一種風(fēng)機(jī)葉片及風(fēng)輪的制作方法
【專利摘要】風(fēng)力能源不需要燃料，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，廣泛應(yīng)用在世界各地，隨著能源緊缺及化石燃料對環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，開發(fā)新型能源成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵，風(fēng)能是目前為止技術(shù)較為成熟，歷史悠久的發(fā)電方式，是具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉矗景l(fā)明的目的是提供一種風(fēng)機(jī)葉片及風(fēng)輪，使現(xiàn)有風(fēng)機(jī)在低風(fēng)速啟動難效率低功率不穩(wěn)定的問題得以解決，本發(fā)明風(fēng)機(jī)葉片包括：定片，動片，連接軸，彈性裝置，定片和動片的一端通過連接軸活動地連接在一起，定片和動片以連接軸為中心轉(zhuǎn)動，彈性裝置固定安裝在定片和動片上，或安裝在連接軸上并固定作用在定片和動片上，定片和動片分開角度限定小于180度，合并一起形成完整升力型葉片，定片和/或動片活動的一端固定有永磁體。
【專利說明】—種風(fēng)機(jī)葉片及風(fēng)輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及風(fēng)能利用領(lǐng)域，具體是一種風(fēng)機(jī)葉片及風(fēng)輪。
技術(shù)背景
[0002]風(fēng)力能源不需要燃料，經(jīng)濟(jì)環(huán)保，廣泛應(yīng)用在世界各地，隨著能源緊缺及化石燃料對環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，開發(fā)新型能源成為各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵，風(fēng)能是目前為止技術(shù)較為成熟，歷史悠久的能源利用方式，是具有大規(guī)模發(fā)展?jié)摿Φ目稍偕茉?，有可能成為重要的替代能源，風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要有水平軸風(fēng)機(jī)和垂直軸風(fēng)機(jī)兩大類，垂直軸風(fēng)機(jī)的風(fēng)輪軸與風(fēng)向垂直，風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動與風(fēng)向無關(guān)，但是由于其啟動風(fēng)速較高且功率不穩(wěn)定，其發(fā)展并不像水平軸風(fēng)力機(jī)那么迅速，隨著計算科學(xué)的飛速發(fā)展，垂直軸風(fēng)力機(jī)的優(yōu)異空氣動力性能，尤其是達(dá)里厄風(fēng)力機(jī)，漸漸為世人所認(rèn)識，近年來廣泛受到各國研究人員的關(guān)注，垂直軸風(fēng)機(jī)的效率不斷提高，解決在低風(fēng)速啟動難效率低功率不穩(wěn)定的問題可以極大促進(jìn)垂直軸風(fēng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，風(fēng)機(jī)的效率高低及功率大小關(guān)鍵在于其葉片及風(fēng)輪的風(fēng)力性能，有合理的葉片及風(fēng)輪設(shè)計可以使風(fēng)機(jī)更好地把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以及通過電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種風(fēng)機(jī)葉片及風(fēng)輪，使現(xiàn)有風(fēng)輪在低風(fēng)速啟動難效率低功率不穩(wěn)定的問題得以解決。
[0005](I) 一種風(fēng)機(jī)葉片，包括:
定片，動片，連接軸，彈性裝直，定片和動片的一端通過連接軸連接在一起，定片和動片以連接軸為中心轉(zhuǎn)動，合并一起形成完整升力型葉片，其特征在于，定片和/或動片活動的一端固定有永磁體。
[0006](2)如(I)所述的一種風(fēng)機(jī)葉片，其中，
彈性裝置具有拉力和彈力，彈性裝置固定安裝在定片和動片上，或安裝在連接軸上并固定作用在定片和動片上，定片和動片分開角度限定小于180度。
[0007](3)如(I)所述的一種風(fēng)機(jī)葉片，其中，
