一种风力发电机的自适应风桨结构的制作方法

本发明涉及风力发电机领域，具体涉及一种风力发电机的自适应风桨结构。

背景技术：

在传统的风力发电机中，桨叶的迎风角度是固定的，因此桨叶结构只能对特定的风速有最大的受风效率。适合低风速的桨叶安装角难以适应高速风，反之，适合高速风的安装角难以适应低速风。所以迎风角度是固定的风桨只能对特定的风速效率最高。

若风桨的桨距设计和迎风面积根据能够抵御最大自然风速的情况来设计，那么风桨只能设计成桨叶少、桨叶面积小、桨叶迎风角度大的结构。

那么传统的风力发电机在大多数较低风速的情况下，风桨均处于低效率工作状态；由于自然风的速度差异极大，若按照自然界的做功最多的风速来设计，则会在大风速的时候因风浆的迎风面积偏大、迎风角度偏小而遭致损坏。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现状，提供一种对大自然的不同风速都保持较高效率，同时具有抗飓风功能的风力发电机风桨结构。

本发明采用的技术方案：一种风力发电机的自适应风桨结构，包括风桨轴及与所述风桨轴相连接的桨叶，所述桨叶的迎风角随风速变化而变化。

本发明的效果是：该风力发电机的自适应风桨结构大大增加风能利用面积和桨叶受风效率，综合解决抗飓风、对不同风速都保持较高效率的问题。

进一步地，还包括螺旋桨轴，所述风桨轴有若干个，且呈辐射状均匀设置在所述螺旋桨轴的外周缘，所述若干风桨轴位于同一平面。

进一步地，所述弹性元件为扭簧。

进一步地，还包括套设于所述风桨轴上的若干弹性元件，所述桨叶为钢性材料制成，所述桨叶沿其长度方向被分成若干彼此间隔的独立段，且每一桨叶的若干所述独立段与所述风桨轴上的若干弹性元件相对应，每一弹性元件具有本体和自所述本体相对两端延伸而出的扭臂，所述本体套设在对应的所述风桨轴上，所述弹性元件一端的扭臂与对应的所述风桨轴固定，另一端的扭臂与所述桨叶对应的独立段相固定。

进一步地，还包括套设于所述风桨轴上的若干弹性元件，所述桨叶为柔性材料制成，所述桨叶的中部沿其长度方向设有彼此间隔的若干缺槽，且所述若干缺槽将所述桨叶分为边缘连接的若干部分，每一部分与所述风桨轴上的若干弹性元件相对应，每一弹性元件具有本体和自所述本体相对两端延伸而出的扭臂，所述本体套设在对应的所述风桨轴上，所述弹性元件一端的扭臂与对应的所述风桨轴固定，另一端的扭臂与所述桨叶对应的部分相固定。

进一步地，所述桨叶轴的外部套设有若干桨叶轴齿轮，所述桨叶轴齿轮与所述桨叶之间设置有轴承，所述风力发电机的自适应风桨结构还包括风速计、力传感器和若干传动元件，所述若干传动元件与所述若干桨叶轴齿轮对应，所述风速计用于采集自然风速，所述力传感器用于采集所述桨叶的迎风力参数，所述传动元件用于调节所述桨叶的迎风角度。

进一步地，所述传动元件为蜗杆，且所述蜗杆与所述桨叶轴齿轮相对应，所述蜗杆由与所述桨叶固定的电机驱动。

进一步地，所述传动元件为电机齿轮，且所述电机齿轮与所述桨叶轴齿轮相对应。

附图说明

图1所示为本发明第一实施例提供的一种风力发电机的自适应风桨结构的横向剖面图。

图2所示为图1的其中一桨叶的纵向剖面图。

图3所示为本发明第二实施例提供的一种风力发电机的自适应风桨结构的横向剖面图。

图4至图6所示为本发明第三至五实施例提供的一种风力发电机的自适应风桨结构中一桨叶的纵向剖面图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

请参阅图1，为本发明第一实施例提供的一种风力发电机的自适应风桨结构的结构示意图。该风力发电机的自适应风桨结构包括螺旋桨轴1、自螺旋桨轴1的外周缘向外辐射状设置的若干风桨轴2、套设于每一风桨轴2上的若干弹性元件3、和连接在每一风桨轴2上的桨叶4。

螺旋桨轴1的截面呈圆形。

该若干风桨轴2均匀设置在螺旋桨轴1的外周缘，且位于同一平面。风桨轴2为细长的柱体。于本实施例中，该若干风桨轴2有四个。

请同时参阅图2，每一风桨轴2沿远离螺旋桨轴1的方向间隔设置有多个弹性元件3。于本实施例中，每一风桨轴2上设置有三个弹性元件3，沿远离螺旋桨轴1的方向依次命名为弹性元件a、弹性元件b和弹性元件c。每一弹性元件3具有本体和自该本体相对两端延伸而出的两扭臂，且每一弹性元件3的一扭臂与对应的风桨轴2固定。于本实施例中，弹性元件3为扭簧。

