葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，所述水平軸風力發(fā)電機的每個葉片上具有一個母葉片和一個可轉折葉片，每個所述可轉折葉片能夠相對母葉片的遠端發(fā)生折轉，并且每個折轉后的可轉折葉片搭接在相鄰葉片的母葉片上，并固定之，或者每個折轉后的可轉折葉片搭接在所述水平軸風力發(fā)電機的輪轂上加以固定，以構成格構式連接結構。本發(fā)明的可轉折葉片相互搭接之后以相互支撐，使葉片遭受到的力矩、顫振等顯著降低，而結構強度又獲得極大提高。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水平軸風力發(fā)電機，特別涉及一種水平軸風力發(fā)電機的葉片結 構。 葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機

【背景技術】
[0002] 隨著技術的發(fā)展，風力發(fā)電機呈大型化（1MW及以上）發(fā)展趨勢。大型化水平軸風 力發(fā)電機的葉片，需要抵御巨大的力矩。為了使葉片的結構強度滿足設計要求，普遍的做法 是加大葉片的截面尺寸，以使其能夠抵抗巨大的力矩。
[0003] 可伸縮或可折疊的葉片同樣存在上述問題，例如，現有的水平軸風力發(fā)電機 的葉片中（專利文獻1 :CN102187093A，專利文獻2 :US2006/0045743A1，專利文獻3 : US4468169A，專利文獻 4 :US2009/0208337A1，專利文獻 5 :201180002668. 4,專利文獻 6 : 201010192072. 2,專利文獻7 :201210225362. 1)，專利文獻2、5、6、7中的葉片，無論何時，都 呈單懸臂梁受力狀態(tài)，且大風時其受力長度，無論是可伸縮的葉片或是可折疊的葉片，均不 小于葉片總長度的50%，在超過切出風速時仍呈單懸臂梁受力狀態(tài)，因此葉片仍需抵御巨 大的力矩。由于單懸臂梁結構的剛性差，抵御顫振的能力差，因而發(fā)生顫振的概率高、烈度 大。專利文獻1、4中，利用拉緊索將相鄰的葉片捆綁在一起，以期降低葉片、特別是葉根處 的力矩，然而，其如何保證不引起可怕的共振，是一大難題；如果該技術應用于大型風力發(fā) 電機中最流行的2葉、3葉輪轂時，由于葉片與拉緊索之間的夾角小，防止葉片振動的效果 顯著降低，還影響葉片的空氣動力學性能；該技術若應用于5葉或大于5葉的葉輪，與2、3、 4葉片的葉輪相比，5葉片或多于5葉片的葉輪，具有最大風能利用系數的尖速比的范圍較 小的缺點，也不符合提高發(fā)電效果的初衷；此外，其前拉緊索離葉片非常近，處于葉輪的前 緣，即葉輪的來流方向，會擾亂流場，影響葉輪捕獲風能的效率。


【發(fā)明內容】

[0004] 針對現有技術的不足，本發(fā)明的目的在于：提供一種葉片能夠呈格構式連接的水 平軸風力發(fā)電機，在能夠降低葉片制作用材料的同時，提高葉輪捕獲風能的效率。
[0005] 為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0006] -種葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，其特征在于：所述水平軸風力 發(fā)電機的每個葉片上具有一個母葉片和一個可轉折葉片，每個所述可轉折葉片能夠在母葉 片的遠端發(fā)生折轉，并且每個折轉后的可轉折葉片搭接在相鄰葉片的母葉片上，并固定之， 或者每個折轉后的可轉折葉片搭接在所述水平軸風力發(fā)電機的輪轂上加以固定，以構成格 構式連接結構。
