螺旋渦風葉及螺旋渦風力發電機制造技術

本發明專利技術公開了一種螺旋渦風葉，包括若干片葉片，葉片呈圓周式陣列分布，各個葉片的正視圖曲線均為螺旋漩渦狀，葉片以其中心部與風機轉軸固定連接；還公開了一種螺旋渦風力發電機，包括風葉、發電機艙、風機轉軸、調向舵板和固定件，風機轉軸與發電機艙一側的動力輸入端連接，所述的調向舵板固定在發電機艙上，調向舵板的板面沿著風機轉軸的反方向設置，固定件與發電機艙連接。本發明專利技術的螺旋渦風葉應用于風力發電機，在同樣的掃風面積下可獲得更多的風能；整機安裝方便，同等容量功率下體積小，風機啟動風速低，風機設計巧妙，外形新穎美觀，整體機械強度高，抗風能力好，目前已經通過風洞測試，風能利用效率Cp值可達到0.7以上。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及風力發電設備領域，特別是一種發電效率高的螺旋渦風力發電機以及該螺旋渦風力發電機的螺旋渦風葉。
技術介紹
預計到2020年，世界風力發電能力占總電力將可能達到12％。我國有較長的海岸線與廣袤的沿海地區、風力資源豐富地區，得天獨厚的地域風能資源優勢，我國風能資源豐富，儲量為32億千瓦，可開發的裝機容量為2.5億千瓦，居世界首位，但目前我國風電所占比例遠低于歐洲，風力發電潛力巨大。傳統風力機是采用旋翼式風葉，風葉實度低于8％，適用于貝茲理論推導，貝茲理論是研究風力發電學科中相關風能利用效率最基本的理論，該理論是德國的物理學家AlbertBetz于1926年提出的，該理論公開了平面升阻旋翼式風力機的風能理想利用系數極值為16/27(約為0.593)，因此，傳統的風力機永遠難以突破極限風能利用系數0.593。在實踐中，用于風力發電的風葉裝置的風能利用效率Cp值均低于0.5，專利號為201120294088.4的水平軸漸開線螺旋面葉片公開的葉片，風能轉換效率Cp值為0.46～0.48，該葉片用于風力機后，風能轉換效率仍然比較低。因此，只有對貝茲理論進行突破，另辟蹊徑，改變風葉結構，才能使風能轉換效率大幅度提升。
技術實現思路
本專利技術的第一個專利技術目的在于針對
技術介紹
中所述的現有技術中的風力發電機風能轉換效率低的問題，提供一種能夠解決前述問題的螺旋渦風葉。具體方案如下：一種螺旋渦風葉，其包括若干片葉片，各個葉片的葉面均為自內部向外部錐度逐漸增大的錐面，各個葉片的正視圖曲線均為螺旋漩渦狀，葉片為金屬、塑料或纖維復合材料制成的葉片，葉片呈圓周式陣列分布，葉片以其中心部與風機轉軸固定連接。上述方案中，為了提高風能利用率，增強抗風強度，所述的葉片的邊沿設有導風邊緣。為了進一步增強抗風強度，所述的葉片的內部設有加強筋結構。上述方案中，所述的葉片側視圖輪廓為棱形、三角形、圓錐狀、圓形、橢圓、或多邊形。風葉的旋轉運動方向與風葉漩渦線的展式向外的延伸方向相反。側視圖輪廓為近似輪廓，葉片的輪廓形狀對風力發電機的風能轉換效率具有直接影響，因此，為了進一步提升風力發電機的風能轉換效率，可以通過改變葉片的側視輪廓形狀來實現。上述方案中，所述的風葉包括1片葉片、兩片葉片、三片葉片或多片葉片。本專利技術的第二個專利技術目的在于針對
技術介紹
中所述的現有技術中的風力發電機風能轉換效率低的問題，提供一種能夠解決前述問題的螺旋渦風力發電機。具體方案如下：一種螺旋渦風力發電機，其包括風葉、發電機艙、風機轉軸、調向舵板和固定件，風葉包括若干片葉片，各個葉片的葉面均為自內部向外部錐度逐漸增大的錐面，各個葉片的正視圖曲線均為螺旋漩渦狀，葉片為金屬、塑料或纖維復合材料制成的葉片，葉片呈圓周式陣列分布，葉片以其中心部與風機轉軸固定連接，風機轉軸與發電機艙一側的動力輸入端連接，所述的調向舵板固定在發電機艙上，調向舵板的板面沿著風機轉軸的反方向設置，固定件與發電機艙連接。上述方案中，所述的發電機艙是將機械能轉化成電能輸出的裝置，發電機艙為外轉子式或內轉子式的發電機。發電機艙可直接或間接與風機轉軸相連。上述方案中，所述的風機轉軸通過傳動機構將動力傳遞至發電機艙的轉子。風機轉軸可通過法蘭直連、齒輪傳遞、帶傳遞等機構與發電機艙的轉子實現動力傳遞，所述的發電機艙可以安裝在風葉的前方、后方、上方、下方等各處。上述方案中，所述的風機轉軸為直線度精度較高、圓跳動小的棒材或管材，其材質為金屬或復合材料。風機轉軸須具有足夠的剛度與疲勞強度，根據需要，風機轉軸也可是其它截面形狀的型材。上述方案中，為了達到阻風小，質量輕，轉向好，平衡性好，抗風強的目的，所述的固定件為金屬材料或纖維復合材料制成的，固定件上設有風機轉軸支架，風機轉軸支架的上端部設有連接帽，連接帽沿著風機轉軸的軸向設置，連接帽套在風機轉軸的端部并與風機轉軸轉動配合。固定件以單點、兩點或多點固定風葉，實現整體系統的可靠性，增加抗風能力。