[发明专利]一种立轴风轮及其风力发电机组

说明书

技术领域

本发明属于风力发电机组的设计与制造技术，具体是立轴(又称垂直轴)风力发电机组风轮的设计与制造技术。

背景技术

目前立轴风机(又称风力机)的技术基本上都是“Φ”形和“H”形Darrieus立轴风机及其衍生技术，这些技术中风轮具有的一个共同特征是叶片通过悬臂直接连接在轮毂或主轴上，不同叶片之间没有连接部件。这种结构的缺点：一是风轮的重心高，稳定性差；二是直接安装在悬臂上的叶片易震颤；三是悬臂时间利用效率低因而所需强度高而重量大(原因是在叶片以接力方式驱动运行的某一时刻，只有与驱动叶片连接的这一个悬臂承担传递动力的作用、其余悬臂在传递作用上是闲置的，因此每个悬臂的强度都要达到能承担整个风轮转矩所需的强度)；四是风轮的受力均匀性差、离心荷载大，因此轮毂或主轴所需的强度高而重量大。解决这些缺点问题必须设计新型的立轴风机。

发明内容

本发明的目的是提出一种能解决上述问题的技术方案、设计一种新型结构的立轴风力发电机组的风轮，同时还具有重量轻、易运输、易安装的效果。

本发明的目的可以通过采用以下技术方案来实现：

一种立轴风机的风轮，它由至少三个叶片1、至少两个叶片横向连接体2、辐状轮毂3和支撑部件组成。其特征是所述横向连接体2彼此平行且水平安置，所述支撑部件位于上下相邻的两个所述横向连接体2之间，所述辐状轮毂3与至少一个所述横向连接体2连接，叶片1以所述辐状轮毂3的轴心对称分布安装在上述相邻两个所述横向连接体2上，形成由相邻两个所述横向连接体2构成的层状叶片连接体结构、并与所述支撑部件构成框架结构的风轮。所述横向连接体2由至少三个横臂4和至少三个叶片安装件5组成，安装件5连接在横臂4的端头、每个安装件5上连接两个横臂4；所述辐状轮毂3由轮毂6和至少三个悬臂7组成，所述轮毂6的中心有轴孔K，悬臂7的一端与所述轮毂6连接、另一端与所述横向连接体2连接；所述支撑部件由至少三个支撑件8组成，支撑件8的两端分别与上、下相邻的两个所述横向连接体2连接；所述叶片1安装在安装件5上。所述风轮通过其中所述轴孔K安装在风机主轴总成9的主轴上。

所述横向连接体2的第二种设计方案是所述横向连接体2由至少三个横臂4、至少三个叶片安装件5和至少三个连接杆10组成，安装件5连接在横臂4的端头、每个安装件5上连接两个横臂4，连接杆10的两端分别与相邻的两个横臂4连接。

所述横向连接体2的第三种设计方案是所述横向连接体2由一个环形件11和至少三个叶片安装件5组成，安装件5与环形件11连接。

所述支撑部件的第二种设计方案是所述支撑部件由至少三个支撑件8和至少三个连接件16组成，支撑件8的两端分别与上、下相邻的所述横向连接体2连接，连接件16的一端与所述横向连接体2连接、另一端与所述轮毂6连接。

所述支撑部件的第三种设计方案是所述支撑部件由至少三个支撑件8和至少六个斜撑臂17组成，斜撑臂17的一端与所述横向连接体2连接、另一端与所述轮毂6连接，所述支撑件8的一端与所述横向连接体2连接、另一端与所述斜撑臂17连接。

所述支撑部件的第四种设计方案是所述支撑部件由至少三个连接件16组成，连接件16的一端与所述横向连接体2连接、另一端与所述轮毂6连接。在此方案中，连接在上下相邻两个所述横向连接体2上的所述叶片1有竖向支撑的作用。

所述轮毂6的三种具体结构如下：第一种是所述轮毂6由上板12、下板13和轴套14组成，上板12和下板13两者的中心有轴孔K，轴套14的上边与上板12固连、下边与下板13固连。第二种是所述轮毂6由上板12、下板13和至少三个立板15组成，上板12和下板13两者的中心有轴孔K，立板15的上边与上板12固连、下边与下板13固连，并且所述立板15以所述上板12和下板13两者中心轴孔K的轴心对称分布。第三种是所述轮毂6由下板13和轴套14组成，下板13的中心有轴孔K，轴套14的下边与下板13固连。