[0007] 其中：母葉片與可轉折葉片相接處設有旋轉軸，在所述旋轉軸上穿套有三組相互 獨立旋轉的軸套，所述三組相互獨立的軸套分別與母葉片、可轉折葉片以及一個傳力板相 固接，所述傳力板的一側與所述可轉折葉片之間用一組上千斤頂連接，所述傳力板的另一 側與所述母葉片之間用一組下千斤頂連接。
[0008] 其中：當轉折角度小于180度時，母葉片與可轉折葉片以旋轉軸相接，且固結于母 葉片上的千斤頂底座與可轉折葉片之間直接以千斤頂相連，以控制母葉片與可轉折葉片之 間的相對角度。
[0009] 其中：所述可轉折葉片與相鄰葉片或輪轂的搭接處利用搭接鎖緊裝置固定，所述 搭接鎖緊裝置是用千斤頂驅動的鎖緊爪，所述相鄰葉片或輪轂上用于與可轉折葉片接觸的 部位設有與可轉折葉片外廓吻合的葉枕，在葉枕上蒙有軟質且耐磨的材料。
[0010] 其中：在所述母葉片與所述可轉折葉片之間還可連接有至少一個中葉片，所述至 少一個中葉片與所述母葉片（或子葉片）構成可伸縮葉片或可折疊葉片。
[0011] 其中：所述可轉折葉片的遠端還可延伸有至少一個子葉片，所述至少一個子葉片 構成可伸縮葉片或可折疊葉片。
[0012] 為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0013] 一種葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，所述風力發(fā)電機的葉片數等于 一或二，其特征在于：在輪轂內設有貫通的輪轂通道，兩片整體可移動式葉片相互平行并反 向地插設在輪轂通道內，每一片整體可移動式葉片均由葉片移動與鎖緊裝置驅動，使其能 夠相對輪轂通道移動并定位（同時鎖緊），所述整體可移動式葉片的葉梢能夠縮回，并使葉 根從輪轂通道中伸出，在每一片整體可移動式葉片的葉根與另一整體可移動式葉片之間用 搭接鎖緊裝置固定在一起，構成格構式連接結構。
[0014] 其中：所述葉片移動與鎖緊裝置包括與所述子葉片相接觸的驅動輪以及使所述驅 動輪與子葉片保持緊貼的千斤頂。
[0015] 其中：所述搭接鎖緊裝置是用千斤頂驅動的鎖緊爪。
[0016] 為實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：
[0017] 一種葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，包括至少一對能夠相對伸縮的 母葉片與子葉片，子葉片套裝在母葉片中，并通過母葉片與子葉片之間的葉片移動與鎖緊 裝置實現伸縮運動以及限位；其特征在于：子葉片逐步收縮入母葉片內，停留并作業(yè)時，至 少在母葉片的遠端有相隔一定距離的兩處用葉片移動與鎖緊裝置鎖緊，或者在這兩處之外 的部分設置更多的葉片移動與鎖緊裝置，使子葉片與母葉片之間形成格構式連接結構。
[0018] 與現有技術相比較，本發(fā)明具有的有益效果是：可轉折葉片、可收縮葉片與母葉片 相互搭接之后呈格構式結構，使葉片受到的力矩顯著降低，結構優(yōu)化，從而降低葉片制作用 料。葉片重量減輕，有多發(fā)電、減輕風力發(fā)電機其他結構負載等諸多優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖la是葉片可伸縮的風力發(fā)電機的子葉片與母葉片局部結構示意圖；
[0020] 圖lb是葉片可伸縮的風力發(fā)電機的子葉片與母葉片呈格構式結構原理示意圖；
[0021] 圖2a、圖2b、圖2c是葉片可伸縮的風力發(fā)電機（只有子葉片與母葉片時）的葉片 的各種狀態(tài)；
[0022] 圖3a、圖3b、圖3c是葉片可伸縮的風力發(fā)電機（有中葉片時）的葉片的各種狀 態(tài)；