通過設置風機轉軸支架能夠在風機轉軸的前端部對風機轉軸提供支撐，增強抗風能力。本專利技術的螺旋渦風葉與傳統的旋翼式風葉相比，改變了風葉的形狀，本專利技術的螺旋渦風葉是將阿基米德螺旋線經三維變形成螺旋渦狀線，再將螺旋渦狀線與其中心軸線通過三維造型軟件掃描變成一實體曲面，便完成一個葉片的造型，同軸陣列分布若干個個實體曲面即可形成完整的風葉，風葉可以不斷地將風螺旋卷入風葉內并壓縮推到風葉的底部再釋放。風葉不是旋翼式葉形，不適用于貝茲理論的推導，本專利技術的螺旋渦式風葉可以將風壓縮推進卷入風葉使風葉旋轉，將風能轉化為機械能，再通過發電機將機械能轉換為電能輸出。本專利技術的風葉實度為75％左右，風葉重疊率高，風葉內部空間大，風葉的軸向長度尺寸大于風葉的旋轉直徑，而且風葉的螺旋渦風葉對來流風進行壓縮推進，以不影響后面的來流風做功，從而獲得很高的風能利用系數。在同樣的掃風面積下可獲得更多的風能，通過風洞測試，風葉的風能利用效率Cp值可高達0.7以上，而且還具有進一步提高的空間，風能轉換效率大幅度提升。本專利技術的螺旋渦風力發電機是一種低轉速，低噪音，高效率的新型螺旋渦式風力發電機系統，尤其適合民用發電儲能，真正為人們的生活帶來實惠。此專利技術產品以更小的體積，獲取更多的風電輸出，推廣應用于路燈、高層建筑、船舶、海島、山區、景區等民用領域，定會以高的風能轉換效率推動中小型風電行業的快速發展，產生極高的社會經濟效益。附圖說明圖1為本專利技術的螺旋渦風力發電機的結構示意圖；圖2為的圖1中X向視圖；圖3為圖2中A-A向剖視圖；圖4為三角形輪廓的風葉的示意圖；圖5為橢圓形的風葉的示意圖；圖6為為具有風機轉軸支架的風力發電機的結構示意圖；圖中，1為葉片，2為風機轉軸，3為發電機艙，4為調向舵板，5為固定件，6為風機轉軸支架，7為連接帽。具體實施方式如圖1至圖3所示的一種螺旋渦風葉，其包括若干片葉片1，各個葉片1的葉面均為自內部向外部錐度逐漸增大的錐面，各個葉片1的正視圖曲線均為螺旋漩渦狀，葉片1為金屬、塑料或纖維復合材料制成的葉片1，葉片1呈圓周式陣列分布，葉片1以其中心部與風機轉軸2固定連接。本專利技術的螺旋渦風葉是將阿基米德螺旋線經三維變形成螺旋渦狀線，再將螺旋渦狀線與其中心軸線通過三維造型軟件掃描變成一實體曲面，便完成一個葉片1的造型。葉片1是通過折彎成型或模具成型的有一定厚度的螺旋式殼體，也可是用板材直接彎曲支撐安裝成型的螺旋渦式殼體產品。風葉采用高強度復合材料如高性能碳纖維、玄武巖纖維、無堿玻璃纖維復合材料等拉伸強度高的材料層壓而成，柔韌性好，抵抗大風時能起到緩沖的作用，同時，風葉的變形會增加風葉的掃風面積，捕捉到更多的風能，提升輸出功率。上述方案中，為了提高風能利用率，增強抗風強度，所述的葉片1的邊沿設有導風邊緣。為了進一步增強抗風強度，所述的葉片1的內部設有加強筋結構。上述方案中，所述的葉片1側視圖輪廓為棱形如圖1所示、三角形如圖4所示、圓錐狀、圓形、橢圓如圖5所示、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種螺旋渦風葉，其特征在于：其包括若干片葉片，各個葉片的葉面均為自內部向外部錐度逐漸增大的錐面，各個葉片的正視圖曲線均為螺旋漩渦狀，葉片為金屬、塑料或纖維復合材料制成的葉片，葉片呈圓周式陣列分布，葉片以其中心部與風機轉軸固定連接。

【技術特征摘要】
1.一種螺旋渦風葉，其特征在于：其包括若干片葉片，各個葉片的葉面均
為自內部向外部錐度逐漸增大的錐面，各個葉片的正視圖曲線均為螺旋漩渦狀，
葉片為金屬、塑料或纖維復合材料制成的葉片，葉片呈圓周式陣列分布，葉片
以其中心部與風機轉軸固定連接。
2.根據權利要求1所述的螺旋渦風葉，其特征在于：所述的葉片的邊沿設
有導風邊緣。
3.根據權利要求1所述的螺旋渦風葉，其特征在于：所述的葉片的內部設
有加強筋結構。
4.根據權利要求1所述的螺旋渦風力發電機，其特征在于：所述的葉片側
視圖輪廓為棱形、三角形、圓錐狀、圓形、橢圓、或多邊形。
5.根據權利要求1所述的螺旋渦風力發電機，其特征在于：所述的風葉包
括1片葉片、兩片葉片、三片葉片或多片葉片。
6.一種利用權利要求1至5中任意一種風葉的螺旋渦風力發電機，其特征
在于：其包括風葉、發電機艙、風機轉軸、調向舵板和固定件，風葉包括若干
片葉片，各個葉片的葉面均為自內部向外部錐度逐漸增大的錐面，各個葉片的
正視圖曲線均為螺旋漩渦狀...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣全松，
申請(專利權)人：江蘇六和新能源設備科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32