本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電機葉輪，尤其是一種低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪和低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪。

背景技術(shù)：

目前，風(fēng)力發(fā)電機葉輪主要有定槳距和變槳距兩種結(jié)構(gòu)形式。定槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪葉片槳距角固定安裝，不能調(diào)整變動。在低風(fēng)速時起動和運行性能不好。

變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪葉片槳距角可以調(diào)整變動，在風(fēng)速超額定風(fēng)速時，使葉片順槳變槳，葉片受空氣阻力增大使葉輪轉(zhuǎn)速變慢或停機，以避免飛車現(xiàn)象發(fā)生。順槳變槳并沒有改變這種變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪在低風(fēng)速區(qū)間起動和運行性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述定槳距和變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪存在的在低風(fēng)速區(qū)間起動和運行性能差的不足，本發(fā)明提供一種低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪和低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪，其包括葉輪盤、葉輪輻軸、變槳控制機構(gòu)和葉片等，其特征在于：在葉輪盤外圓周勻怖若干葉輪輻軸，葉輪輻軸長度為葉輪半徑的三分之一至二分之一之間，在葉輪輻軸外端裝有變槳控制機構(gòu)，變槳控制機構(gòu)外端連接葉片，葉片長度為葉輪半徑的三分之二到二分之一之間，葉片弦長與葉片長之比為0.2∶1至0.3∶1之間。

所述變槳控制機構(gòu)有多種結(jié)構(gòu)形式，本發(fā)明給出三種結(jié)構(gòu)形式。

所述變槳控制機構(gòu)的第一種結(jié)構(gòu)，其特征在于：是在葉輪輻軸外端軸上依次有槳距角定位軸套，槳距角定位軸套用定位銷固定在葉輪輻軸上，在槳距角定位軸套外側(cè)有變槳控制軸套，變槳控制軸套能在葉輪輻軸上轉(zhuǎn)動，槳距角定位軸套與變槳控制軸套各自的凸起部分相互嵌入對應(yīng)的缺口部分中，相互間有設(shè)定的適應(yīng)槳距角變動角度的轉(zhuǎn)動間隙，在變槳控制軸套外側(cè)有軸向定位軸套，軸向定位軸套用定位銷固定在葉輪輻軸上。

在葉片根部有葉片軸孔，葉片軸孔的中心位于葉片中弧線上距葉片前緣三分之一弦長處。

所述變槳控制機構(gòu)整體裝入葉片軸孔中，其中變槳控制軸套與葉片軸孔固定在一起，葉片與變槳控制軸套在葉輪輻軸上能同步轉(zhuǎn)動，在變槳控制機構(gòu)另一側(cè)有密封圈。

所述變槳控制機構(gòu)第二種結(jié)構(gòu)，其特征在于：在葉輪輻軸外端固定連接外套，外套內(nèi)一端有漿距角定位軸，槳距角定位軸用銷釘固定在外套內(nèi)，葉片軸一端伸入外套內(nèi)，并能在外套內(nèi)轉(zhuǎn)動，另一端連接葉片，葉片軸和槳距角定位軸各自端面凸起部分相互嵌入各自對應(yīng)的缺口部分中，相互間有適應(yīng)的槳距角調(diào)整角度的轉(zhuǎn)動空隙，在葉片軸中部有軸向定位盤，軸向定位盤用銷釘固定在葉片軸上，軸向定位盤外側(cè)有軸向定位套，軸向定位套上的內(nèi)螺紋與外套連接。

所述變槳控制機構(gòu)的第三種結(jié)構(gòu)，其特征在于：在葉輪輻軸外端固定連接軸，在軸上裝有軸承和軸承，軸承和軸承外圈上有殼體，殼體一端有端蓋，殼體另一端為局部凸出的圓弧狀，在軸外端有漿距角定位盤，漿距角定位盤用鍵與軸連接在一起，殼體外端凸出部分與漿距角定位盤徑向之間有設(shè)定的漿距角調(diào)整轉(zhuǎn)動空隙，在殼體外端連接葉片根部法蘭，葉片根部法蘭外端連接葉片。

本發(fā)明的原理在于：變槳控制機構(gòu)使葉片能在設(shè)定的槳距角變動范圍內(nèi)繞葉輪輻軸轉(zhuǎn)動，使葉片作逆槳變槳，自動調(diào)整葉片的槳距角。

