[实用新型]大功率高抗风风电帆轮组

说明书

技术领域：

本实用新型涉及的是一种风电设备。其功能是转换自然风能为发电机提供动力。 

背景技术：

市场上已有的发电风车，其共性的结构是：在一根截面相对小的高杆顶端设置风轮，风轮的迎风角度固定。因而使它抗强风能力差、容易损毁；难以大型化、功率小；制造工艺难、成本高；能量转化率低，特别是在风速较小的情况下更是难以发挥作用，故普及难度大。 

实用新型内容：

本实用新型的发明目的是：在强风中不易损毁，功率大而成本低，不但可以利用较小风流，而且还可以提高其能量转化率，从而达到容易普及的目的。 

技术方案是：设置一根强度较高的竖直轴，上下分别通过轴承与两个固定外套相联、定位。在竖直轴上等角度放射状的固联4～8个‘田’字形框架，每个框架都分别与竖直轴处在同一空间平面内。框架可以是田字形、目字形或直角梯形，也可以是前三种形状的混合。 

在框架的每个矩形框孔远离竖直轴的一竖直边上、分别对应设置可以自由转动开闭的独扇帆门。框孔和帆门的结构关系就像一般住房的门框和独扇门一样。 

帆门的转轴也可以设置在帆门中间稍偏远竖直轴的位置。帆门的上下尺寸稍小于、而左右稍大于框孔，可以在框孔中自由转动180度。 

我们把上述整体装置称作帆轮。以帆轮的转向为参考向，帆门都位于框架的同一侧面。 

帆轮在风力作用下转动，半边顺风半边逆风。转到顺风边帆门关闭压贴框架，风对之产生动力矩；转到逆风边帆门被风吹开并保持和风向平行，仅能产生很小的阻力矩。 

为了大功率和模块化，我们把上述4N副帆轮固定在同一N层塔架上，N＝1、 2、3…。 

塔架是由N+1副正方形钢框按一定的间距、相互平行的被4根钢柱串联而成，其固定点在各框边的中点，形成N层塔架，其外形包络线呈正四棱柱形。 

每4副帆轮分别装联在相邻上下两方框的4个角的顶点，总共N层。相邻上下两帆轮的竖直轴活动联接、一体化输出动力。 

发电机设置在塔架下中心的地面上，通过传动接受4N副帆轮的动力。 

有益效果：采用上述设计方案的帆轮组，不但结构和制造工艺简单，成本低廉，能量转化率高，而且抗风能力强，容易实现大功率，为风电的发展和普及创造条件。 

附图说明：

图1是帆轮的结构示意图； 

图2是帆轮的俯视图； 

图3是塔架的结构示意图； 

图4是本实用新型的俯视图。 

其中：1、竖直轴；2、固定套；3、框架；4、帆门；5、连接板；6、钢框；7、钢柱。 

具体实施方式：

如图1所示，设置一根有较高强度和刚度的竖直轴(1)，其上下两端分别通过轴承与两个固定套(2)相联。固定套通过连接板(5)与塔架相联、定位、固定。 

在竖直轴(1)上等角度放射状的固联4～8个有较高强度的“田”字形框架(3)，每个框架(3)都分别与竖直轴(1)处在同一空间平面内。组成框架的条形材的横截面呈流线型。框架(3)也可以是“目”字形或直角梯形，也可以是前三种形状的混合。 

以下以“田”字形框架为例说明。 

在框架(3)的每个矩形框孔远离竖直轴1的竖直边上、分别对应设置可以绕竖直边自由转动开闭的独扇帆门(4)。帆门的横向尺寸略大于框孔，可以压贴框架，用轻且强度高的材料如玻璃钢制作。 

如图2，以帆轮的转向为参考向，各扇帆门(4)都分别位于所在框架(3) 的同一前侧面(也可以位于同一后侧面)。 

如图2，当某一方向的风、例如西风吹来时，(俯视，以与竖直轴1交叉的东西向空间直线为界)将会使位于南向半边的帆门被风吹闭，使帆门面与风或垂直或成不同的角度，对帆轮产生较大的逆时针力矩。位于北向半边的帆门被风吹开，并保持与风向平行，故仅能产生很小的顺时针的阻力矩。帆轮得到的合力矩将是逆时针向，而且持续不断，向外提供动力。 

为了大功率和模块化，我们把上述4N副帆轮固定在同一N层塔架上，N＝1、2、3…。 

如图3，塔架是由N+1副正方形钢框(6)按一定的间距、相互平行的被4根钢柱(7)串联而成，其固定点在各框边的中点，形成N层塔架，其外形包络线呈正四棱柱形。如图4，每4副帆轮分别装联在相邻上下两钢框的4个角的顶点，总共N层。 

为了加强塔架的强度和刚度，在不影响帆轮转动的情况下，塔架内尽可能的采取三角形结构。 

相邻上下两帆轮的竖直轴(1)相互活动联接、一体化输出动力。