專利名稱：一種自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機葉片主要有阻力型和升力型，阻力型葉片是利用空氣流在葉片上產(chǎn)生的阻力做功，具有較大的轉(zhuǎn)矩和良好的啟動性能，但葉尖速比和風(fēng)能轉(zhuǎn)化率較低。升力型葉片是利用空氣流在葉片上產(chǎn)生的壓力差做功，具有較高的葉尖速比和風(fēng)能轉(zhuǎn)化率，但轉(zhuǎn)矩小，小風(fēng)難以啟動等特點。現(xiàn)有公開的垂直軸風(fēng)輪裝置，不論是阻尼型還是升力型，其葉片支撐結(jié)構(gòu)，既葉片與中心旋轉(zhuǎn)軸的連接結(jié)構(gòu)要么是采取水平或斜向的支撐梁(支撐桿或支撐桿系)相連，要么是直接將葉片整體與中心旋轉(zhuǎn)軸相連(葉片即作為風(fēng)輪葉片也作為支撐構(gòu)件)如薩沃尼斯(Savonius)風(fēng)輪?，F(xiàn)有的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪，其支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件是一種傳統(tǒng)的支撐構(gòu)件，存在體積大、自重大、安裝與運輸不方便的問題，因此也造成了整體成本高，效率不高等問題。另一方面，風(fēng)葉作為風(fēng)輪的主要構(gòu)件，除了在空氣動力學(xué)外形上有特殊要求外，作為一種主要承受風(fēng)力的復(fù)雜受力構(gòu)件，在提高風(fēng)荷載承載能力、避免失穩(wěn)、防止疲勞破壞等方面也遇到了一定挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:提出一種結(jié)構(gòu)簡單、新穎、經(jīng)濟、安裝運輸方便、能夠充分發(fā)揮材料特性的垂直軸風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪葉片支撐結(jié)構(gòu)，一方面可顯著減輕風(fēng)輪自重；另一方面該支撐體系可以顯著提高風(fēng)輪葉片風(fēng)荷載承載能力，防止葉片疲勞破壞。本發(fā)明目的通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn):
一種自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，包括僅由連續(xù)的受拉構(gòu)件和不連續(xù)的至少3個受壓構(gòu)件組成的自平衡的結(jié)構(gòu)體系，所述每個受壓構(gòu)件均與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)中心軸異面空間交叉成銳角的夾角，且各受壓構(gòu)件間僅通過所述受拉構(gòu)件連接，所述受拉構(gòu)件由構(gòu)成風(fēng)輪兩端面的端面受拉構(gòu)件和構(gòu)成風(fēng)輪側(cè)面的側(cè)面受拉構(gòu)件組成，該風(fēng)輪兩端面由端面受拉構(gòu)件等長星形連接或首尾正多邊形連接構(gòu)成，兩端面的相對外端點間分別僅由一個所述側(cè)面受拉構(gòu)件連接，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。上述方案中，所述受壓構(gòu)件是指，僅承受軸向壓力(由于風(fēng)引起的側(cè)向力較小，可忽略)的構(gòu)件。所述受拉構(gòu)件是指，僅承受軸向拉力的構(gòu)件。所述風(fēng)輪兩端面的相對外端點是指，一端面的外端點與另一端面的外端點間，由同一側(cè)面受拉構(gòu)件相連的兩外端點即為相對外端點。所述等長星形連接是指，由等長的端面受拉構(gòu)件均勻分布成星形連接。所述首尾正多邊形連接是指，由等長的端面受拉構(gòu)件首尾相連成封閉環(huán)，該環(huán)為正多邊形。本方案中，在該結(jié)構(gòu)體系下，風(fēng)輪的葉片可以固定于受壓構(gòu)件或側(cè)面受拉構(gòu)件上，或者風(fēng)輪的葉片本身即為受壓構(gòu)件或側(cè)面受拉構(gòu)件。風(fēng)輪葉片根據(jù)其受力特性可分為阻尼型葉片和升力型葉片兩種類型。作為優(yōu)選方式，所述受壓構(gòu)件為壓桿。作為優(yōu)選方式，所述受拉構(gòu)件為拉索。上述方案中，受拉構(gòu)件為拉索，相比于現(xiàn)有傳統(tǒng)風(fēng)輪，大大減輕自重和制作成本。而且這種拉索其截面可以做的很小，遠處看可以幾乎看不到連接結(jié)構(gòu)，會給人造成一種葉片漂浮在空中的假象。因此是一種造型獨特、新穎的垂直軸風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪。作為優(yōu)選方式，所述等長星形連接的端面受拉構(gòu)件的連接點設(shè)有旋轉(zhuǎn)盤。作為優(yōu)選方式，該風(fēng)輪兩端面均由端面受拉構(gòu)件等長星形連接，且兩端面的連接中心之間通過伸縮可調(diào)的旋轉(zhuǎn)軸連接。上述方案中，采用伸縮可調(diào)的旋轉(zhuǎn)軸，一方面起到旋轉(zhuǎn)軸作用，另一方面可以簡單地伸縮調(diào)整旋轉(zhuǎn)軸長短，從而調(diào)整各受拉構(gòu)件的繃緊受拉狀態(tài)，實現(xiàn)風(fēng)輪剛度調(diào)節(jié)，這樣不但可以簡單方便快速地解決因制作加工原因?qū)е碌母鞫嗣媸芾瓨?gòu)件無法自然直接繃緊的問題，還可以保證安裝的方便性和初始應(yīng)力的建立。作為進一步優(yōu)選方式，所述受壓構(gòu)件為三個，該風(fēng)輪兩端面均為由三個等長端面受拉構(gòu)件星形連接構(gòu)成的三角星形端面，上下三角星形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述三個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。