[0023] 圖4是鎖緊裝置與鎖緊爪示意圖；
[0024] 圖5是葉枕示意圖；
[0025] 圖6是葉片（無中葉片時）呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機的3葉葉輪示意 圖；
[0026] 圖7a、7b、7c是葉片（有中葉片時）呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機的3葉葉 輪示意圖；
[0027] 圖8a、8b、8c是葉片（有可伸縮葉片）呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機的3葉 葉輪示意圖；
[0028] 圖8d是葉片（有可伸縮葉片）呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機的3葉葉輪示 意圖；
[0029] 圖9a、9b、9c是單葉片葉輪（包容可伸縮葉片）呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電 機的葉輪示意圖；
[0030] 圖10a、10b、10c是雙葉片葉輪（包容可伸縮葉片）呈格構式連接的水平軸風力發(fā) 電機的葉輪示意圖；
[0031] 圖11是葉片整體可移，呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機雙葉片葉輪示意圖；
[0032] 圖12是葉片轉折結構的示意圖。
[0033] 附圖標記說明：子葉片100 ;可轉折葉片100'、200' ；可折疊葉片100'' ；旋轉軸 150 ;軸套151、152、153 ;中葉片200 ;母葉片300 ;整體可移動式葉片301 ;輪轂400 ;輪轂通 道501 ;葉片移動與鎖緊裝置600 ;支架700 ;支點701 ;搭接鎖緊裝置800 ;鎖緊爪801 ;葉枕 900 ;傳力板1000 ;支座1101 ;上千斤頂1102 ;下千斤頂1103。

【具體實施方式】
[0034] 為了使本發(fā)明的目的、技術方案及其有益效果更易被理解，舉出以下實施例。本發(fā) 明的權利要求并不局限于下述實施例中的方式方法。
[0035] 首先，本發(fā)明提供一種水平軸風力發(fā)電機，具有可伸縮葉片，至少包括一對能夠相 對伸縮的母葉片300 (-般稱與輪轂固定的部分為母葉片300)與子葉片100,實際上，所 述可伸縮葉片可以包括2節(jié)、3節(jié)或者更多節(jié)葉片，以形成多節(jié)的可伸縮結構。見圖la、 圖lb所示的實施例，子葉片100套裝在母葉片300中，并通過母葉片300與子葉片100之 間的葉片移動與鎖緊裝置600實現伸縮運動以及限位。所述葉片移動與鎖緊裝置600包 括與所述子葉片100相接觸的驅動輪以及使所述母葉片300、驅動輪與子葉片100保持緊 貼的千斤頂；實際上，所述葉片移動與鎖緊裝置600的移動方式也可以是如中國專利號為 201010192072. 2所公開的螺紋結構，只是需配上本發(fā)明主張的鎖緊功能。
[0036] 所述水平軸風力發(fā)電機使用的時候，如圖2a所示，子葉片100伸出到最長狀態(tài)，在 母葉片300的遠端（遠離輪轂一端）處與子葉片100的近端（靠近輪轂一端）處至少這兩 處設置所述葉片移動與鎖緊裝置600 (均設置于母葉片300上），并鎖緊，（還可在這兩處之 外的部分設置更多的葉片移動與（或）鎖緊裝置，以為其它狀態(tài)下使用。）