一种风轮发电机叶片及风轮发电机的制作方法

1.本实用新型涉及风电设备领域，特别是涉及一种风轮发电机叶片，以及一种风轮发电机。


背景技术：

2.随着对环保问题的重视程度逐渐提高，各种清洁能源的利用比例大大上升，其中，风能具有再生性好、无二次污染等特点，使得风力发电备受关注，同时也是目前发展较为成熟的清洁能源发电技术。
3.风力发电机是风电系统中的关键设备，它将风能转化为机械能，进而转化为电能。目前，风力发电机主要有水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类：水平轴风力发电机如常见的风车式发电机，其需要极大的运行空间，且叶片运输困难，制造成本较高；垂直轴风力发电机是通过多个上下布置的风轮带动一个立轴转动进行发电，但是在高度不同的位置风力、风速不同，轴上存在较大的扭转应力，且自身重量消耗风能大。
4.针对上述不足，申请人申请了公开号为cn102619695a的专利，提供了一种风轮支架不动，其中安装的风叶相对风轮支架转动的风轮发电机，使得垂直方向上不同的风轮能够以不同的速度分别转动，充分利用不同高度的风能。在该风轮发电机中，风轮叶片为圆弧形，叶片正面，即圆弧内侧迎风风阻大于背面，使得风轮中的叶片整体转动，但是，叶片背面迎风面积依然较大，风能利用率有待进一步提高。


