專利名稱：倒張索式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電裝置領(lǐng)域，特別是兆瓦級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)懸臂。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電是目前比較經(jīng)濟(jì)和容易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化的可再生能源，又屬綠色清潔 能源，是21世紀(jì)國際上科技開發(fā)的重點(diǎn)之一。風(fēng)力發(fā)電機(jī)分為水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)和垂直軸 風(fēng)力發(fā)電機(jī)。目前的兆瓦級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的懸臂長度約為30 50米，一頭懸空掛著 葉片，另一頭連接塔筒轉(zhuǎn)盤，呈超長單懸臂結(jié)構(gòu)。大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的懸臂因太長而剛 度不足，這是兆瓦級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂的最大難題。為減少風(fēng)阻，懸臂在垂直方向的尺 寸應(yīng)盡可能?。粸樵黾觿偠?，懸臂在垂直方向的尺寸又應(yīng)盡可能厚。這對矛盾，無論是采用 桁架結(jié)構(gòu)，或是采用其它梁結(jié)構(gòu)來制作懸臂，均不可能得到妥善解決。由于懸臂剛性不夠， 現(xiàn)有技術(shù)只能在懸臂轉(zhuǎn)盤上部增加塔筒的高度，通過上部加鋼索來改善剛性，但這樣會增 加塔筒的制造成本。 對于風(fēng)力發(fā)電機(jī)的很多專利技術(shù)的文獻(xiàn)，大多數(shù)集中在提高效率，降低風(fēng)阻方面， 如200510045895. 1 ( 一種垂直軸大功率風(fēng)力發(fā)電機(jī))、200720010733. 9 (垂直軸風(fēng)力機(jī))、 200810026323. 2( —臂多葉垂直軸風(fēng)力機(jī))。關(guān)于懸臂方面的技術(shù)報道較少，僅有一篇 200710111746. X(垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片支撐臂)。從上述這些文件來看，都未發(fā)現(xiàn)解決懸 臂剛性問題的描述，而且從文字和圖案來看，懸臂結(jié)構(gòu)仍然集中在桁架結(jié)構(gòu)或殼體結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種倒張索式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂，它可解
決大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂的剛性問題，克服現(xiàn)有懸臂受力集中，容易出現(xiàn)剛性失穩(wěn)的
缺點(diǎn)，同時又不增加塔筒的建造成本。 解決本發(fā)明的技術(shù)問題所采用的方案是 塔筒上的回轉(zhuǎn)盤分別連接著水平直臂和倒拱形柔索的一端，垂直布置的葉片又連 接著直臂和倒拱形柔索的另一端，直臂位于倒拱形柔索上方，在直臂和倒拱形柔索之間連 接有一系列垂下的拉桿或拉索。 本發(fā)明所述的水平直臂下方的回轉(zhuǎn)軸套和葉片之間還連接有一根斜臂，其傾斜角 為0° 60° 。 本發(fā)明所述的倒拱形柔索的兩端分別與斜臂的兩端匯集。 對于發(fā)電機(jī)使用的葉片較長時，支撐葉片的上述結(jié)構(gòu)的倒張索式懸臂采用1 3套。 本發(fā)明巧妙地將橋梁的倒張索結(jié)構(gòu)應(yīng)用到大型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂，將葉片施 于懸臂頂部的載荷轉(zhuǎn)移分散到懸臂的其它部分，尤其是轉(zhuǎn)移到懸臂的根部。這樣可以大大 減輕懸臂承受的下彎力矩，相對提升懸臂的剛度。因此，懸臂就可以制造得很薄，以符合空 氣動力學(xué)的要求。在保證獲得滿意剛度的同時又減少迎風(fēng)面積，獲得小的風(fēng)阻，提高整機(jī)的風(fēng)電轉(zhuǎn)換效率。 