一种风机叶片及风力发电机的制作方法

1.本实用新型涉及风机技术领域，尤其涉及一种风机叶片及风力发电机。


背景技术：

2.随着国家对绿色发展、可持续发展的重视，全社会对清洁能源、低碳能源、可再生能源的需求越来越大，尤其是对风能的高效利用需求也越来越紧迫。现有技术中风力发电机叶片一般轴向平行于风力方向，即各叶片围绕平行于风力方向的轴做径向分布，依靠叶片两侧不同风速，产生压强差，进而产生切向力，推动风机叶片转动，但该方案风能利用率低，且只有当风速达到一定范围才能有效驱动风机叶片转动，风速适用范围有限；或者依靠叶片倾角将风力作用于叶片切向的分力作为驱动风机叶片转动的作用力，但该方案风能利用率依然不高，且当风力过大时无法有效保护叶片，高风速下叶片极易被破坏。
3.因此，如何解决现有风机叶片风速适用范围有限、风能利用率低、高风速下叶片更好的保护，以及如何降低成本等技术问题，是本领域额技术人员急需改进的难点。


技术实现要素：

4.针对上述至少一个技术问题，本实用新型提出了一种风机叶片及风力发电机，提高风机叶片的风速适用范围及风能利用率，高风速下更好地保护叶片，并降低成本。
5.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种风机叶片，包括底座、支撑安装部及叶片部，其特征在于，
7.所述底座起固定作用；
8.所述支撑安装部的下端连接于所述底座，轴向方向竖直向上；
9.所述叶片部包括可转动叶片及叶片安装部，所述叶片安装部与所述支撑安装部连接，并可相对于所述底座水平转动，所述可转动叶片与所述叶片安装部可转动连接，并可绕平行于所述叶片安装部所在平面的法线方向的轴线转动。
10.优选地，所述可转动叶片包括转轴，所述转轴设置于所述可转动叶片几何中心的一侧位置，所述可转动叶片通过所述转轴与所述叶片安装部可转动连接。
11.优选地，所述可转动叶片还包括曲柄，所述曲柄与所述转轴固定连接，并通过所述曲柄驱动或阻碍所述可转动叶片的转动。
12.优选地，所述叶片安装部安装有弹性装置，所述弹性装置一端与所述曲柄传动连接，另一端与所述叶片安装部和/或所述支撑安装部传动连接。
13.优选地，所述弹性装置为活塞密封组件，所述活塞密封组件一端与所述曲柄传动连接，另一端可与所述叶片安装部和/或所述支撑安装部形成密封配合结构。
14.优选地，所述活塞密封组件一端通过滑槽结构与所述曲柄传动连接；或者，所述活塞密封组件一端通过连杆结构与所述曲柄传动连接。
15.优选地，还包括方向舵组件，所述方向舵组件安装于所述叶片安装部和/或所述支撑安装部，并与所述可转动叶片可传动连接，用于根据风力方向控制所述可转动叶片转动
角度。
16.优选地，所述方向舵组件包括方向舵片及与所述方向舵片传动连接的叶片限位装置，所述方向舵片根据风力方向转动，带动所述叶片限位装置转动，所述叶片限位装置通过弹性装置限定所述可转动叶片转动角度。
17.优选地，所述可转动叶片包括上叶片部分和下叶片部分，所述曲柄设置于所述上叶片部分和所述下叶片部分之间，并与所述上叶片部分和所述下叶片部分固定连接。
18.本实用新型的第二个目的在于提供一种风力发电机，所述风力发电机安装有至少一个上述风机叶片，依靠所述风机叶片的转动驱动发电机转动，产生电力。
19.与现有技术相比，本实用新型具有如下有益技术效果：
20.本实用新型的风机叶片，叶片安装部与支撑安装部连接，并可相对于底座水平转动，可转动叶片与叶片安装部可转动连接，并可绕平行于叶片安装部所在平面的法线方向的轴线转动。如此设置可以将叶片覆盖区域内的风力全部转化为推动叶片转动的动力，并可以根据风力方向实时调整叶片角度，捕获任意方向吹来的风力，风能利用率高，在高风速下可以减小可转动叶片的迎风面积，保护叶片免遭风力破坏。本实用新型的风机叶片，同时还具有风速适用范围宽，安装成本低的技术效果。