當風速由無風 逐漸升高，達到切入風速，升至額定風速，并漸漸增高，子葉片100由葉片移動與鎖緊裝置 600自超出額定風速之后，如圖2b所示，按需要逐步收縮進母葉片300中，直至達到切出風 速時，如圖2c所示，子葉片100全部收縮入母葉片300內，在前述任一葉片停留以作業(yè)（包 括停機避大風）時刻，葉片移動與（或）鎖緊裝置均鎖緊，使子葉片100與母葉片300之間 形成格構式連接結構，憑借此格構式結構使其不會發(fā)生晃動，以此來抵御各種風速特別包 括切出風速直至最大風速。本實施例并不局限于具有母葉片300與1節(jié)子葉片的風力發(fā)電 機，如圖3a、圖3b、圖3c所示，即為具有子葉片100、中葉片200以及母葉片300的3節(jié)式可 伸縮葉片在不同伸縮狀態(tài)下的原理示意圖。
[0037] 接下來，如圖6所示，是本發(fā)明提供的一種葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力 發(fā)電機的示意圖，在本實施例中，所述水平軸風力發(fā)電機的每個葉片上具有一個母葉片300 和一個能夠相對母葉片300折轉的可轉折葉片100'。在風速低于切出風速時，所述可轉折 葉片100'如圖6中實線所示，處于完全伸出狀態(tài)（此時母葉片300與可轉折葉片100'間 當然需加以固定，其他例亦然），以獲取風能；而當風速高于切出風速時，所述可轉折葉片 100'如圖6中虛線所示，每個所述可轉折葉片100'相對母葉片300的遠端發(fā)生折轉，并使 每個折轉后的可轉折葉片1〇〇'搭接在相鄰可伸縮葉片的母葉片300上并固定，構成格構式 連接結構。
[0038] 在圖8所不的實施例中，子葉片100先收縮進中葉片200中，后折轉彳合接，由于其 是3葉葉輪，三個可轉折葉片100'與三支母葉片300搭接成三個三角形結構，可以相互支 撐，使葉片受到的力矩顯著降低，結構強度增強。
[0039] 至于可轉折葉片100'如何進行轉折，則需參閱圖12所示，母葉片100與可轉折葉 片100'相接處設有旋轉軸150,在所述旋轉軸150上穿套有三個相互獨立旋轉的軸套151、 152、153,所述三個相互獨立的軸套151、152、153分別與母葉片300、可轉折葉片100'以及 一個傳力板1〇〇〇相固接（其中，與母葉片300間固結的軸套151也可同時與軸固結，但會增 加裝卸可轉折葉片100'以及傳力板1000時的困難），所述傳力板1000的一側與所述可轉 折葉片100'之間用一組上千斤頂1102連接，所述傳力板1000的另一側與所述母葉片300 之間用一組下千斤頂1103連接。這樣的話，通過上千斤頂1102與下千斤頂1103的協(xié)同作 用，通過傳力板1000居中傳遞動力，可使母葉片300與可轉折葉片100'的相對角度發(fā)生改 變。在母葉片300與可轉折葉片100'之間的相對旋轉角度范圍小于180度的情況下，也可 以不設置中間板，而是固結于母葉片300上的千斤頂底座與可轉折葉片100'之間直接以千 斤頂相接，也能夠控制相對旋轉角度。
[0040] 在圖7a、圖7b、圖7c所示的實施例中，所述葉片具有母葉片300、能夠相對母葉片 300折轉的可轉折葉片200'、以及能夠相對可轉折葉片200'完成180度翻折的可折疊葉片 100"。如圖7a所示，所述葉片處于完全伸出狀態(tài)；如圖7b所示，所述可折疊葉片100"相 對可轉折葉片200'發(fā)生180度折轉；如圖7c所示，所述可轉折葉片200'相對母葉片300 的遠端發(fā)生折轉，并使每個折轉后的可轉折葉片200'搭接在相鄰可伸縮葉片的母葉片300 上并固定，構成格構式連接結構。（注：所述可折疊葉片，屬于現有技術，是指相連兩個葉片 部分最大能夠翻折180度然后并攏疊合在一起的結構。）在此特別強調，本發(fā)明與現有技術 的一大區(qū)別是折轉、伸縮停止以作業(yè)、停機時，本發(fā)明中的各個中葉片、子葉片的未被約束 的自由端（或其附近）悉被固定。