本發(fā)明的有益效果是 (1)在相同裝機(jī)容量下(采用相同葉片)，倒張索式懸臂的重量不到傳統(tǒng)桁架結(jié)構(gòu) 懸臂重量的70%，且制造工藝簡單，制造成本降低40% ; (2)倒張索式懸臂比桁架懸臂或其 它梁結(jié)構(gòu)的懸臂在垂直高度方向更薄，使懸臂的阻風(fēng)面積更小，風(fēng)電轉(zhuǎn)換率更高，適應(yīng)性更 強(qiáng)；(3)倒張索式懸臂與上拉鋼索的懸臂相比，可降低塔筒總高度、節(jié)省塔筒造價。(4)倒張 索及斜支撐臂的位置相對較低，作用在其上的風(fēng)速也相對較小，既方便了安裝，又可進(jìn)一步 減少風(fēng)阻。(5)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂重量的減輕，可使風(fēng)力機(jī)組支撐塔筒等一系列部件承 受的載荷及自重大大減輕，使整個風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制造成本大幅降低。


圖1為本發(fā)明倒張索式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)示意圖。
圖2為本發(fā)明倒張索式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂示意圖。
圖3為傳統(tǒng)桁架結(jié)構(gòu)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)示意圖。 圖1 3中各標(biāo)號為塔筒1、拉索2、葉片3、回轉(zhuǎn)盤4、直臂5、斜臂6、倒拱形柔索 7、桁架8。
具體實(shí)施例方式
參見圖1 2，本發(fā)電機(jī)懸臂的結(jié)構(gòu)為，塔筒上l端的回轉(zhuǎn)盤4分別連接著水平直 臂5和倒拱形柔索7的一端，下垂的葉片3又連接著直臂5和倒拱形柔索7的另一端，直臂 5位于倒拱形柔索7上方，在直臂5和倒拱形柔索7之間連接有一系列垂下的拉索2(也可 采用剛性拉桿或拉桿與拉索組合使用)。為了獲得更好的剛性，還可在水平直臂5下方的回 轉(zhuǎn)盤4與葉片3之間再連接一根斜臂6，其傾斜角為0。 60° ，該斜臂6的兩端與倒拱形 柔索7的兩端分別匯集在一起。當(dāng)使用的葉片3較長時，支撐葉片3的上述結(jié)構(gòu)的倒張索 式懸臂采用1 3套，和獲得更好的力學(xué)性能。
權(quán)利要求
一種倒張索式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂，其特征是塔筒上的回轉(zhuǎn)盤分別連接著水平直臂和倒拱形柔索的一端，垂直布置的葉片又連接著直臂和倒拱形柔索的另一端，直臂位于倒拱形柔索上方，在直臂和倒拱形柔索之間連接有一系列垂下的拉桿或拉索。
2. 按權(quán)利要求1所述的倒張索式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂，其特征是在水平直臂下方 的回轉(zhuǎn)軸套和葉片之間還連接有一根斜臂，其傾斜角為O。 60° 。
3. 按權(quán)利要求1所述的倒張索式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂，其特征是倒拱形柔索的兩 端分別與斜臂的兩端匯集。
4. 按權(quán)利要求1、2或3所述的倒張索式垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)懸臂，其特征是支撐葉片 的倒張索式懸臂采用1 3套。
全文摘要
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電裝置領(lǐng)域，特別是兆瓦級垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)懸臂。本發(fā)明所述的懸臂結(jié)構(gòu)是塔筒上的回轉(zhuǎn)盤分別連接著水平直臂和倒拱形柔索的一端，垂直布置的葉片又連接著直臂和倒拱形柔索的另一端，直臂位于倒拱形柔索上方，在直臂和倒拱形柔索之間連接有一系列垂下的拉桿或拉索。本發(fā)明巧妙利用了倒張鋼索結(jié)構(gòu)，將懸臂頂部承受的負(fù)載傳遞到懸臂根部，有效地克服現(xiàn)有懸臂剛性失穩(wěn)的缺點(diǎn)，具有結(jié)構(gòu)簡單、阻風(fēng)面積小、制造成本低、單機(jī)容量易于增大等性能特點(diǎn)。
文檔編號F03D3/00GK101705919SQ20091009513
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者孫勇, 彭明軍, 潘志強(qiáng), 王躍宗 申請人:昆明理工峰潮科技有限公司