在低風(fēng)速起動時，氣流作用在葉片的迎風(fēng)面，由于葉輪輻軸和葉片軸孔中心線及延長線至葉片后緣部分葉片面積大于葉輪輻軸和葉片軸孔中心線及延長線至葉片前緣部分葉片面積，葉片繞葉輪輻軸轉(zhuǎn)動，使葉片槳距角處于變槳控制機構(gòu)所設(shè)定的最大槳距角位置，葉片能獲得最大升力，葉輪能在低風(fēng)速下迅速起動，起動后隨著葉輪轉(zhuǎn)速加快，葉輪掃掠平面上氣流阻力加大并作用在葉片的背風(fēng)面，使葉片繞葉輪輻軸轉(zhuǎn)動，開始逆槳變槳，即槳距角由大變小，使葉片在掃掠平面上氣流阻力減小，葉片得到較大的升阻比，葉輪能快速運轉(zhuǎn)，據(jù)此，葉片根據(jù)變化的風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、升力和阻力在變槳距控制機構(gòu)設(shè)定的角度內(nèi)自動調(diào)整葉片槳距角，使葉片始終保持較大的升阻比，葉輪在低風(fēng)速區(qū)間能平穩(wěn)運行。

葉輪輻軸使葉片高效作功部分力臂加長，在相同氣動力下葉輪的轉(zhuǎn)矩增大。

本發(fā)明還公開了一種低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機，其包括葉輪，所述葉輪具體為上述低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪。

本發(fā)明的有益效果：

1、葉片逆槳變槳在低風(fēng)速區(qū)間起動，葉片處于大槳距角起動具有較大的升力，低風(fēng)速起動性能好。

2、葉輪能根據(jù)變化的風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、升力和阻力自動調(diào)整葉片槳距角，使葉輪始終保持較大升阻比，適應(yīng)在低風(fēng)速區(qū)間運行。

3、葉輪設(shè)有葉輪輻軸使葉片高效做功部分力臂長，相同氣動力下葉輪轉(zhuǎn)矩大。

4、葉輪實度減小，葉輪及整機風(fēng)阻小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是本發(fā)明實施例1中的變槳控制機構(gòu)及葉片結(jié)構(gòu)示意圖

圖3是圖2的A-A剖視圖

圖4是本發(fā)明實施例1中的變槳控制機構(gòu)直觀示意圖

圖5是圖4的B-B剖視圖

圖6是本發(fā)明實施例1中的變漿控制機構(gòu)設(shè)定最小漿距角時沿B-B剖線剖視圖

圖7是本發(fā)明實施例1中的起動時葉片槳距角示意圖

圖8是本發(fā)明實施例1中的正常運行時葉片槳距角示意圖

圖9是本發(fā)明實施例2和實施例3中的整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖10是本發(fā)明實施例2中的變槳控制機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

圖11是圖10的C-C剖視圖

圖12為本發(fā)明實施例2中的變槳控制機構(gòu)設(shè)定最大槳距角沿C-C剖線剖視圖

圖13為本發(fā)明實施例3中的變槳控制機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

圖14為圖13的D-D剖視圖

圖中標號說明：

1葉輪盤 2葉輪輻軸 3變槳控制機構(gòu) 4葉片 5密封圈

6槳距角定位軸套 7變槳控制軸套 8軸向定位軸套

9定位銷 10定位銷 11葉片軸孔 12銷釘 13槳距角定位軸

14外套 15葉片軸 16銷釘 17軸向定位盤 18軸向定位套

19軸 20端蓋 21軸承 22殼體 23軸承 24鍵

25槳距角定位盤 26葉片根部法蘭

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明

實施例1：

根據(jù)圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示，本發(fā)明一種低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪，其包括葉輪盤1、葉輪輻軸2、變槳控制機構(gòu)3、葉片4和密封圈5等，其特征在于：在葉輪盤1外圓周勻怖若干葉輪輻軸2，葉輪輻軸2長度為葉輪半徑的三分之一至二分之一之間，在葉輪輻軸2外端裝有變槳控制機構(gòu)3，在變槳控制機構(gòu)3外端連接有葉片4，葉片4長度為葉輪半徑的三分之二到二分之一之間，葉片4弦長與葉片4長度之比為0.2∶1至0.3∶1之間。

所述變槳控制機構(gòu)3是在葉輪輻軸2外端軸上依次有槳距角定位軸套6，槳距角定位軸套6用定位銷9固定在葉輪輻軸2上，在槳距角定位軸套6外側(cè)有變槳控制軸套7，變槳控制軸套7能在葉輪輻軸2上轉(zhuǎn)動，槳距角定位軸套6與變槳控制軸套7各自的凸起部分相互嵌入對應(yīng)的缺口部分中，相互間有設(shè)定的適應(yīng)槳距角變動角度的轉(zhuǎn)動間隙，在變槳控制軸套7外側(cè)有軸向定位軸套8，軸向定位軸套8用定位銷10固定在葉輪輻軸2上。