附图说明
21.图1为本实用新型第一个实施例的风机叶片的立体结构示意图。
22.图2为图1的主视剖面图。
23.图3为图2沿a-a剖面俯视左侧单臂的局部视图。
24.图4为本实用新型第一个实施例的风机叶片在自向而上风力作用下的工作状态示意图。
25.图中：1-底座、2-支撑安装部、3-叶片部、4-活塞密封组件、5-方向舵组件、31-可转动叶片、32-叶片安装部、41-滑槽结构、42-密封配合结构、51-方向舵片、52-叶片限位装置、311-转轴、312-曲柄。
实施方式
26.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置或方法的例子。
27.如图1所示，本实用新型的风机叶片，包括底座1、支撑安装部2及叶片部3，所述底座1其固定作用；所述支撑安装部2的下端连接于所述底座1，轴向方向竖直向上；所述叶片部3包括可转动叶片31及叶片安装部32，所述叶片安装部32与所述支撑安装部2连接，并可相对于所述底座1水平转动，所述可转动叶片31与所述叶片安装部32可转动连接，并可绕平行于所述叶片安装部32所在平面的法线方向的轴线转动。
28.可以理解的是，所述底座1可以固定于地面基础之上，也可以固定于其他物体之上，如发电机法兰等固定的物体之上，可以采用螺栓螺母等可拆卸的固定方式固定，也可以采用铆接、焊接等不可拆卸的固定方式固定，只要能对本实用新型的风机叶片起到一定的
固定作用即可，具体固定位置及固定结构本实用新型不做限定。
29.所述支撑安装部2的下端连接于所述底座1，可以是固定连接，也可以是可转动连接，可以理解的是所述支撑安装部2的作用在于为本实用新型的风机叶片组件提供高度方向上的安装支撑，因此所述支撑安装部2的轴向方向最优选的方案是竖直向上的，但也并不排除其他指向方向，例如还可以是指向斜向上方向。可以理解的是，所述支撑安装部2的下端与所述底座1连接的部分可以是一个构件，也可以是多个构件，例如所述支撑安装部2的下端可以是单根柱子与所述底座1连接，也可以是所述支撑安装部2的下端分为至少3根支撑脚分别与所述底座1连接，以获得更好的支撑安装效果；还可以是所述支撑安装部2的下端分为至少3根支撑脚分别与不同的所述底座1连接，以获得更好的支撑安装效果的同时，减少安装成本，本实用新型对所述支撑安装部2的下端与所述底座1的具体连接结构不做限定。
30.所述叶片部3包括可转动叶片31及叶片安装部32，由图1可知所述可转动叶片31是由所述叶片安装部32所安装固定，所述叶片安装部32与所述支撑安装部2连接，为所述可转动叶片31提供了横向的安装空间。所述叶片安装部32可相对于所述底座1水平转动，即，当所述支撑安装部2可相对与所述底座1水平转动时，所述叶片安装部32可与所述支撑安装部2固定连接，此时，所述叶片安装部32可与所述支撑安装部2一同相对于所述底座1水平转动；当所述支撑安装部2相对与所述底座1固定连接时，所述叶片安装部32可与所述支撑安装部2可转动连接，此时，所述叶片安装部32可相对于所述支撑安装部2及所述底座1水平转动。