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Title:
SUPPORTING ROD STRUCTURE OF WIND WHEEL IN VERTICAL AXIS WIND POWER GENERATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/094915
Kind Code:
A1
Abstract:
A supporting rod structure of a wind wheel in a vertical axis wind power generator includes supporting rods (1,9,10) provided between blades (0) and a hub or rotating parts of a generator (7). One end of the supporting rod (1,9,10) is provided with a connecting structure (3) connected with an inner side surface of the blade (0), and the other end is provided with a connecting structure (3') connected with the hub or the rotating parts of the generator (7). By using this supporting rod structure, the strength and stiffness of connecting and supporting the blades can be increased and the wind wheel can operate safely.

Inventors:
JIANG, Dalong (No. 8 Yucai St, Yukou Pinggu District, Beijing 6, 101206, CN)
蒋大龙 (中国北京市平谷区峪口镇峪蔡路8号, Beijing 6, 101206, CN)
SHENG, Mingfan (No. 8 Yucai St, Yukou Pinggu District, Beijing 6, 101206, CN)
Application Number:
CN2010/000960
Publication Date:
August 11, 2011
Filing Date:
June 28, 2010
Export Citation:
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Assignee:
NATIONAL WIND ENERGY CO., LTD. (No. 8 Yucai St, Yukou Pinggu District, Beijing 6, 101206, CN)
国能风力发电有限公司 (中国北京市平谷区峪口镇峪蔡路8号, Beijing 6, 101206, CN)
JIANG, Dalong (No. 8 Yucai St, Yukou Pinggu District, Beijing 6, 101206, CN)
蒋大龙 (中国北京市平谷区峪口镇峪蔡路8号, Beijing 6, 101206, CN)
International Classes:
F03D3/06
Foreign References:
EP2108822A2
US4015911A
CN1840896A
DE3425313A1
DE4442861A1
JP2005090332A
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
CHINA TRADEMARK & PATENT LAW OFFICE CO., LTD. (14 Yuetan Nanjie, Yuexin Bldg. Xicheng District, Beijing 5, 100045, CN)
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Claims:
权利要求

1. 一种垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结构, 其特征在于, 包括 支撑杆,所述支撑杆用于设置在所述风力发电机中风轮上的叶片和轮毂或 所述发电机的转动部件之间,该支撑杆的一端设有与所述叶片的朝向所述 轮毂的叶片内侧面连接的连接结构,其另一端设有与所述轮毂或所述发电 机的转动部件连接的连接结构。

2.根据权利要求 1所述的垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结构,其 特征在于, 所述支撑杆包括有一主支撑杵、 一主三通和两根分支撑杆, 所 述主支撑杆的一端设有与所述风轮轮毂或发电机的转动件固定的所述连 接结构; 两根所述分支撑杵的一端设有与所述叶片固定的连接结构; 所述 主三通上设有三个插孔, 该三个插孔以 Y形的相对位置设置在主三通上, 其中位于一侧的一个插孔中插入所述主支撑杆的另一端而使得所述主三 通固定连接在主支撑杆上,该主三通的另一侧的两个插孔中分别插设固定 两根所述分支撑杆的另一端,使得所述分支撑杆通过所述主三通与主支撑 杆固定连接。

3. 根据权利要求 1所述的垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结构, 其特征在于,所述支撑杆是其断面为椭圓形状的杆件,其长轴在水平方向。

4. 根据权利要求 2所述的垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结构, 其特征在于, 所述主支撑杆和 /或分支撑杆的杆截面为椭圓形, 其长轴在 水平方向设置。

5. 根据权利要求 3或 4所述的垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结 构, 其特征在于, 所述椭圆形截面的长短轴的比例为 1/2-3/4。

6. 根据权利要求 5所述的垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结构, 其特征在于, 所述椭圆的长轴和短轴的比例为 3: 2。