在葉片4根部有葉片軸孔11，葉片軸孔11的中心位于葉片中弧線上距葉片前緣三分之一弦長處。

所述變槳控制機構(gòu)3整體裝入葉片軸孔11中，其中變槳控制軸套7與葉片軸孔11固定在一起，葉片4與變槳控制軸套7在葉輪輻軸2上能同步轉(zhuǎn)動，在變槳控制機構(gòu)3另一側(cè)有密封圈5。

實施例2：

根據(jù)圖9、圖10、圖11和圖12所示，本發(fā)明一種低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪，其特征在于：在葉輪盤1外圓周勻怖若干葉輪輻軸2，葉輪輻軸2長度為葉輪半徑的三分之一至二分之一之間，在葉輪輻軸2外端裝有變槳控制機構(gòu)3，變槳控制機構(gòu)3外端連接葉片4，葉片4長度為葉輪半徑的三分之二到二分之一之間，葉片4弦長與葉片4長度之比為0.2∶1至0.3∶1之間。

所述變槳控制機構(gòu)3是在葉輪輻軸2外端固定連接外套14，外套14內(nèi)一端有槳距角定位軸13，槳距角定位軸13用銷釘12固定在外套14內(nèi)，葉片軸15一端伸入外套14內(nèi)，另一端連接葉片4，葉片軸15和槳距角定位軸13各自端面凸起部分相互嵌入各自對應(yīng)的缺口部分中，相互間有適應(yīng)的槳距角調(diào)整角度的轉(zhuǎn)動空隙，在葉片軸15中部有軸向定位盤17，軸向定位盤17用銷釘16固定在葉片軸15上，軸向定位盤17外側(cè)有軸向定位套18，軸向定位套18上的內(nèi)螺紋與外套14連接。

實施例3：

根據(jù)圖9、圖13、圖14所示，本發(fā)明一種低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪，其特征在于：在葉輪盤1外圓周勻怖若干葉輪輻軸2，葉輪輻軸2長度為葉輪半徑的三分之一至二分之一之間，在葉輪輻軸2外端裝有變槳控制機構(gòu)3，變槳控制機3構(gòu)外端連接葉片，葉片4長度為葉輪半徑的三分之二到二分之一之間，葉片4弦長與葉片4長度之比為0.2∶1至0.3∶1之間。

所述變槳控制機構(gòu)3，是在葉輪輻軸2外端固定連接軸19，在軸19上，裝有軸承21和軸承23，軸承21和軸承23外圈上有殼體22，殼體22一端有端蓋20，殼體22另一端為局部凸出的圓弧狀，在軸19外端有槳距角定位盤25，槳距角定位盤25用鍵24與軸19連接在一起，殼體22外端凸出部分與槳距角定位盤25徑向之間有設(shè)定的槳距角調(diào)整轉(zhuǎn)動空隙，在殼體22外端連接葉片根部法蘭26，葉片根部法蘭26外端連接葉片4。

本發(fā)明低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪的工作過程是：在低風(fēng)速起動時，氣流作用在葉片4的迎風(fēng)面，由于葉輪輻軸2和葉片軸孔11中心線及延長線至葉片4后緣部分葉片4面積大于葉輪輻軸2和葉片軸孔11中心線及延長線至葉片4前緣部分葉片4面積，葉片4繞葉輪輻軸2轉(zhuǎn)動，使葉片4槳距角處于變槳控制機構(gòu)3所設(shè)定的最大槳距角位置，葉片4能獲得最大升力，葉輪能在低風(fēng)速下迅速起動，起動后隨著葉輪轉(zhuǎn)速加快，葉輪掃掠平面上氣流阻力加大并作用在葉片4的背風(fēng)面，使葉片4繞葉輪輻軸2轉(zhuǎn)動，開始逆槳變槳，即槳距角由大變小，使葉片4在掃掠平面上氣流阻力減小，葉片4得到較大的升阻比，葉輪能快速運轉(zhuǎn)，據(jù)此，葉片4根據(jù)變化的風(fēng)速、轉(zhuǎn)速、升力和阻力在變槳距控制機構(gòu)3設(shè)定的角度內(nèi)自動調(diào)整葉片4槳距角，使葉片4始終保持較大的升阻比，葉輪在低風(fēng)速區(qū)間能平穩(wěn)運行。

葉輪輻軸2使葉片4高效作功部分力臂加長，在相同氣動力下葉輪的轉(zhuǎn)矩增大。

本發(fā)明還公開了一種低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機，其包括葉輪，所述葉輪具體為上述低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機葉輪，該低風(fēng)速自變槳距風(fēng)力發(fā)電機其他部份結(jié)構(gòu)請參考現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。

以上所述僅為本發(fā)明較佳的實施例，凡在本發(fā)明所公怖的原理范圍內(nèi)作任何修改、等同替換和改進等均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。