所述可转动叶片31与所述叶片安装部32的可转动连接，可以是轴孔连接，其中设置于所述可转动叶片31上的可以是旋转轴，也可以是安装旋转轴的安装孔，相对应的，设置于所述叶片安装部32上的可以是安装旋转轴的安装孔，也可以是旋转轴；还可以是，在所述可转动叶片31及所述叶片安装部32上均设置安装旋转轴的安装孔，通过单独安装旋转轴，使得所述可转动叶片31与所述叶片安装部32可转动连接；还可以是，在所述可转动叶片31及所述叶片安装部32上均设置旋转轴，通过单独安装可转动的联轴结构，使得所述可转动叶片31与所述叶片安装部32可转动连接，等等，具体结构在此不做限定。所述可转动叶片31与所述叶片安装部32安装完成后，所述可转动叶片31可绕平行于所述叶片安装部32所在平面的法线方向的轴线转动，在本实施例中，所述叶片安装部32所在平面为水平面，其法线方向为竖直方向，即所述可转动叶片31安装在所述叶片安装部32后可绕竖直方向的轴线转动。
31.由于风能一般为水平方向的空气对流所致，因此所述可转动叶片31绕竖直方向的轴线转动，可以使得风机叶片的迎风面积可以在0至叶片全面积之间无极调解。因此，如图2、图4所示，在所述可转动叶片31迎风做功一侧，可以转动所述可转动叶片31，使其垂直于风力吹来方向，迎风面积最大，且此时所受到的风力全部转化为推动所述叶片安装部32绕底座转动的力，同时在所述可转动叶片31逆风做负功一侧，同样可以转动所述可转动叶片31，使其平行于风力吹来方向，迎风面积最小，则此时该侧所受到的风力几乎为0，因此，此时所述可转动叶片31迎风做功一侧所接收到的风力几乎全部转化为推动所述叶片安装部32绕底座转动的力，因此，如此设置可以将叶片覆盖区域内的风力几乎全部转化为推动叶片转动的动力，并可以根据风力方向实时调整叶片角度，捕获任意方向吹来的风力，风能利用率高。同时在高风速下，为了保护风机叶片结构，减少所述可转动叶片31所受到的风力大小，所述可转动叶片31可以绕竖直方向的轴线转动，减小所述可转动叶片31的迎风面积，保
护风机叶片整体结构免遭风力破坏。同时本实用新型的风机叶片，由于在低风速下高效的风力捕获结构，及在高风速下的结构保护机制，同时还具有风速适用范围宽的良好技术效果，同时由于其水平安装的结构方式，相比于现有技术需要将风机叶片的主要结构重量吊装至高空进行安装调试的方式，极大地节约了人力物力，达到了节约安装成本的技术效果。
32.在本实用新型一个优选的实施例中，所述可转动叶片31包括转轴311，所述转轴311设置于所述可转动叶片31几何中心的一侧位置，所述可转动叶片31通过所述转轴311与所述叶片安装部32可转动连接。如此设置，可以利用作用于所述转轴311两侧的叶片上的风力差值，自动调节所述可转动叶片31在逆风做负功一侧的迎风面积，达到在逆风做负功一侧的迎风面积始终为0的技术效果，且无需任何额外动力驱动所述所述可转动叶片31绕竖直方向的轴线转动，减少了能量消耗，进一步提高了风能的利用率。
33.在本实用新型另一个优选的实施例中，所述可转动叶片31还包括曲柄312，所述曲柄312与所述转轴311固定连接，并通过所述曲柄312驱动或阻碍所述可转动叶片31的转动。如此设置，可以通过将驱动结构或阻尼结构与所述曲柄312连接，达到驱动或阻碍所述可转动叶片31转动的目的，可以简化所述可转动叶片31的安装结构，方便后期维修更换。
34.在本实用新型另一个优选的实施例中，所述叶片安装部32安装有弹性装置，所述弹性装置一端与所述曲柄312传动连接，另一端与所述叶片安装部32和/或所述支撑安装部2传动连接。所述弹性装置可以是弹簧结构、空气压缩结构、弹簧阻尼结构或者其他具有一定弹性的结构装置，该装置可以在所述可转动叶片31转向迎风做功一侧时，为叶片提供一定的角度维持力，避免迎风做工侧的所述可转动叶片31在作用于所述转轴311两侧的叶片上的风力差值的作用下发生偏转，造成迎风面积减少，风能利用率低下降的现象发生。同时，当风速过高时，利用所述转轴311两侧的叶片上的风力差值，压缩所述弹性装置，减小所述可转动叶片31的迎风面积，保护风机叶片结构，提高了风机叶片结构的安全性和使用寿命。