[0041] 在圖8a、圖8b、圖8c所示的實施例中，所述葉片是具有母葉片300、能夠相對母葉 片300折轉的可轉折葉片200'、以及能夠在可轉折中葉片200'中伸縮的子葉片100。如圖 8a所示，所述葉片處于完全伸出狀態(tài)；如圖8b所示，所述子葉片100縮入可轉折葉片200' 內；如圖8c所示，所述可轉折葉片200'相對母葉片300的遠端發(fā)生折轉，并使每個折轉后 的可轉折葉片200'搭接在相鄰可伸縮葉片的母葉片300上固定，構成格構式連接結構。
[0042] 在圖8a、圖8d所示的實施例中，其與前一實施例的區(qū)別在于，所述葉片具有母葉 片300、能夠在母葉片300中伸縮的中葉片200、以及能夠相對中葉片200折轉的可轉折葉 片100'。如圖8d所示，所述中葉片200先縮入母葉片300內，然后，所述可轉折葉片100' 相對中葉片200的遠端發(fā)生折轉，并使每個折轉后的可轉折葉片100'搭接在相鄰可伸縮葉 片的母葉片300 (或中葉片200)上固定，構成格構式連接結構。
[0043] 上述實施例中，通過將葉片搭接在相鄰葉片上，構成格構式連接結構，可使葉片不 再是單懸臂梁式受力狀態(tài)，而變成外伸梁受力狀態(tài)，能夠明顯地改變葉根處應力集中狀況， 減少葉片制作用料，提高葉片壽命。當然，圖6、圖7c、圖8c、圖8d中所示的實施例中，可轉 折葉片雖然均以外伸梁受力狀態(tài)為例，實際上這些實施例中可轉折葉片均可改為簡支梁。
[0044] 上述實施例中，可轉折葉片100'、200'與另一葉片（以母葉片300示意）的搭接 處，如圖4所示，是利用搭接鎖緊裝置800 (如用液壓缸驅動的鎖緊爪801)固定，并且，所述 另一葉片用于與可轉折葉片接觸的部位設有與可轉折葉片外廓吻合的葉枕900 (如圖4、圖 5所示），在葉枕900上蒙以軟質且耐磨的材料（如橡膠），以增大接觸面積，防止損壞葉片。
[0045] 請繼續(xù)參閱圖9a、圖％、圖9c所示，本發(fā)明應用于葉片數小于或等于3的葉輪時， 可轉折葉片1〇〇'可以折轉，然后搭接到輪轂400上，也構成格構式連接結構。此時，在輪轂 400或與之相連的結構物上與可轉折葉片相接觸的位置設置支點701或支架700,然后在 支點701或支架700上設置葉枕900 (與整流罩齊平或略高出整流罩），并用搭接鎖緊裝置 800固定。在圖9a、圖9b所示的實施例中，可轉折葉片100'呈外伸梁受力狀態(tài)，而圖9c所 示的實施例中，可轉折葉片100'呈簡支梁受力狀態(tài)。
[0046] 再參閱圖10a、圖10b、圖10c所示，是本發(fā)明應用于葉片數等于2的葉輪時，所構 成的格構式連接結構，其結構與圖9a、圖％、圖9c類似，在此不予贅述。
[0047] 上述圖9a、圖％、圖9c、圖10a、圖10b、圖10c所示實施例中的方法，并不局限于 葉片數小于等于3的風力發(fā)電機，多葉片的風力發(fā)電機一樣可用。如果被折轉的中葉片、子 葉片與母葉片相交叉，可使子葉片（或中葉片）的前緣（或后緣）置于相鄰母葉片的后緣 (或前緣）處。
[0048] 接下來請參閱圖11所示，是本發(fā)明應用于葉片數等于2的整體可移動式葉片的結 構示意圖，是在輪轂500內設有貫通的輪轂通道501，兩片整體可移動式葉片301相互平行 并反向地插設在輪轂通道501內，每一片整體可移動式葉片301均由所述葉片移動與鎖緊 裝置600驅動，使其能夠相對輪轂通道501移動并定位。在風速低于額定風速時，每一片整 體可移動式葉片301的葉梢均伸出到最長狀態(tài)，以獲取最大的風能；而當風速高于額定風 速時，整體可移動式葉片301的葉梢則逐步縮回，并使葉根從輪轂通道501中伸出，然后，在 每一片整體可移動式葉片301的葉根與另一整體可移動式葉片301之間用所述搭接鎖緊裝 置800固定在一起，也能構成格構式連接結構。