7. 根据权利要求 1至 4之一所述的垂直轴风力发电机中风轮的支撑 杆结构, 其特征在于, 所述支撑杆或所述主支撑杆的与所述发电机的转动 部件连接一端的所述连接结构为:在所述支撑杆或所述主支撑杆的相应的 端头设置一 T形连接件, 该连接件包括一管段, 其管腔与所述支撑杆或所 述主支撑杆端头外形相匹配, 该管段的一端固联一连接部, 其面积大于所 述管段横截面,其端面与所述风轮的轮毂或所述发电机的转动部件的外壁 形状相匹配, 其上设有连接结构用于与发电机转动部件固定连接, 在管段 的该管内腔中插设并固定所述主支撑杆端头; 和 /或,

所述支撑杆或所述分支撑杆与所述叶片内侧面连接一端的所述连接 结构为: 在所述支撑杆或所述分支撑杆的端头设置一 T形连接 , 该连接 件包括一管段, 其管腔与所述支撑杆或所述分支撑杆端头外形相匹配, 该 管段的一端固联一连接部, 其面积大于所述管段横截面, 其端面与所述叶 片的内侧面壁的形状相匹配, 该连接部上设有连接结构, 用以固联在叶片 内侧表面上,在管段的该管内腔中插设并固定所述支撑杆或分支撑杆的所 述端头。

8. 根据权利要求 7所述的垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结构, 其特征在于, 所述连接部上设有的连接结构为螺栓孔或螺釘孔, 其上穿设 螺栓或螺钉,用以使得所述支撑杆的一端固联在发电机转动部件或风轮轮 毂上, 另一端固联在叶片上。

9. 根据权利要求 2所述的垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结构, 其特征在于, 两根所述分支撑杆在同一水平面上设置, 使得所述分支撑杆 连接在所迷叶片的同一水平面上的两端。

10.根据权利要求 1或 2所述的垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结 构, 其特征在于, 所述支撑杆与所述风轮中所述叶片的对应数量为: 一个 叶片与两个或多个所述支撑杆对应, 当为两个该支撑杆时, 两个该支撑杆 的所述连接结构分别与所述叶片的上下两端的所述内侧面对应,通过支撑 杆或所述分支撑杆构成与所述叶片内侧面两点或四角四点的连接结构;或 者, 当为多个该支撑杆时, 其中两个该支撑杆的所述连接结构分别与所述 叶片的上下两端的所述内侧面对应连接,其余该支撑杆与所述叶片上下两 端之间的部分的所述内侧面对应。

Description:
垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结构 技术领域 本发明属于风力发电机技术领域, 提供一种垂直轴风力发电机构件, 尤其是一种垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆 结构。 背景技术 在现有技术中, 风力发电机多为水平轴式发电机, 其主轴水平设置, 其上设置风轮, 风轮叶片多为大小头三角形式, 小头细长, 且通常的风力 发电机的风轮叶片从风轮的轮毂延至外缘, 很长, 有几米、 甚至十几米。 这样细长的叶片, 受到较大的风力时很容易变形, 产生共振, 在风压的作 用下也很容易折断, 因此, 这种风轮存在抗风能力差、 旋转时共振、 功率 偏低、 损坏率高等缺点。 风力发电机发展的后期, 垂直轴风力发电机越来 越显示出其效率高、 功率大和便于安装使用、 寿命长等优点。 但是, 一般 的垂直轴风力发电机都只是将发电机轴由水平 位置变为垂直位置,但其上 的叶片往往还是沿用现有的水平轴发电机的风 轮, 叶片仍然又长又细, 从 与发电机的转动件的连接端到风轮的外端都是 叶片部分。 因此, 上述水平 轴风力发电机风轮的许多问题没有得到彻底解 决。本发明的申请人研制出 一种用于垂直轴风力发电机垂直风轮的叶片, 该叶片的形状为一垂直的柱 状体, 与风轮垂直的轴线平行, 其水平截面为飞机机翼的断面形状, 即叶 片朝外的外侧表面为流线形状弧面,该外侧表 面与相对的内侧表面之间的 圆滑过渡, 形成较大的迎风端即叶片的头部和较小的尾部 。 这种叶片设置 在风轮的外缘, 叶片与和发电机的转动部件连接的风轮轮毂之 间, 或者叶 片与发电机的转动部件之间设置连接结构, 用于连接支撑杆, 而发电机的 静止部件则环设在中心的塔柱上与发电机转动 部件或与发电机转动'部件 对应的所述风轮轮毂固联的对应。支撑杆的形 状结构会影响到风轮的转动 性能, 继而可影响到风力发电机的功率和效率。 发明内容 本发明的目的在于提供一种用于连接垂直柱状 体形的叶片和风轮轮 毂或发电机的转动件的垂直轴风力发电机中风 轮的支撑杆结构,使其具有 足够的强度和刚度且阻力小, 不影响发电机的功率和效率。