永磁體對應(yīng)位置有配套鐵片，永磁體在定片與動片合并在一起時，永磁體與鐵片相互對應(yīng)，吸引在一起。
[0008](4)如(I)所述的一種風(fēng)機(jī)葉片，其中，
其活動端有多個相互嵌合的凹凸，當(dāng)定片和動片合并一起時，凹凸互相嵌合限定位置。
[0009](5)—種包含上述(I)至(4)中任一項所述葉片的風(fēng)輪，以及主軸，支架；支架一端連接在主軸上，另一端連接在葉片的定片上，葉片的動片在支架與定片連接一側(cè)。
[0010](6)如(5)所述風(fēng)輪制作使用方法，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速在一設(shè)定值的時候打開動片，即風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過這個值，動片向定片合并一起，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于這個值，動片與定片分開，在動片與定片分開后風(fēng)輪轉(zhuǎn)速有一變化范圍，在動片與定片合并一起后風(fēng)輪轉(zhuǎn)速也有一變化范圍，由彈性裝置，永磁體和風(fēng)輪轉(zhuǎn)動時的各個力來調(diào)節(jié)實施。
[0011](7)如(6)所述的風(fēng)輪制作使用方法，其中，設(shè)定值的確定為，在這個設(shè)定值風(fēng)輪因葉片動片展開作為阻力型風(fēng)機(jī)的輸出功率與風(fēng)輪因葉片動片合并作為升力型風(fēng)機(jī)的輸出功率相當(dāng)。
[0012]根據(jù)上面(I)至(4)所述的定片和動片為阻力型葉片，呈弧形，凸面光滑，凹陷的一面可以有加強肋，合并一起成為翼型升力葉片，加強肋以增強抗折彎能力和增加風(fēng)渦流阻力。
[0013]彈性裝置可采用扭簧和彈簧，扭簧具有一定的彈力和拉力，安裝在定片和動片的連接軸上，將扭簧的兩腳分別固定在定片和動片上，使定片和動片在一定范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動開合，彈簧安裝在定片或動片上，用以克服永磁體的磁力，使不受外力時葉片的定片和動片呈張開狀態(tài)，施加外力使定片和動片間角度加大時，扭簧提供拉力，施加外力使定片和動片間角度減少時，扭簧和彈簧提供彈力；可以直接用具有彈性和拉力的彈簧，兩端固定在定片和動片上，可以達(dá)到同樣的目的，可以多種彈簧結(jié)合同時使用，比如一組彈簧提供拉力，另一組彈簧提供彈力，可以采用橡膠等彈性材料的裝置，定片和動片的連接軸也可以換用柔性材料直接連接，需要注意材料的耐久使用性能，因定片在結(jié)構(gòu)中起支持作用，受作用力比動片大，作用時間長，設(shè)計定片在整個葉片厚度中占有較大部分以增強結(jié)構(gòu)強度。
[0014]永磁體可選擇固定在定片活動端上，相互對應(yīng)的動片位置固定有鐵片，永磁體吸引鐵片使定片與動片合并在一起，在這里永磁體的作用是與前面的彈性裝置配合，構(gòu)成一個彈力組合，使定片和動片在不同范圍活動，定片活動端設(shè)多個凸起，比如小圓柱，對應(yīng)的動片位置設(shè)圓孔，當(dāng)定片與動片合并在一起，小圓柱插在圓孔中，限定定片與動片的位置，結(jié)構(gòu)結(jié)實，凸凹可以任意設(shè)置在定片或動片上，也可以在永磁體與鐵片處設(shè)凸凹。
[0015]根據(jù)上面(5)所述的風(fēng)輪，其主軸可與電機(jī)相連，各支架均勻角度連接在主軸和葉片定片之間，動片在支架和定片連接一側(cè)，支架連接在葉片的兩端或兩端之間各位置，靜止?fàn)顟B(tài)時，扭簧和彈簧克服永磁體的吸引力使葉片的動片與定片呈張開的V形狀態(tài)，風(fēng)輪為阻力型風(fēng)機(jī)，有風(fēng)吹到葉片的動片與定片開口端方向，葉片的動片遠(yuǎn)離定片，扭簧呈拉力狀態(tài)，在動片與定片開口端背風(fēng)時，葉片的動片靠近定片，扭簧呈彈力狀態(tài)，這時候定片的永磁體因為距離動片的鐵片較遠(yuǎn)，吸引力小，隨著轉(zhuǎn)速的提高，在離心力和風(fēng)壓的作用下，當(dāng)動片靠近定片到一定距離，離心力，永磁體吸引力和風(fēng)壓的力量克服定片和動片間扭簧和彈簧的彈力合并一起，以升力型風(fēng)機(jī)工作，支架更可以與葉片的定片以可變攻角裝置連接，比如擺動式葉片連接，可以進(jìn)一步優(yōu)化葉片風(fēng)動性能，使風(fēng)輪在較大的轉(zhuǎn)速范圍及尖速比范圍工作時，發(fā)揮更大效率，在失速時保護(hù)葉片和風(fēng)輪，葉片兩端可加端片減少葉片兩端擾流，這些是現(xiàn)有常用技術(shù)，很容易與本發(fā)明結(jié)合到一起。