[0049] 采用本發(fā)明提供的格構式連接結構，比現有技術減小了葉片的受力（主要是力矩 大幅減小）、增大了葉片的抗彎截面系數、抗扭截面系數以及結構的剛度，能有效減輕振動， 有利于減輕葉片的重量，因而減少了初投資，有利于提前進入切入風速、額定風速，延遲退 出切出風速，有利于發(fā)出較多的電力。
[0050] 為避免葉片因顫振而產生損壞，本發(fā)明所定義的格構式結構，每一個主要構件，如 葉片、支架，均可視為大截面剛體，兼有鎖緊裝置，能有效地承載拉壓彎扭，且其材質多為纖 維增強塑料，有優(yōu)越的吸振性能，能有效地防止顫振。而專利文獻1、4的拉緊索，特別是橫 向拉緊索，當需要傳遞壓力、彎曲力、扭力時，它就無能為力了，而且其強度，也遠遜于本發(fā) 明所主張的構件的強度。其防止顫振的效能將被大打折扣。在使用中，專利文獻1、4中的 拉緊索如果張緊度不合理，就會導致葉片位置偏離理論位置，偏離若達一定值，則會導致葉 輪的靜不平衡、動不平衡，有需要經常調整拉緊索的張緊度的麻煩。特別是僅一架葉輪，就 有拉緊索不少于20段之多。拉緊索的張緊度不一、長度不一，就像能發(fā)出各種不同的音的 20根琴弦，在各種不同風速的吹襲下，每一根都有不同的自振頻率，風力發(fā)電機上的部件眾 多，如何保證其不發(fā)生可怕的共振，沒有看到提出解決方案。
[0051] 葉輪的優(yōu)劣還需看其在相同直徑下能否發(fā)出更多的電能。如果加大葉輪直徑，葉 輪的重量是與葉片長度的3次方成正比的，顯然不能輕易加大葉輪的直徑。專利文獻1、4， 那么多的拉緊索，對葉片的空氣動力學性能會有影響，特別是前拉緊索，離葉片非常近，處 于葉輪的前緣，葉輪的來流方向，擾亂了流場，影響葉輪捕獲風能。再則，與2、3、4葉片的葉 輪相比，5葉片或多于5葉片的葉輪，具有最大風能利用系數的尖速比的范圍較小的缺點， 所以大型風力發(fā)電機，多用三葉、二葉葉片葉輪，專利文獻1、4,主要適用五葉片、六葉片等 多葉片葉輪，就喪失了獲高范圍風能利用系數的機會。本發(fā)明的某些方案有特設支架，但均 在輪轂處，靠近旋轉中心，有流線型外形，對葉輪的空氣動力學性能，不會有明顯的影響。
[0052] 專利文獻1、4的技術，若用于大型風力發(fā)電機市場上使用最多的二葉片、三葉片 葉輪，則不論前拉緊索、后拉緊索、橫拉緊索，與被拉物件的軸線的夾角均很小，橫拉緊索與 被拉物件（二葉片、三葉片葉輪葉片）的軸線的夾角，分別為接近〇度、30度，角度小，為使 葉片保持穩(wěn)定，只能增加拉緊索的直徑。前拉緊索、后拉緊索與被拉物件的軸線的夾角更是 接近〇度，拉緊索直徑再粗，也難發(fā)揮其效能。
[0053] 專利文獻1、4的這些弱點，本發(fā)明都已一一避免。而且，本發(fā)明制作、維護均較簡 單、可靠，具有全方位的優(yōu)勢。
[0054] 專利文獻2所述是一種可折疊的風力發(fā)電機葉片，折疊后，葉片依然是懸臂梁，并 沒有如本發(fā)明那樣主要以葉片、特設支架組成格構式結構；專利文獻3所述是一種垂直軸 風力發(fā)電機，也沒有主要以葉片、特設支架組成格構式結構；它與水平軸風力發(fā)電機缺少可 比性。
[0055] 本發(fā)明，當葉片數等于1或2時，葉梢端可搭接到在輪轂上特設支柱（上有葉枕） 上，或搭接到輪轂側面特設支點的葉枕上，并固定之，使本葉片的子葉片與本葉片的母葉 片、以及輪轂上的特設支柱（或輪轂本身）呈三角形格構式結構，使子葉片呈外伸梁或呈 簡支梁受力狀態(tài)，母葉片呈一端簡支一端固定受力狀態(tài)，比現有單懸臂梁受力狀態(tài)，大為有 利，可大大減小結構截面積；