本发明的目的是这样实现的:

本发明提供的垂直轴风力发电机中风轮的支撑 杆结构, 其中, 所述支 撑杆用于设置在所述风力发电机中风轮上的叶 片和轮毂或所述发电机的 转动部件之间,该支撑杆的一端设有与所述叶 片的朝向所述轮毂的叶片内 侧面连接的连接结构,其另一端设有与所述轮 毂或所述发电机的转动部件 连接的连接结构。

该支撑杆可以是一直杆。

所述支撑杆也可以是包括有一主支撑杆、 一主三通和两根分支撑杆, 所述主支撑杆的一端设有与所述风轮轮毂或发 电机的转动件固定的所述 连接结构; 两根所述分支撑杆的一端设有与所述叶片固定 的连接结构; 所 述主三通上设有三个插孔, 该三个插孔以 Y 形的相对位置设置在主三通 上,其中位于一侧的一个插孔中插入所述主支 撑杆的另一端而使得所述主 三通固定连接在主支撑杆上,该主三通的另一 侧的两个插孔中分别插设固 定两根所述分支撑杆的另一端,使得所述分支 撑杆通过所述主三通与主支 撑杆固定连接。 所述支撑杆以及分成主支撑杆和分支撑杆两段 的支撑杆中的各段可 以是其断面为椭圓形状的杆件, 其长轴在水平方向。

两根所述分支撑杆在同一水平面上设置。

所述椭圆形截面的长短轴的比例为 1/2-3/4。 所述椭圓的长轴和短轴 的比例优选为 3: 2。

所述支撑杆或所述主支撑杆的与所述发电机的 转动部件连接一端的 所述连接结构为:在所述支撑杆或所述主支撑 杆的相应的端头设置一 T形 连接件, 该连接件包括一管段, 其管腔与所述支撑杆或所述主支撑杆端头 外形相匹配, 该管段的一端固联一连接部, 其面积大于所述管段横截面, 上设有连接结构用于与发电机转动部件固定连 接,在管段的该管内腔中插 设并固定所述主支撑杆端头; 和 /或,

所述支撑杆或所述主支撑杆与所述叶片内侧面 连接一端的所述连接 结构为: 在所述支撑杆或所述分支撑杆的端头设置一 T形连接件, 该连接 件包括一管段, 其管腔与所述支撑杆或所述分支撑杆端头外形 相匹配, 该 管段的一端固联一连接部, 其面积大于所述管段横截面, 其端面与所述叶 片的内侧面壁的形状相匹配, 该连接部上设有连接结构, 用以固联在叶片 内侧表面上, 在管段的该管内腔中插设并固定所述支撑杆或 分支撑杆端 头。