技术实现要素：

5.本实用新型针对风轮发电机圆弧形叶片背面迎风阻力较大的问题，提供了一种在叶片背面迎风时能够自动折叠减小风阻的风轮发电机叶片。
6.为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案为，一种风轮发电机叶片，包括两个相互平行的支架板，两个支架板之间设有一定数量的折叠叶板，折叠叶板的横截面为弧形，折叠叶板包括叶板一和叶板二，叶板一的一条直边与叶板二的一条直边铰接，叶板一的另一直边的两端分别铰接安装在两个支架板上，叶板二的另一直边的两端分别滑动安装在两个支架板上，叶板二的滑动边能够沿支架板滑动。叶片中的各个叶板能够折叠，当叶片顺风转动时，折叠叶板被风吹动打开，圆弧内侧正常受风力推动转动，当折叠叶板转动到逆风位置时，由于圆弧外侧迎风以及转动的离心作用，叶板折叠，叶片迎风面积大大减小，降低风阻，本叶片结构能够降低发电叶轮整体的转动阻力，提高转速，提高发电效率。
7.优选的，支架板为弧形，支架板的圆内方向与折叠叶板的圆内方向相同。叶片整体为弧形，风力驱动效率更高。
8.优选的，支架板上设有与折叠叶板数量相同的铰接孔和滑道，滑道与铰接孔间隔设置，滑道的宽度不小于铰接孔的直径，折叠叶板的两条直边的两端均设有安装柱，安装柱的直径与铰接孔的直径相适配，安装柱安装在铰接孔或滑道中。更加方便叶片整体的组装。
9.优选的，滑道靠近对应的铰接孔的一端，与该铰接孔间隔一定距离。折叠后叶板一
与叶板二之间留有一定间隙，转动到顺风位置时更容易张开。
10.优选的，叶板二的滑动边上设有引导板，引导板以叶板二的弧度向叶板二的外侧延伸。引转动到顺风位置时，引导板受风推动，更容易使折叠叶板张开。
11.优选的，折叠叶板的数量为三个。
12.另一方面，本实用新型还提供一种风轮发电机，包括两个圆形的风轮支架，两个风轮支架之间沿周向设有一定数量的叶片组，每个叶片组包括一定数量的上述风轮发电机叶片，每个叶片组中的风轮发电机叶片沿风轮支架的径向排列，风轮支架包括一定数量的圈梁，各圈梁同心设置，圈梁中安装有转动环，两个支架板分别与两个风轮支架中的转动环固定连接，风轮发电机叶片能够沿风轮支架的周向转动，沿风轮支架的径向，折叠叶板的铰接边位于该折叠叶板的滑动边的外侧，支架板上设有转子磁极，风轮支架的对应位置设有定子磁极。风轮发电机采用上述叶片，转动到逆风位置时自动折叠减小转动阻力，风轮发电机整体风阻更小，减少对安装结构的扭力，同时风能利用率更高，转速更快，发电效率更高。
13.优选的，在每个叶片组中，风轮发电机叶片的数量为三个。提高受风面积，提高转速与发电效率。
14.通过以上技术方案可以看出，本实用新型的优点在于，通过叶板的可折叠结构，降低叶片向逆风方向转动时的迎风面积，减小阻力，转动到顺风位置时折叠叶板又能够自动打开，且带有引导结构，开启方便，使得风轮发电机能够具有更高的转速与发电效率；当转速过高时，顺风状态的叶板受到强离心作用而折叠，减小迎风面积而降低转速，避免转速过高，维持发电系统稳定；叶片结构巧妙，便于组装制造与使用；同时，本实用新型提供的风轮发电机对风能的利用率高，转动阻力小，转速快，发电效率高。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型中风轮发电机叶片的结构示意图。
17.图2为本实用新型中折叠叶板的结构示意图一。
18.图3为本实用新型风轮发电机叶片中支架板的结构示意图。
19.图4为本用新型中风轮发电机的结构示意图。
20.图5为风轮发电机中圈梁的截面示意图。
21.图6为风轮发电机中叶片的转动原理示意图。
22.图7为本实用新型中折叠叶板的结构示意图二。
23.图中：1.支架板，2.叶板一，3.叶板二，4.铰接孔，5.滑道，6.安装柱，7.引导板，8.圈梁，9.转动环，10.叶片，11-1.第一位置，11-2.第二位置。
具体实施方式
24.为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领
域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。
25.如图1-3所示，一种风轮发电机叶片，包括两个相互平行的支架板1，支架板1为弧形，两个支架板1之间设有三个折叠叶板，支架板1上对应每个折叠叶板分别设有铰接孔4和滑道5，滑道5与铰接孔4间隔设置，滑道5的宽度等于或略大于铰接孔的直径，两个支架板1设置铰接孔和滑道的面相对设置，两侧的滑道5和铰接孔4分别一一正对；
26.折叠叶板的横截面为弧形，折叠叶板包括叶板一2和叶板二3，叶板一2的一条直边与叶板二3的一条直边铰接，叶板一2和叶板二3各自远离铰接边的直边两端均设有安装柱6，折叠叶板一条直边(即叶板一铰接边的对边)两端的安装柱6安装在铰接孔4中，安装柱6与铰接孔4间隙配合，设该边为铰接边，折叠叶板的另一直边(即叶板二铰接边的对边)两端的安装柱6安装在滑道5中，并能够沿滑道5滑动，设该边为滑动边；三个折叠叶板的横截面圆弧首尾相连，支架板1的圆内方向与折叠叶板的圆内方向相同。
27.另一方面，本实用新型还提供一种风轮发电机，如图4、图5所示，包括两个圆形的风轮支架，两个风轮支架之间沿径向设置三层风轮发电机叶片(下简称为叶片10)，每层叶片10沿风轮支架的周向均匀设置，各个叶片10的横截面圆弧沿风轮支架周向的朝向相同，沿风轮支架的径向，折叠叶板的铰接边位于该折叠叶板的滑动边的外侧，风轮支架包括一定数量的圈梁8，各圈梁8同心设置，两侧圈梁8相互正对的一面开有环形槽，环形槽中安装有转动环9，两个支架板1分别与两个风轮支架中的转动环9固定连接，支架板1或转动环9上设有转子磁极，风轮支架的对应位置设有定子磁极。
28.风轮发电机的工作原理为：如图6所示，图中a为风向，以沿风轮支架径向相对的两个风轮发电机叶片(下简称叶片10)位置为例，叶片10在第一位置11-1时正面迎风，叶片10中的各个折叠叶板被风吹动保持打开状态，提供转动动力，正面迎风的各个叶片10推动转动环逆时针转动；在叶片10由第一位置11-1转动到第二位置11-2的过程中，受到风的推力逐渐减小，在转动的离心作用下，滑动边向铰接边滑动，即叶板二向叶板一靠近，折叠叶板整体折叠；转动到第二位置时，由于折叠叶板处于折叠状态，彼此间存在很大的间距，风从间距中流过，即叶片10在第二位置11-2和其他背面迎风位置时的迎风面积很小，转动阻力很小；当叶片10从第二位置11-2向第一位置11-1转动时，风吹入同一折叠叶板铰接边与滑动边之间的间隙，使滑动边远离铰接边，折叠叶板再次打开；
29.通过以上原理，叶片背面迎风时的阻力大大减小，使得各个叶片和转动环9整体的转速更高，转子磁极产生转动的磁场，定子磁极切割转动磁场产生电能，由于阻力减小，风能利用率大大提高。
30.为保证折叠叶板能够顺利展开，风轮发电机叶片可进一步设置为以下结构：
31.支架板上的每个滑道5靠近相应的(即安装同一个折叠叶板的)铰接孔4的一端，与该铰接孔4间隔一定距离，使折叠叶板处于折叠状态时，铰接边与滑动边之前的间隙增大，使风能够顺利将折叠叶板展开；或，如图7所示，叶板二3的滑动边上设有引导板7，引导板7以叶板二3的弧度向叶板二3的外侧延伸，风吹动引导板7，使叶板二3移动，进而折叠叶板展开。
32.通过以上实施方式可以看出，本实用新型的有益效果在于：通过叶板的可折叠结构，降低叶片向逆风方向转动时的迎风面积，减小阻力，转动到顺风位置时折叠叶板又能够
自动打开，且带有引导结构，开启方便，使得风轮发电机能够具有更高的转速与发电效率；当转速过高时，顺风状态的叶板受到强离心作用而折叠，减小迎风面积而降低转速，避免转速过高，维持发电系统稳定；叶片结构巧妙，便于组装制造与使用；同时，本实用新型提供的风轮发电机对风能的利用率高，转动阻力小，转速快，发电效率高。
33.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。