[0016]根據(jù)上面(6)和(7)所述的風(fēng)輪制作使用方法，小風(fēng)力時，風(fēng)輪以阻力型風(fēng)機(jī)工作，當(dāng)風(fēng)力增大，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速增加，風(fēng)輪仍以阻力型風(fēng)機(jī)工作，直到一個設(shè)定值，定片和動片間扭簧和彈簧的力量被永磁體的吸引力，離心力及風(fēng)力克服而使動片與定片合并，此時風(fēng)輪開始以升力型風(fēng)機(jī)工作，可隨風(fēng)力繼續(xù)增大而增加轉(zhuǎn)速，設(shè)定值的確定為，在這個設(shè)定值風(fēng)輪因葉片動片展開作為阻力型風(fēng)機(jī)的輸出功率與風(fēng)輪因葉片動片合并作為升力型風(fēng)機(jī)的輸出功率相當(dāng)，即風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于這個設(shè)定值，如果風(fēng)輪仍然以升力型風(fēng)機(jī)工作，其功率及效率會低于其以阻力型風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)，同樣道理風(fēng)輪轉(zhuǎn)速高于這個設(shè)定值，如果風(fēng)輪仍然以阻力型風(fēng)機(jī)工作，其功率及效率會低于其以升力型風(fēng)機(jī)工作狀態(tài)，所以必須在這個設(shè)定值變換葉片開合狀態(tài)，本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的簡單各種風(fēng)機(jī)原理在此不再重復(fù)說明。
[0017]用這種方法工作的風(fēng)輪可以最大限度地利用風(fēng)能，與多種以S型阻力葉片加升力葉片的風(fēng)輪比較，不增加風(fēng)輪尺寸，沒有阻力葉片與升力葉片的干擾，與用電力啟動的升力風(fēng)輪比較，沒有多加電子系統(tǒng)，不消耗額外電力，簡單可靠，可以直接作為驅(qū)動力或帶動發(fā)動機(jī)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明一種風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)實施例圖；
圖2為本發(fā)明一種風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)的永磁體與鐵片例圖；
圖3為本發(fā)明一種風(fēng)機(jī)葉片定片與動片合并例圖；
圖4為本發(fā)明一種風(fēng)輪頂視圖；
圖中I為定片，2為動片，3為連接軸，4為扭黃，5為永磁體，6為鐵片，7為彈黃，8為支架,9為主軸。
【具體實施方式】
[0019]參見圖1-4，本發(fā)明利用簡單的結(jié)構(gòu)變化，使風(fēng)輪在阻力型和升力型之間轉(zhuǎn)化，提高風(fēng)能利用率。
[0020]下面結(jié)合實施例附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行描述，顯然所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求書規(guī)定的范圍內(nèi)的各種變更和修改，都屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。
[0021]圖1是本發(fā)明一種風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)實施例圖，圖中I為定片，2為動片，3為連接軸，4為扭簧，5為永磁體，6為鐵片，7為彈簧，其中定片，動片可以用鋁板或玻璃鋼等質(zhì)量輕耐腐蝕而堅固的材料制作，定片和動片的凸面光滑，凹面設(shè)置加強肋板，加強肋板兼有制造風(fēng)渦流增加阻力的作用，扭簧穿在連接軸上，扭簧兩端連接在定片和動片上，其張力略大于永磁體的吸引力，使定片和動片在沒有外力靜止的時候呈張開狀態(tài)，除了使用扭簧外，可以分別使用彈簧和拉簧，固定在定片和或動片的各個位置，以起到同樣的作用，在本例圖中不再顯示。
[0022]圖2是一種風(fēng)機(jī)葉片內(nèi)的永磁體與鐵片例圖，圖中5為永磁體，6為鐵片，永磁體凸起地固定鑲嵌在定片上，永磁體表面可用鐵片包裹，防腐堅固，固定在動片上的鐵片制作成與永磁體相互配合的凹槽狀，使永磁體嵌入其內(nèi)部后不會移動滑行。