所述连接部上设有的连接结构为螺栓孔或螺钉 孔,其上穿设螺栓或螺 钉, 用以使得所述支撑杆的一端固联在发电机转动 部件或风轮轮毂上, 另 一端固联在叶片上。

两根所述分支撑扞的夹角根据叶片的宽度设计 ,两根所述分支撑杆在 同一水平面上设置,使得所述分支撑杆连接在 所述叶片的同一水平面上的 两端附近。

所述主支撑杆和分支撑杆为铝型材制造。各个 所述连接件和主三通可 以用铸铝制造。 所述铝型材为轻质的, 因此, 其重量很轻, 不影响风轮的 转动功率和效率。

所述支撑杆与所述风轮中所述叶片的对应数量 为:一个叶片与两个所 述支撑杆对应,两个该支撑杆的所述连接结构 分别与所述叶片的上下两端 的所述内侧面对应, 构成与所述叶片内侧面四角的连接结构。

所述支撑杆与所述风轮中所述叶片的对应数量 为:一个叶片与两个或 多个所述支撑杆对应, 当为两个该支撑杆时, 两个该支撑杆的所述连接结 构分别与所述叶片的上下两端的所述内侧面对 应,通过支撑杆或所述分支 撑杆构成与所述叶片内侧面两点或四角四点的 连接结构; 当为多个该支撑 杆时,其中两个该支撑杆的所述连接结构分别 与所述叶片的上下两端的所 述内侧面对应连接,其余该支撑杆与所述叶片 上下两端之间的部分的所述 内侧面对应。

支撑杆的数目与叶片的高度有关,相邻支撑杆 之间的间距应该能够容 置下支撑杆和与之连接的风轮的轮毂,在至少 一部分轮毂和风轮中心轴之 间要设置电机组件, 为此也要留有足够的空间。

本发明提供的垂直轴风力发电机中风轮的支撑 杆结构,通过其合理的 主支撑杆和分支撑杆结构和材质选择, 使得其连接支撑叶片的强度、 刚度 很大, 可以允许风轮在 50米 /秒以下风力下安全运行, 不变形、 不折断, 同时, 其质量很轻, 使得风轮的启动力矩很小, 风轮可以在 2米 /秒的风 速下即可启动发电。 附图概述 图 1 为使用本发明提供的支撑杆结构的垂直轴风力 发电机中风轮的 结构示意图;

图 2 为本发明提供的垂直轴风力发电机中风轮的支 撑杆结构的俯视 结构示意图;

图 3为图 2所示的支撑杆结构连接叶片和发电机转动部 的主视结构 示意图;

图 4为连接主支撑杆与电机转动部件的椭圆 T形连接件的结构示意 图。 本发明的最佳实施方式 本发明提供的垂直轴风力发电机风轮中的支撑 杆结构, 包括支撑杆, 所述支撑杆用于设置在所述风力发电机中风轮 上的叶片和轮毂或所述发 电机的转动部件之间,该支撑杆的一端设有与 所述叶片的朝向所述轮毂的 叶片内侧面连接的连接结构,其另一端设有与 所述轮毂或所述发电机的转 动部件连接的连接结构。

一个具体的例子可以是, 一个风轮上支撑杆的数量是叶片数量的两 倍, 如图 2、 3所示, 一个叶片通过上下两根支撑杆连接到设于中心 塔柱 8上的发电机转动部件或风轮轮毂上。 所述支撑杆可以是直杆,.更好的设 计是: 每根支撑杆包括两段 1、 2, 段 1为一主支撑杆 1、 段 2为两根分支 撑杆 9、 10 , 还包括一主三通 2, 。 主三通 2, 上设有三个插孔, 该三个 插孔以 Y形分布在主三通上, 其中位于一侧的一个插孔中插入主支撑杆 1 的一端而固定连接在主支撑扞 1上, 主三通 2 ' 另一侧的两个插孔中分别 插设固定两根分支撑杆 9、 10的一端,使得分支撑杆 9、 10通过主三通 2, 与主支撑杆 1 固定连接, 主支撑杆 1的另一端连接发电机的转动件 7 , 两 根分支撑杆的另一端与叶片 0的内侧表面连接。垂直柱状的叶片 0上部连 接一所述支撑杆, 其下部连接另一所述支撑杆, 上下两根支撑杆相互平行 设置。 当为两个该支撑杆时, 两个该支撑杆的所述连接结构分别与所述叶 片的上下两端的所述内侧面对应,通过支撑杆 或所述分支撑杆构成与所述 叶片内侧面两点或四角四点的连接结构。

