[实用新型]轻质结构垂直轴风力发电机风轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及风力发电机，特别是一种轻质结构垂直轴风力发电机风轮，具体涉及到采用软质材料或低强度材料制作的价格低廉并且结构重量比传统设计大幅度减轻的风轮设计。

背景技术

众所周知，风能是一种取之不尽、用之不竭的能源，它安全、清洁、充裕、无污染，利用风力发电已成为当今世界风能利用的最主要形势，受到各个国家的极大重视，发展迅速、市场潜力巨大。

风轮是风力发电机的关键部件，风轮的结构设计至关重要，关系到整个设备的发电效果。

目前，风力发电机从风轮形式一般分为垂直轴风力发电机和水平轴风力发电机两种，水平轴风力发电机一般存在风轮叶面必须正面迎风，风叶直径大，架设高，风叶硬度、韧度要求高制作成本昂贵等缺陷。而目前出现的垂直轴风力发电机也存在风叶制作成本高的缺点，能否采用更轻更低成本的材料来制作风叶，降低风叶重量、减少风叶自身转动损耗、实现微风起动，是目前风力发电机风轮结构设计的热点问题。

发明内容

本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的问题而专门设计的一种设计合理、结构简单、风叶自身重量轻且更低成本、可实现微风起动的轻质结构垂直轴风力发电机风轮。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：本轻质结构垂直轴风力发电机风轮包括垂直轴和设置在垂直轴上的多个风叶，其中：在垂直轴上设置有上、下固定轮盘，上、下支撑轮圈均通过呈均匀分布的辐射式拉力支撑杆与上、下固定轮盘相连接，且每根拉力支撑杆均与轮圈的半径方向呈0°～80°，在上、下拉力支撑杆之间设置有风叶。

在本实用新型中，风叶可由轻质薄板材料制作而成，如：强力布料、化纤尼龙材料、薄钢板、薄不锈钢等，柔质风叶通过风叶固定机构设置在上、下拉力支撑杆之间，风叶固定机构包括套装在拉力支撑杆上的中空圆棒、开设在中空圆棒外壁上的凹槽和压装在凹槽中的卡槽棒组成。

为进一步提高整个风轮的稳定性，在垂直轴顶端与上支撑圈之间连接有斜拉杆。

在每根拉力支撑杆上均套装有一拉力弹簧，拉力弹簧一端与固定轮盘连接，另一端与风叶固定机构中的中空圆棒连接。

发电机的接入可任意选择在该结构的垂直轴的上下接入，本设计通过上方接入为最佳接入方式。

本实用新型的优点在于：

一、使具有韧度的软质材料作为风叶成为可能，可使用各种轻质薄板材料，如：强力布料、化纤尼龙材料、薄钢板、薄不锈钢、等等，在大大压缩了风叶成本的同时减轻了风叶自重，实现了级数更低的微风驱动目的，且通过设计在风叶框架上的风叶固定机构，可方便地更换风叶，维护非常方便。

二、由于该设计可接入软质风叶，故在迎风面受风时，迎风角度可有一定程度加大，而背风面背风时可减小背风面面积，进而提高风轮转速。

三、该风力发电机的风叶结构，还可设计成相互独立的单元，上下连接在一起组成由数个单元构成的风叶塔，进一步增加微风起动的效果，驱动更大功率的发电机。

附图说明

图1为本实用新型的结构视图。

图2为图1未装风叶时的结构视图。

图3为安装有上下固定轮盘的垂直轴结构视图。

图4为固定轮盘、拉力支撑杆以及拉力弹簧连接的结构视图。

图5为轮圈的结构视图。

图6为设在拉力支撑杆中的风叶固定机构结构视图。

图中：1、垂直轴，2、固定轮盘，3、支撑轮圈，4、拉力支撑杆，5、风叶，6、螺套，7、中空圆棒，8、凹槽，9、卡槽棒，10、斜拉杆，11、固定孔，12、拉力弹簧。

具体实施方式

本实用新型以下结合附图做进一步描述：

如图1、2、3所示：本轻质结构垂直轴风力发电机风轮包括垂直轴1和设置在垂直轴上的多个风叶5，其中：在垂直轴1上设置有上、下固定轮盘2，上、下支撑轮圈3均通过呈均匀分布的辐射式拉力支撑杆4与上、下固定轮盘2相连接，且每根拉力支撑杆4均与轮圈的半径方向呈约10°～20°度夹角，在固定轮盘2边沿和支撑轮圈3上均开设有支撑杆固定孔11(如图4、5示)，支撑轮圈3与拉力支撑杆4之间可通过安装在固定孔11中的螺套6及螺母连接固定，为进一步提高整个风轮的稳定性，在垂直轴顶端与上支撑轮圈之间连接有斜拉杆10。在上、下拉力支撑杆之间设置有柔质材料制作的风叶5，该柔质风叶5通过风叶固定机构设置在上、下拉力支撑杆之间，该风叶固定机构包括套装在拉力支撑杆4上的中空圆棒7、开设在中空圆棒外壁上的凹槽8和压装在凹槽中的卡槽棒9组成(如图6示)。

在每根拉力支撑杆4上均套装有一拉力弹簧12，拉力弹簧(12)置于固定轮盘2与风叶固定机构中的中空圆棒7之间(如图4示)，设置拉力弹簧的目的是更换风叶时更加方便。