[0056] 其中，如專利文獻7所述葉片的某一種狀態(tài)（比如折疊位置設置在距葉尖略小于 或等于50 %葉片長度處時），折疊后，子葉片與母葉片靠攏，葉片仍處于單懸臂梁受力狀 態(tài)，此時懸臂梁的長度為葉片的半長，是該專利葉片最短的狀態(tài)，也是遭受力矩最小的狀 態(tài)；按本發(fā)明，即使在葉片的50%附近折轉，將葉尖固定在特設支點上（如圖9a)，或靠近 鄰近葉片葉根的特設支架上（如圖9b)，構成三角形格構式結構，只不過葉根與葉尖間的距 離（三角形的一邊）很小而已。即使最不合理的如圖9c的方案，也優(yōu)于上述專利。當將其 看做是單懸臂梁受力狀態(tài)，梁的長度為葉片近半長，葉片任一截面的抗彎截面系數、抗扭截 面系數卻有了巨大的提高。因為，梁的截面材料（母葉片與子葉片兩者相加）的量增加了 (制作耗材并未增加），而且，將材料面積向距離慣性軸遠的地方布置（有大的慣性矩），能 保證相同力矩條件下增強構件抗彎、抗扭性能，并且節(jié)省材料。本發(fā)明只是比對比專利多了 一個將葉片固緊的裝置，且沒有什么技術難度，其優(yōu)越性卻是顯而易見的。
[0057] 當葉片數大于等于3時，子葉片搭接到相鄰葉片的折轉處，并用鎖緊裝置固定，使 子葉片呈外伸梁狀或呈簡支梁狀；這樣葉輪上的葉片就構筑成了一個個三角形格構式結構 來承受風載荷，以替代原來的單懸臂梁式受力狀態(tài)。
[0058] 上述諸方法，與專利文獻2、5、6、7相比，或截面的抗扭、抗彎能力、抗氣流耦合振 動能力均大大提高，或所承受的力矩大大減小，撓度大大減小，或兼而有之，能大幅減少材 料的用量。
[0059] 當葉片數等于2時的A方案，如圖9a、圖％、圖9c、圖10a、圖10b、圖10c，葉輪上 的葉片就構筑成了兩個三角形格構式結構來承受風載荷，以替代原來的兩個單懸臂梁式受 力狀態(tài)，其抗彎抗扭抗振性能得以大大提高。
[0060] 當葉片數等于2時，輪轂上設有輪轂通道，輪轂通道中設有整體可移式葉片，通過 數個葉片移動與鎖緊裝置移動到所需位置并被鎖緊裝置固定，構筑成格構式結構。由于其 是根據風力的大小，調整葉片的長度，因而會使葉片最大限度地節(jié)省葉片的材料用量。
[0061] 本發(fā)明不但具有更高的抗彎、抗扭強度和大的剛度，在本發(fā)明中還有許多技術方 案可供選擇，從圖6、圖7c、圖8c、圖9a、圖％、圖10a、圖10b、圖11還可看出，上述方案中均 有外伸梁結構，它不但有更高的抗彎、抗扭強度，且其外伸部分的長度是可以自由設計的， 這就為此格構式結構的自振頻率不與機艙、齒輪箱、軸承、塔架等結構的自振頻率相同或成 倍數關系創(chuàng)造了條件，也為減輕葉片與氣流的耦合振動創(chuàng)造了條件。這些均有利于延長葉 片、機艙、齒輪箱、軸承、塔架、基礎等的使用壽命，降低上述構件的造價及維修成本，增加結 構的可靠性。
【權利要求】
1. 一種葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，其特征在于：所述水平軸風力發(fā) 電機的每個葉片上具有一個母葉片和一個可轉折葉片，每個所述可轉折葉片能夠在母葉片 的遠端發(fā)生折轉，并且每個折轉后的可轉折葉片搭接在相鄰葉片的母葉片上，并固定之，或 者每個折轉后的可轉折葉片搭接在所述水平軸風力發(fā)電機的輪轂上加以固定，以構成格構 式連接結構。