35.在本实用新型另一个优选的实施例中，如图2、图3所示，所述弹性装置为活塞密封组件4，所述活塞密封组件4一端与所述曲柄312传动连接，另一端可与所述叶片安装部32和/或所述支撑安装部2形成密封配合结构42。采用所述活塞密封组件4作为所述弹性装置，相比于其他弹性装置，所述活塞密封组件4具有结构简单，控制简便，疲劳寿命长等特点，降低风机叶片的维修维护成本。
36.在本实用新型另一个优选的实施例中，如图3所示，所述活塞密封组件4一端通过滑槽结构41与所述曲柄312传动连接；或者，所述活塞密封组件4一端通过连杆结构与所述曲柄312传动连接。其中，所述活塞密封组件4一端通过滑槽结构41与所述曲柄312传动连接，结构简单，可靠性高；所述活塞密封组件4一端通过连杆结构与所述曲柄312传动连接，传动效率高，能量损失少，进而风能利用率更高。
37.在本实用新型另一个优选的实施例中，还包括方向舵组件5，所述方向舵组件5安装于所述叶片安装部32和/或所述支撑安装部2，并与所述可转动叶片31可传动连接，用于根据风力方向控制所述可转动叶片31转动角度。所述方向舵组件5可以实时的检测风力吹来的方向，方便所述可转动叶片31根据风力吹来方向，实时调整在迎风做功一侧始终处于最大迎风面积，在逆风做负功一侧始终处于最小迎风面积，最大程度的利用各个方向吹来的风力，进一步提高了风能利用率。
38.在本实用新型另一个优选的实施例中，所述方向舵组件5包括方向舵片51及与所述方向舵片51传动连接的叶片限位装置52，所述方向舵片51根据风力方向转动，带动所述叶片限位装置52转动，所述叶片限位装置52通过弹性装置限定所述可转动叶片31转动角度。通过所述方向舵片51传动所述叶片限位装置52，进而由所述叶片限位装置52通过弹性装置限定所述可转动叶片31转动角度，结构简单可靠，完全依靠风力及该风机叶片的自身结构自动、实时调整迎风做功侧及逆风做负功一侧的迎风面积，从而最大限度的利用风能，避免了额外的驱动所述可转动叶片31实时转动的能量，进一步提高了风能利用率。
39.在本实用新型另一个优选的实施例中，所述可转动叶片31包括上叶片部分和下叶片部分，所述曲柄312设置于所述上叶片部分和所述下叶片部分之间，并与所述上叶片部分和所述下叶片部分固定连接。如此设置，使得所述叶片安装部32受力平衡，提高了风机叶片的使用寿命，进一步降低了风机叶片的使用成本。
40.本实用新型第二个实施例提供了一种风力发电机，所述风力发电机安装有至少一个上述风机叶片，依靠所述风机叶片的转动，驱动发电机转动，从而产生电力，具备与上述风机叶片相同的技术效果，在此不再赘述。
41.本实用新型中，术语“上端”应理解为包括上部或顶端，“下端”应理解为包括下部或底端，且术语“上端”和“下端”均仅表示相对于附图相对设置。本实用新型中，“第一”、“第二”的表述仅仅用于区分不同的结构或功能，均不代表先后顺序或重要程度。
42.以上对本实用新型的具体实施例进行了详细描述，但其只作为范例，本实用新型并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对该实用进行的等同修改和替代也都在本实用新型的范畴之中。因此，在不脱离本实用新型的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本实用新型的范围内。

