专利名称：一种垂直轴变桨矩风力发电机风叶的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种垂直轴风力发电机的风叶，具体涉及一种垂直轴风力发电机的变桨矩风叶。
技术背景近年来，新兴市场的风电发展迅速。在国家政策支持和能源供应紧张的背景下，中国的风电特别是风电设备制造业也迅速崛起，已经成为全球风电最为活跃的场所，且垂直轴风力发电机使风电建筑一体化成为可能。其中，H型垂直轴风力发电机采用空气洞力学原理，针对垂直轴旋转的风洞模拟，叶片选用了飞机翼形形状，在风轮旋转时，它不会受到因变形而改变效率等；它用垂直直线4-5个叶片组成，由4角形或5角形形状的轮毂固定、 连接叶片的连杆组成的风轮，由风轮带动稀土永磁发电机发电送往控制器进行控制，输配负载所用的电能。目前H型垂直轴风力发电机的风叶都是全等截面翼型，外形单一。风叶设计时不考虑变攻角装置，因此变攻角装置结构复杂，很容易出现故障，尤其是H型风叶在连接处经常发生断裂，使风机的可靠性大大降低
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种垂直轴变桨矩风力发电机风叶，它的风叶设计了跟变桨矩装置有接口的连接座，对风叶外形采用仿生设计，整机装配后外形新颖美观。为了解决背景技术所存在的问题，本实用新型是采用以下技术方案它包含风叶连接螺栓、连接法兰、连接件和风叶实体，风叶实体下端设置有连接法兰，连接法兰上设置有数个风叶连接螺栓，风叶实体中部设置有连接件。所述的风叶实体下半部翼型尺寸大于上半部尺寸。所述的风叶实体采用花瓣造型，翼型由下端至上端是变截面扭曲变化的，在与水平面平行的任意截面，翼型的弦与圆心和弦的中点的连线的夹角都是90-100度。本实用新型中风叶实体下部设计有连接法兰和螺栓，以方便与风机变桨矩装置的连接，风叶实体下半部翼型尺寸大于上半部尺寸，风叶实体重心下降，风轮整体运转平稳度提高，风叶实体上部重量减轻，风叶实体下部重量增加。在离心力的作用下，由于风叶实体上部重量轻，风叶实体两端直径小，叶片上部向外的变形也小。风叶实体中部设计有连接件，与中心轴连接，因此风叶实体因变形造成的损坏程度减少。风叶实体下部直接与轮毂连接，完全可以克服离心力对风叶实体产生的破坏力。 风叶实体整体造型仿花瓣设计，风叶实体的下端截面翼型的弦的中点和圆心的连线与最上端翼型的弦的中点和圆心的连线在俯视平面上的可视夹角为任意角度，该角度即为翼型从下至上扭曲的角度。该角度为零时，翼型由下端至上端是变截面但不扭曲的。本实用新型的风叶设计了跟变桨矩装置有接口的连接座，对风叶外形采用仿生设计，整机装配后外形新颖美观。
图1为本实用新型的结构示意图，图2为图1的主视图，图3为图1的俯视图，图4为图1的等轴测图，图5为图1的截面图，图6为本实用新型的装配结构示意图，图7-图9为本实用新型的气动外形几何放样方法示意图。
具体实施方式
参照图1-5，本具体实施方式
采用以下技术方案它包含风叶连接螺栓1、连接法兰2、连接件3和风叶实体4，风叶实体4下端设置有连接法兰2，连接法兰2上设置有数个风叶连接螺栓1，风叶实体4中部设置有连接件3。所述的风叶实体4下半部翼型尺寸大于上半部尺寸。所述的风叶实体4采用花瓣造型，翼型由下端至上端是变截面扭曲变化或不扭曲变化的，在与水平面平行的任意截面，翼型的弦与圆心和弦的中点的连线的夹角都是96.5度。本具体实施方式
中风叶实体4下部设计有连接法兰和螺栓，以方便与风机变桨矩装置的连接，风叶实体4下半部翼型尺寸大于上半部尺寸，风叶实体4重心下降，风轮整体运转平稳度提高，风叶实体4上部重量减轻，风叶实体4下部重量增加。在离心力的作用下， 由于风叶实体4上部重量轻，风叶实体4两端直径小，叶片上部向外的变形也小。风叶实体4中部设计有连接件3，与中心轴连接，因此风叶实体4因变形造成的损坏程度减少。风叶实体4下部直接与轮毂连接，完全可以克服离心力对风叶实体4产生的破坏力。风叶实体4整体造型仿花瓣设计。风叶实体4的下端截面翼型的弦的中点和圆心的连线与最上端翼型的弦的中点和圆心的连线在俯视平面上的可视夹角为任意角度，该角度即为翼型从下至上扭曲的角度，该角度为零时，翼型由下端至上端是变截面但不扭曲的。本具体实施方式