[0023]圖3為本發(fā)明一種風(fēng)機(jī)葉片定片與動片合并例圖，圖中I為定片，2為動片，3為連接軸，圖中為永磁體吸引力和外力共同作用，克服扭簧和彈簧的彈力而合并一起的狀態(tài)。
[0024]圖4為本發(fā)明一種風(fēng)輪頂視圖，圖中I為定片，2為動片，8為支架，9為王軸，以五葉片為例，支架與葉片定片的上端和下端連接，不阻礙動片的活動，動片可在內(nèi)側(cè)開合，葉片可在兩端設(shè)置端片，減少葉片運動時的空氣亂流，為避免遮擋方便說明，在此沒有圖示，靜止?fàn)顟B(tài)時，葉片的動片與定片是分開的，葉片開口在迎風(fēng)時張大角度，在背風(fēng)時縮小角度，在低風(fēng)速時，各張開的葉片使整個風(fēng)輪以阻力型風(fēng)機(jī)運動工作，永磁體因為距離較遠(yuǎn)不發(fā)揮作用，隨著風(fēng)速提高，轉(zhuǎn)速也提高，葉片的動片在不斷增加的離心力，風(fēng)力作用下，定片和動片之間角度減少，不斷向定片靠近，當(dāng)達(dá)到一設(shè)定值時，動片在離心力，風(fēng)力及因靠近定片而被永磁體吸引力作用下，與定片合并一起形成完整的升力型葉片，此時風(fēng)輪已經(jīng)具備足夠啟動轉(zhuǎn)速，達(dá)到一定葉尖速比，而發(fā)揮出升力型風(fēng)機(jī)的優(yōu)勢，利用風(fēng)能高效率轉(zhuǎn)動，反之，當(dāng)風(fēng)速下降，轉(zhuǎn)速隨之下降，到一設(shè)定值時，永磁體的吸引力不足以支持吸引動片合并在定片，動片在扭簧和彈簧作用下會張開而使風(fēng)輪以阻力型轉(zhuǎn)動，繼續(xù)高效率地發(fā)揮作用，設(shè)定值可以通過調(diào)節(jié)動片的質(zhì)量，扭簧和彈簧的拉力或彈力，永磁體的吸引力，根據(jù)葉片的翼型，葉片攻角，風(fēng)機(jī)安裝地的風(fēng)力條件等實現(xiàn)，使在這個設(shè)定值風(fēng)輪因葉片動片展開作為阻力型風(fēng)機(jī)的輸出功率與風(fēng)輪因葉片動片合并作為升力型風(fēng)機(jī)的輸出功率相當(dāng)。
【權(quán)利要求】
1.(I) 一種風(fēng)機(jī)葉片，包括: 定片，動片，連接軸，彈性裝直，定片和動片的一端通過連接軸連接在一起，定片和動片以連接軸為中心轉(zhuǎn)動，合并一起形成完整升力型葉片，其特征在于，定片和/或動片活動的一端固定有永磁體。
2.(2)如(I)所述的一種風(fēng)機(jī)葉片，其特征在于，其中， 彈性裝置具有拉力和彈力，彈性裝置固定安裝在定片和動片上，或安裝在連接軸上并固定作用在定片和動片上，定片和動片分開角度限定小于180度。
3.(3)如(I)所述的一種風(fēng)機(jī)葉片，其特征在于，其中， 永磁體對應(yīng)位置有配套鐵片，永磁體在定片與動片合并在一起時，永磁體與鐵片相互對應(yīng)，吸引在一起。
4.(4)如(I)所述的一種風(fēng)機(jī)葉片，其特征在于，其中， 其活動端有多個相互嵌合的凹凸，當(dāng)定片和動片合并一起時，凹凸互相嵌合限定位置。
5.(5) 一種風(fēng)輪，其特征在于，包含上述(I)至(4)中任一項所述葉片的風(fēng)輪，以及主軸，支架；支架一端連接在主軸上，另一端連接在葉片的定片上，葉片的動片在支架與定片連接一側(cè)。
6.(6)如(5)所述風(fēng)輪制作使用方法，其特征在于，使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速在一設(shè)定值的時候打開動片，即風(fēng)輪轉(zhuǎn)速超過這個值，動片向定片合并一起，風(fēng)輪轉(zhuǎn)速低于這個值，動片與定片分開，在動片與定片分開后風(fēng)輪轉(zhuǎn)速有一變化范圍，在動片與定片合并一起后風(fēng)輪轉(zhuǎn)速也有一變化范圍，由彈性裝置，永磁體和風(fēng)輪轉(zhuǎn)動時的各個力來調(diào)節(jié)實施。
7.(7)如(6)所述的風(fēng)輪制作使用方法，其特征在于，其中，設(shè)定值的確定為，在這個設(shè)定值風(fēng)輪因葉片動片展開作為阻力型風(fēng)機(jī)的輸出功率與風(fēng)輪因葉片動片合并作為升力型風(fēng)機(jī)的輸出功率相當(dāng)。
【文檔編號】F03D3/06GK103670918SQ201310620823
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】米建軍 申請人:米建軍