技术特征：
1.一种风机叶片，包括底座（1）、支撑安装部（2）及叶片部（3），其特征在于，所述底座（1）起固定作用；所述支撑安装部（2）的下端连接于所述底座（1），轴向方向竖直向上；所述叶片部（3）包括可转动叶片（31）及叶片安装部（32），所述叶片安装部（32）与所述支撑安装部（2）连接，并可相对于所述底座（1）水平转动，所述可转动叶片（31）与所述叶片安装部（32）可转动连接，并可绕平行于所述叶片安装部（32）所在平面的法线方向的轴线转动。2.如权利要求1所述的风机叶片，其特征在于，所述可转动叶片（31）包括转轴（311），所述转轴（311）设置于所述可转动叶片（31）几何中心的一侧位置，所述可转动叶片（31）通过所述转轴（311）与所述叶片安装部（32）可转动连接。3.如权利要求2所述的风机叶片，其特征在于，所述可转动叶片（31）还包括曲柄（312），所述曲柄（312）与所述转轴（311）固定连接，并通过所述曲柄（312）驱动或阻碍所述可转动叶片（31）的转动。4.如权利要求3所述的风机叶片，其特征在于，所述叶片安装部（32）安装有弹性装置，所述弹性装置一端与所述曲柄（312）传动连接，另一端与所述叶片安装部（32）和/或所述支撑安装部（2）传动连接。5.如权利要求4所述的风机叶片，其特征在于，所述弹性装置为活塞密封组件（4），所述活塞密封组件（4）一端与所述曲柄（312）传动连接，另一端可与所述叶片安装部（32）和/或所述支撑安装部（2）形成密封配合结构（42）。6.如权利要求5所述的风机叶片，其特征在于，所述活塞密封组件（4）一端通过滑槽结构（41）与所述曲柄（312）传动连接；或者，所述活塞密封组件（4）一端通过连杆结构与所述曲柄（312）传动连接。7.如权利要求1~6任一所述的风机叶片，其特征在于，还包括方向舵组件（5），所述方向舵组件（5）安装于所述叶片安装部（32）和/或所述支撑安装部（2），并与所述可转动叶片（31）可传动连接，用于根据风力方向控制所述可转动叶片（31）转动角度。8.如权利要求7所述的风机叶片，其特征在于，所述方向舵组件（5）包括方向舵片（51）及与所述方向舵片（51）传动连接的叶片限位装置（52），所述方向舵片（51）根据风力方向转动，带动所述叶片限位装置（52）转动，所述叶片限位装置（52）通过弹性装置限定所述可转动叶片（31）转动角度。9.如权利要求3所述的风机叶片，其特征在于，所述可转动叶片（31）包括上叶片部分和下叶片部分，所述曲柄（312）设置于所述上叶片部分和所述下叶片部分之间，并与所述上叶片部分和所述下叶片部分固定连接。10.一种风力发电机，其特征在于，所述风力发电机安装有至少一个上述权利要求书1~9任一项风机叶片，依靠所述风机叶片的转动驱动发电机转动，产生电力。

技术总结
本实用新型提供一种风机叶片及风力发电机，风机叶片包括底座、支撑安装部及叶片部，所述底座起固定作用；所述支撑安装部的下端连接于所述底座，轴向方向竖直向上；所述叶片部包括可转动叶片及叶片安装部，所述叶片安装部与所述支撑安装部连接，并可相对于所述底座水平转动，所述可转动叶片与所述叶片安装部可转动连接，并可绕平行于所述叶片安装部所在平面的法线方向的轴线转动。本实用新型风机叶片能够提高风机叶片的风速适用范围及风能利用率，高风速下更好地保护叶片，并降低成本。并降低成本。并降低成本。


技术研发人员：李钊明
受保护的技术使用者：上海久能能源科技发展有限公司
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/12