专利名称：大功率高抗风风电帆轮组的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是一种风电设备。其功能是转换自然风能为发电机提供动力。
背景技术：
市场上已有的发电风车，其共性的结构是在一根截面相对小的高杆顶端设置风轮，风轮的迎风角度固定。因而使它抗强风能力差、容易损毁；难以大型化、功率小；制造工艺难、成本高；能量转化率低，特别是在风速较小的情况下更是难以发挥作用，故普及难度大
实用新型内容
本实用新型的发明目的是在强风中不易损毁，功率大而成本低，不但可以利用较小风流，而且还可以提高其能量转化率，从而达到容易普及的目的。技术方案是设置一根强度较高的竖直轴，上下分别通过轴承与两个固定外套相联、定位。在竖直轴上等角度放射状的固联4 8个‘田’字形框架，每个框架都分别与竖直轴处在同一空间平面内。框架可以是田字形、目字形或直角梯形，也可以是前三种形状的混合。在框架的每个矩形框孔远离竖直轴的一竖直边上、分别对应设置可以自由转动开闭的独扇帆门。框孔和帆门的结构关系就像一般住房的门框和独扇门一样。帆门的转轴也可以设置在帆门中间稍偏远竖直轴的位置。帆门的上下尺寸稍小于、而左右稍大于框孔，可以在框孔中自由转动180度。我们把上述整体装置称作帆轮。以帆轮的转向为参考向，帆门都位于框架的同一侧面。帆轮在风力作用下转动，半边顺风半边逆风。转到顺风边帆门关闭压贴框架，风对之产生动力矩；转到逆风边帆门被风吹开并保持和风向平行，仅能产生很小的阻力矩。为了大功率和模块化，我们把上述4N副帆轮固定在同一 N层塔架上，N = I、2、3…。塔架是由N+1副正方形钢框按一定的间距、相互平行的被4根钢柱串联而成，其固定点在各框边的中点，形成N层塔架，其外形包络线呈正四棱柱形。每4副帆轮分别装联在相邻上下两方框的4个角的顶点，总共N层。相邻上下两帆轮的竖直轴活动联接、一体化输出动力。发电机设置在塔架下中心的地面上，通过传动接受4N副帆轮的动力。有益效果采用上述设计方案的帆轮组，不但结构和制造工艺简单，成本低廉，能量转化率高，而且抗风能力强，容易实现大功率，为风电的发展和普及创造条件。
图I是帆轮的结构示意图；[0015]图2是帆轮的俯视图；图3是塔架的结构示意图；图4是本实用新型的俯视图。其中1、竖直轴；2、固定套；3、框架；4、帆门；5、连接板；6、钢框；7、钢柱。
具体实施方式
如图I所示，设置一根有较高强度和刚度的竖直轴(I)，其上下两端分别通过轴承与两个固定套(2)相联。固定套通过连接板(5)与塔架相联、定位、固定。在竖直轴(I)上等角度放射状的固联4 8个有较高强度的“田”字形框架(3)，每个框架(3)都分别与竖直轴(I)处在同一空间平面内。组成框架的条形材的横截面呈流 线型。框架(3)也可以是“目”字形或直角梯形，也可以是前三种形状的混合。以下以“田”字形框架为例说明。在框架(3)的每个矩形框孔远离竖直轴I的竖直边上、分别对应设置可以绕竖直边自由转动开闭的独扇帆门(4)。帆门的横向尺寸略大于框孔，可以压贴框架，用轻且强度高的材料如玻璃钢制作。如图2，以帆轮的转向为参考向，各扇帆门(4)都分别位于所在框架(3)的同一前侧面(也可以位于同一后侧面)。如图2，当某一方向的风、例如西风吹来时，(俯视，以与竖直轴I交叉的东西向空间直线为界)将会使位于南向半边的帆门被风吹闭，使帆门面与风或垂直或成不同的角度，对帆轮产生较大的逆时针力矩。位于北向半边的帆门被风吹开，并保持与风向平行，故仅能产生很小的顺时针的阻力矩。帆轮得到的合力矩将是逆时针向，而且持续不断，向外提供动力。为了大功率和模块化，我们把上述4N副帆轮固定在同一 N层塔架上，N= 1、2、3…。如图3，塔架是由N+1副正方形钢框(6)按一定的间距、相互平行的被4根钢柱(7)串联而成，其固定点在各框边的中点，形成N层塔架，其外形包络线呈正四棱柱形。如图4，每4副帆轮分别装联在相邻上下两钢框的4个角的顶点，总共N层。为了加强塔架的强度和刚度，在不影响帆轮转动的情况下，塔架内尽可能的采取三角形结构。相邻上下两帆轮的竖直轴(I)相互活动联接、一体化输出动力。把四根钢柱(7)的下端固定在地面下的水泥塔基上。发电机设置在塔架内的地面上，通过传动接受4N副帆轮的动力。本实用新型具高抗风能力的原因有三其I、例如在西风的情况下，如图4、左边两组帆轮及塔架的重力形成抗西风力矩；其2、四根钢柱(7)相距较远、即阻力臂长，故可产生更大的抗风力矩(风力矩产生使塔架倾倒的作用)；3、强风时，断开发电机的输出电路使其空转，或使发电机和本实用新型间的离合器脱离，使帆轮空转。帆门4随风快速空转,风对本实用新型将不会产生大的破坏及倾倒力矩。另外、为了进一步的增大抗风能力，可在钢柱7的顶端向地斜拉钢绳。
权利要求1.一种大功率高抗风风电帆轮组是由塔架和帆轮组成，其特征是塔架呈N层，N= I、2、3、…，是由N+1副正方形钢框(6)按一定的间距、相互平行的被4根钢柱(7)串联而成，其固定点在各框边的中点，帆轮是由4 8个框架(3)等角度放射状的固联在一根可以转动的竖直轴(I)上，框架被隔离成多个矩形框孔，每个框孔远离竖直轴(I)的竖直边上、分别对应设置可以绕竖直边自由转动开闭的独扇帆门(4)，帆门的横向尺寸略大于框孔，可以压贴框架，以帆轮的转向为参考向，帆门(4)均位于框架(3)的同一侧面，框架(3)是田字形、目字形或直角梯形，也可以是前三种形状的混合。
2.根据权利要求I所述的大功率高抗风风电帆轮组，其特征是每4副帆轮分别装联在塔架上下相邻两钢框￠)的4个角的顶点，形成N层，上下相邻帆轮竖直轴(I)相互活动联接。
专利摘要本实用新型涉及的是一种风电设备大功率高抗风风电帆轮组。其特征是把4组竖直轴帆轮设置在同一固定塔架的四周。其中，塔架是由多个正方形钢框按一定间隔、相互平行的被4根钢柱串联，其连接固定点分别在钢框各边的中点。帆轮的结构是在一根竖直轴上等角度放射状的设置6个左右的田字形框架，在每个框架上分别设置、根据需要自动调整迎风角的帆门，能最大程度的增大动力矩减小阻力矩。
文档编号F03D3/06GK202596975SQ20112051673
公开日2012年12月12日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者马跃锋 申请人:马跃锋