支柱(32)或者横梁立柱(25)的下端固定连接；所述上层风帆叶片组(5)的 上层风帆叶片由上层第一风帆叶片(51)和上层第二风帆叶片(52)组成，上层第一风帆叶 片(51)转动连接在上层风帆横梁(14)远端，上层第二风帆叶片(52)转动连接在上层风帆 横梁(14)中部，上层第一风帆叶片(51)的面积小于上层第二风帆叶片(52)面积；所述上 层第一风帆叶片(51)和上层第二风帆叶片(52)与前述的底层第一风帆叶片(41)或者底 层第二风帆叶片(42)的结构相同；所述上层风帆横梁(14)设有过孔(14a)，两个上层风帆 横梁(14)的过孔(14a)同轴线，过孔(14a)与框架立柱(711)上的套管(713)间隙配合， 上层风帆横梁(14)的一部分位于U形叉(714)的U形槽内，上层风帆横梁(14)与U形叉 (714)之间还连接有上层风帆叶片端面轴承，上层风帆叶片端面轴承结构与风帆轴承的上 轴承(81)结构相同；风帆框架(71)通过U形叉(714)和上层风帆叶片端面轴承分别与两 个上层风帆横梁(14)转动连接。
10.根据权利要求5所述的一种多层风力发电风帆，其特征在于所述第一链轮(7)、第 二链轮(8)、第三链轮(9)和第四链轮(10)均由链轮本体(93)和耐磨壳体(92)构成，链轮 本体(93)结构分别与第一链轮(7)、第二链轮(8)、第三链轮(9)和第四链轮(10)的本体 结构相适应，耐磨壳体(92)包裹在链轮本体(93)外周，耐磨壳体(92)与链轮本体(93)由 螺钉固定连接；所述风帆轴(1)和固定立柱(6)顶端设有避雷针(91)。
全文摘要
本发明公开了一种多层风力发电风帆，包括风帆基架、风帆轴，风帆轴上连接有数个竖直设置的数个使风帆轴按同一方向旋转的风帆叶片，风帆基架包括可支撑在刚性地面上的底架横梁，底架横梁上方固定连接有支承座，风帆轴转动支撑在支承座上，风帆轴下端露出支承座下端面与发电机输入端同轴线连接；风帆叶片包括一含有数个底层风帆叶片的底层风帆叶片组和至少一含有数个上层风帆叶片的上层风帆叶片组，底层风帆叶片组和上层风帆叶片组在高度方向错位设置，底层风帆叶片活动支撑在刚性地面上。本发明的有益效果是，风力资源、现有材料和制造工艺利用充分，且结构简单、机械效率高、使用安全、寿命长，适用于兆瓦级的大型和特大型风力发电机。
文档编号F03D5/02GK101943114SQ20101029979
公开日2011年1月12日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者喻体刚 申请人:喻体刚