2. 根據權利要求1所述的葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，其特征在于： 母葉片與可轉折葉片相接處設有旋轉軸，在所述旋轉軸上穿套有三組相互獨立的軸套，所 述三組相互獨立的軸套分別與母葉片、可轉折葉片以及一個傳力板相固接，所述傳力板的 一側與所述可轉折葉片之間用一組上千斤頂連接，所述傳力板的另一側與所述母葉片之間 用一組下千斤頂連接。
3. 根據權利要求1所述的葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，其特征在于： 當轉折角度小于180度時，母葉片與可轉折葉片以旋轉軸相接，且千斤頂在母葉片上的基 座與可轉折葉片之間直接以千斤頂相連，以控制母葉片與可轉折葉片之間的相對角度。
4. 根據權利要求1所述的葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，其特征在于： 所述可轉折葉片與相鄰葉片或輪轂的搭接處利用搭接鎖緊裝置固定，所述搭接鎖緊裝置是 用千斤頂驅動的鎖緊爪；所述相鄰葉片或輪轂上用于與可轉折葉片接觸的部位設有與可轉 折葉片外廓吻合的葉枕，在葉枕上蒙有軟質且耐磨的材料。
5. 根據權利要求1所述的葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，其特征在于： 在所述母葉片與所述可轉折葉片之間還連接有至少一個中葉片，所述至少一個中葉片與所 述母葉片構成可伸縮葉片或可折疊葉片。
6. 根據權利要求1所述的葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，其特征在于： 所述可轉折葉片的遠端還延伸有至少一個子葉片，所述至少一個子葉片構成可伸縮葉片或 可折疊葉片。
7. -種葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，所述風力發(fā)電機的葉片數等于一 或二，其特征在于：在輪轂內設有貫通的輪轂通道，兩片整體可移動式葉片相互平行并反向 地插設在輪轂通道內，每一片整體可移動式葉片均由葉片移動與鎖緊裝置驅動，使其能夠 相對輪轂通道移動并定位并固緊，所述整體可移動式葉片的葉梢能夠縮回，并使葉根從輪 轂通道中伸出，在每一片整體可移動式葉片的葉根與另一整體可移動式葉片之間用搭接鎖 緊裝置固緊在一起，構成格構式連接結構。
8. 根據權利要求7所述的葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，其特征在于： 所述葉片移動與鎖緊裝置包括與所述子葉片相接觸的驅動輪以及使所述輪轂通道及驅動 輪與葉片保持緊貼的千斤頂。
9. 根據權利要求7所述的葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，其特征在于： 所述搭接鎖緊裝置是用千斤頂驅動的鎖緊爪。
10. -種葉片能夠呈格構式連接的水平軸風力發(fā)電機，包括至少一對能夠相對伸縮的 母葉片與子葉片，子葉片套裝在母葉片中，并通過母葉片與子葉片之間的葉片移動與鎖緊 裝置實現伸縮運動以及限位；其特征在于：子葉片逐步收縮入母葉片內，停留并作業(yè)時，至 少在母葉片的遠端有相隔一定距離的兩處用葉片移動與鎖緊裝置鎖緊，或者在這兩處之外 的部分設置更多的葉片移動與鎖緊裝置，使子葉片與母葉片之間形成格構式連接結構。
【文檔編號】F03D1/06GK104110349SQ201410276703
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年6月19日 優(yōu)先權日:2014年6月19日
【發(fā)明者】施宇蕾 申請人:施宇蕾