的风叶设计了跟变桨矩装置有接口的连接座，对风叶外形采用仿生设计，整机装配后外形新颖美观。本具体实施方式
中风叶实体4气动外形几何放样方法如下选择一个基准平面， 以一点为圆心画一圆，以圆心为起点作直线OM与圆相交于点M,以点M为中点，做翼型的弦 AB与直线OM相交成96. 5°角，以A点为翼型的前缘，B为翼型的后缘，做翼型图形AlNIBl 如图5所示。与第一平面Pl距离为风叶实体4长度一半的位置再做第二平面P2与第一平面Pl 平行，以01为起点做一垂线与第一平面Pl和第二平面P2垂直，与第二平面P2相交于点 02，以02为圆心以02M2为半径做一圆，直线02M2与直线OlMl夹角为Φ 1，以点Μ2为中点做直线Α2Β2为翼型Α2Ν2Β2的弦，Α2Β2与02Μ2夹角为96. 5°，如图7所示。[0028]与第二平面P2距离为风叶实体4长度一半的位置再做第三平面P3与第一平面Pl 和第二平面P2平行，延长直线0102与第三平面P3相交，交点为03。以03为圆心以03M3为半径做一圆，直线03M3与直线02M2夹角为Φ 2，以点M3为中点做直线Α3Β3为翼型Α3Ν3Β3 的弦，Α3Β3与03Μ3夹角为96. 5°，如图8所示。点Al、Α2、A3三点做第四平面Ρ4，并通过此三点在第四平面Ρ4内做一样条曲线 Α1Α2Α3，以此样条曲线为引导线，以翼型AmiBl为起始，依次放样到A2N2B2、A!3B3N3得到一实体，即是所设计的风叶，如图9所示。距离第一平面Pl为L长度，向下做一平面5平行于第一平面P1，并以0102延长线和平面5相交于点04，在平面5上，以04为圆心画圆，以04为起点，画直线04M4，与圆04 相交于点05，(直线04M4与直线OlMl在平面5上的正投影重合)，以点05为圆心画圆05。翼型AmiBl向圆05放样得到风叶与底座连接部分实体，再拉伸圆05得到风叶底座。在底座上预埋6个连接螺栓，即完成垂直轴变桨矩风叶的设计。此设计目的是确保风叶的任意截面围绕中心垂线0102圆周旋转，并保证翼型的弦的中点与所在平面的圆的圆心的连线成96. 5°角。此角度是风叶的攻角，保证风叶在有风的时候产生转矩，带动风力发电机旋转发电。本具体实施方式
所设计的风叶是不等截面的，风叶翼型尺寸由上至下由小逐渐变大，整机外形如图6所示。
权利要求1.一种垂直轴变桨矩风力发电机风叶，其特征在于它包含风叶连接螺栓(1)、连接法兰O)、连接件⑶和风叶实体G)，风叶实体⑷下端设置有连接法兰(2)，连接法兰⑵ 上设置有数个风叶连接螺栓(1)，风叶实体(4)中部设置有连接件(3)。
2.根据权利要求1所述的一种垂直轴变桨矩风力发电机风叶，其特征在于所述的风叶实体(4)下半部翼型尺寸大于上半部尺寸。
3.根据权利要求1所述的一种垂直轴变桨矩风力发电机风叶，其特征在于所述的风叶实体(4)翼型由下端至上端是变截面扭曲变化的，在与水平面平行的任意截面，翼型的弦与圆心和弦的中点的连线的夹角都是90-100度。
4.根据权利要求1所述的一种垂直轴变桨矩风力发电机风叶，其特征在于所述的风叶实体(4)翼型由下端至上端是变截面不扭曲变化的。
5.根据权利要求1所述的一种垂直轴变桨矩风力发电机风叶，其特征在于风叶实体 (4)的下端截面翼型的弦的中点和圆心的连线与最上端翼型的弦的中点和圆心的连线在俯视平面上的可视夹角为任意角度，该角度即为翼型从下至上扭曲的角度。
专利摘要一种垂直轴变桨矩风力发电机风叶，它涉及一种垂直轴风力发电机的风叶。它包含风叶连接螺栓(1)、连接法兰(2)、连接件(3)和风叶实体(4)，风叶实体(4)下端设置有连接法兰(2)，连接法兰(2)上设置有数个风叶连接螺栓(1)，风叶实体(4)中部设置有连接件(3)。风叶实体(4)采用花瓣造型，翼型由下端至上端是变截面扭曲变化或不扭曲变化的，在与水平面平行的任意截面，翼型的弦与圆心和弦的中点的连线的夹角都是96.5度。它的风叶设计了跟变桨矩装置有接口的连接座，对风叶外形采用仿生设计，整机装配后外形新颖美观。
文档编号F03D3/06GK202055991SQ20112004781
公开日2011年11月30日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者宋奕彤 申请人:宋奕彤