两根分支撑杆可以是在同一水平面上设置。

主支撑杆 1和分支撑杆 9、 10的杆截面均为椭圆形, 其长轴在水平方 向。 椭圆的长轴和短轴的比例优选为 3: 2。

上面一根支撑杆中的主支撑杆 1的一端与发电机的转动件 7通过一椭 圓 T形连接件 3 ' 固定连接; 上面一根分支撑杆 9、 10的另一端分别通过 椭圓 T形连接件 3和椭圓 T形连接件 4连接一个叶片 0上部内侧面两端附 近固定连接。下面一根支撑杆中的主支撑杆和 分支撑杆的连接结构与上部 的支撑杆相同。 本发明提供的支撑杆结构, 在对叶片的连接时, 在其内表 面上通过上面两根分支撑杆通过两个椭圓 T形连接器 3、 4和下面根据分 支撑杆通过两个椭圆 T形连接器 5、 6成四点固联, 其连接结构筒单, 但 连接牢固、 稳定。

在主支撑杆 1的端头设置椭圓 T形连接件 3, 如图 4所示, 包括一椭 圆形管段 31, 其管内腔 32与主支撑杆 1端头外形相匹配, 该管段 31的 一端固联一连接部 33 , 其面积大于管段横截面, 其端面与所述发电机 7 的转动部件的外壁形状相匹配, 其上设有连接结构, 例如为螺栓孔或螺钉 孔, 其上穿设螺栓或螺钉, 用以固联在发电机转动部件上, 在管段 31 的 该管内腔 32中插设并固定主支撑杆 1端头。

连接分支撑杆与叶片内侧面的椭圆 T形连接件 3、 4、 5、 6的结构与 上述椭圓 T形连接件 3 ' 结构基本相同, 只是其中的连接部的端面是与叶 片的内侧面形状相匹配。 在所述分支撑杵的端头设置一椭圓 Τ形连接件, 在管段的该管内腔中插设并固定所述分支撑杆 端头。该椭圆 Τ形连接件通 过螺栓或螺钉固定连接叶片 0。

如图 1、 2、 3所示, 用于垂直轴风力发电机的叶片 0的形状为一垂直 的柱状体,与风轮的垂直的轴线平行,其水平 截面为飞机机翼的断面形状, 即相对于风轮的转轴, 其外侧表面和迎风的端面为圓滑过渡的流线型 弧 面, 外侧表面和内侧表面之间的间距是渐变的, 叶片的迎风面的所述间距 较大, 沿顺风方向, 间距逐渐减小; 在叶片的垂直方向上各水平截面大小 形状相同。 这种叶片设置在风轮的外缘, 叶片与风轮转轴或者发电机的转 动部件之间是通过支撑杆连接的,一个叶片 0的上下两端连接两根所述支 撑杆, 在上的支撑杆的内侧与发电机 7的转动部件相连接, 而发电机的静 止部件侧环设在中心的塔柱 8上。在下的支撑杆的内侧的主支撑杆与风轮 的轮毂通过椭圓 Τ形连接件连接。

所述支撑杆与所述风轮中所述叶片的对应数量 还可以为:一个叶片与 多个所述支撑杆对应, 当为多个该支撑杆时, 其中两个该支撑杆的所述连 接结构分别与所述叶片的上下两端的所述内侧 面对应连接,其余该支撑杆 与所述叶片上下两端之间的部分的所述内侧面 对应。

所述各个支撑杆为椭圆形截面, 其受风阻力小。 可有利于风轮低风速 下启动和在转动中减少功耗。 工业实用性 本发明的垂直轴风力发电机中风轮的支撑杆结 构,用于支撑垂直轴风 力发电机的风轮。