桨叶4为刚性材料制成，每一桨叶4沿远离螺旋桨轴1的方向分为彼此间隔设置的第一部分41、第二部分42和第三部分43，且第一部分41与对应风桨轴2上的弹性元件a对应，第二部分42与对应风桨轴2上的弹性元件b对应，第三部分43与对应风桨轴2上的弹性元件c对应。具体地，请同时参阅图2，每一桨叶4的第一部分41与对应风桨轴2上的弹性元件a的另一扭臂固定，第二部分42与对应风桨轴2上的弹性元件b的另一扭臂固定，第三部分43与对应风桨轴2上的弹性元件c的另一扭臂固定。

于本实施例中，每一风桨轴2收容在对应桨叶4的第一部分41、第二部分42和第三部分43内，每一风桨轴2上的弹性元件a、弹性元件b和弹性元件c分别收容在对应的桨叶4的第一部分41、第二部分42和第三部分43内。进一步地，每一桨叶4的第一部分41、第二部分42和第三部分43整合起来看，包括短直角边、与短直角边一端相邻的长直角边、与短直角边另一端相邻的斜边、以及连接长直角边和斜边的圆弧边，其中短直角边与螺旋桨轴1对应设置，长直角边与风桨轴2平行对应设置，此时，长直边和斜边均被分割成三段。具体地，长直边和斜边被等分成三段，且第一部分41、第二部分42和第三部分43于远离螺旋桨轴1的一端呈弧形。

由于每一桨叶4从叶根到叶尖的角速度不同，使得每一桨叶4从叶根到叶尖需要不用的迎风角度。在每一桨叶4的三个弹性元件3中，每个弹性元件3中的其中一扭臂与对应的风桨轴2固定，另一扭臂分别与桨叶4的第一部分41、第二部分42或第三部分43固定，从而由扭簧的倔强力自动调节桨叶4的迎风角度，使桨叶4的迎风角从桨叶4的根部至尖部分段调节，以适应随桨叶4从根部至尖部旋转的线速度的不同而不同，以实现桨叶4从根部至尖部的整体的高效率受风；且当飓风来临时，每一桨叶4从叶根到叶尖的迎风角度变大，迎风面积变小，因此迎风阻力小，从而解决了抗飓风的问题。

可以理解地，桨叶4的数量并不限定，且桨叶4被分成彼此间隔的独立段的数量也并不限定。桨叶4的数量越多，桨叶4被分成的独立段的数量越多，风的利用率越高。

可以理解地，每一风桨轴2也可紧贴对应桨叶4的第一部分41、第二部分42和第三部分43，每一风桨轴2上的弹性元件a、弹性元件b和弹性元件c分别紧贴在对应的桨叶4的第一部分41、第二部分42和第三部分43上，只要满足弹性元件3一端的扭臂固定在风桨轴2上，另一端的扭臂固定在桨叶4上即可。

请参阅图3，为本发明第二实施例提供的一种风力发电机的自适应风桨结构的结构示意图。与第一实施例类似，不同的地方在于：桨叶4`为柔性材料制成，桨叶4`的中部沿其长度方向设有彼此间隔的若干缺槽，且若干缺槽将桨叶4`分为边缘连接的若干部分，每一部分与风桨轴上的若干弹性元件3相对应，每一弹性元件3具有本体和自本体相对两端延伸而出的扭臂，本体套设在对应的风桨轴2上，弹性元件3一端的扭臂与对应的风桨轴2固定，另一端的扭臂与桨叶对应的部分相固定。

请同时参阅图4至图6，为本发明第三至第五实施例提供的一种风力发电机的自适应风桨结构中一桨叶的剖面图。与第一实施例类似，不同的地方在于：桨叶轴2的外部套设有若干桨叶轴齿轮5，桨叶轴齿轮5与桨叶4之间设置有轴承6，该风力发电机的自适应风桨结构还包括风速计、力传感器和若干传动元件，该若干传动元件与若干桨叶轴齿轮5对应，风速计用于采集自然风速，力传感器用于采集桨叶的迎风力参数，传动元件用于调节桨叶的迎风角度。

该传动元件可为蜗杆7或电机齿轮8或9。当该传动元件为蜗杆7时，蜗杆7由与桨叶4固定的电机驱动；当该传动元件为电机齿轮8时，且电机齿轮8将减速电机包围于其内，且电机齿轮8与桨叶轴齿轮5相对应；当该传动元件为电机齿轮9时，且电机齿轮9设置在减速电机的外部，且电机齿轮9与桨叶轴齿轮5相对应。

如此，该风力发电机的自适应风桨结构通过调整迎风角度和迎风面积，可大大增加风能利用面积和桨叶受风效率，综合解决抗飓风、对不同风速都保持较高效率的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。