作為另一進一步優(yōu)選方式，所述受壓構(gòu)件為三個，該風(fēng)輪一端面為由三個等長端面受拉構(gòu)件星形連接構(gòu)成的三角星形端面，另一端面為由三個等長端面受拉構(gòu)件三角形連接構(gòu)成的三角形端面，所述三角星形端面和三角形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述三個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。作為另一進一步優(yōu)選方式，所述受壓構(gòu)件為四個，該風(fēng)輪兩端面均為由四個等長端面受拉構(gòu)件十字交叉連接構(gòu)成的十字交叉形端面，上下十字交叉形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述四個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。作為另一進一步優(yōu)選方式，所述受壓構(gòu)件為五個，該風(fēng)輪兩端面均為由五個等長端面受拉構(gòu)件五角星形連接構(gòu)成的五角星形端面，上下五角星形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述五個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。作為另一進一步優(yōu)選方式，所述受壓構(gòu)件為六個，該風(fēng)輪兩端面均為由六個等長端面受拉構(gòu)件六角星形連接構(gòu)成的六角星形端面，上下六角星形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述六個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。本發(fā)明的支撐結(jié)構(gòu)，還可以用于水平軸風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪、風(fēng)力發(fā)電塔架、以及工程、機械等其它領(lǐng)域。
本發(fā)明的有益效果:
1、本發(fā)明風(fēng)輪采用自平衡張拉結(jié)構(gòu)形式，具有自重輕、新穎、經(jīng)濟、安裝運輸方便、材料性能發(fā)揮充分的特點。從而實現(xiàn)降低風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪制作成本、提高發(fā)電效率等目的。2、在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)體系下，葉片在受力上既可以作為受拉構(gòu)件，也可作受壓構(gòu)件。當(dāng)作為受拉構(gòu)件時，由于葉片受拉，相比于現(xiàn)有傳統(tǒng)風(fēng)輪中的葉片，因此葉片材料選擇面更廣，更能降低制作成本。另一方面由于葉片主要受力為拉力，不用考慮葉片失穩(wěn)，其風(fēng)荷載承載能力可大幅提高，同時在防止葉片疲勞破壞方面具有明顯的優(yōu)勢。 3、本發(fā)明造型獨特新穎。4、本發(fā)明中的受壓構(gòu)件較少，且受壓構(gòu)件僅軸向受力，(由于風(fēng)弓I起的側(cè)向力較小，可忽略)，這種簡單的受力，加之受壓構(gòu)件較少，同樣可以達到節(jié)約材料降低制作成本的目的。


圖1為本發(fā)明實施例1、2、3的自平衡張拉結(jié)構(gòu)形俯視 圖2為本發(fā)明實施例1、2、3的自平衡張拉結(jié)構(gòu)形前視 圖3為本發(fā)明實施例1、2、3的自平衡張拉結(jié)構(gòu)形軸測 圖4為本發(fā)明實施例4的自平衡張拉結(jié)構(gòu)形俯視 圖5為本發(fā)明實施例4的自平衡張拉結(jié)構(gòu)形前視 圖6為本發(fā)明實施例4的自平衡張拉結(jié)構(gòu)形軸測 圖7為本發(fā)明實施例5的自平衡張拉結(jié)構(gòu)形俯視 圖8為本發(fā)明實施例5的自平衡張拉結(jié)構(gòu)形前視 圖9為本發(fā)明實施例5的自平衡張拉結(jié)構(gòu)形軸測 圖10為本發(fā)明實施例6的自平衡張拉結(jié)構(gòu)形軸測 圖11為本發(fā)明實施例1的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪平面 圖12為本發(fā)明實施例1的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪前視 圖13為本發(fā)明實施例1的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪軸測 圖14為本發(fā)明實施例2的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪平面 圖15為本發(fā)明實施例2的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪前視 圖16為本發(fā)明實施例2的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪軸測 圖17為本發(fā)明實施例3的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪平面 圖18為本發(fā)明實施例3的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪前視 圖19為本發(fā)明實施例3的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪軸測 圖20為本發(fā)明實施例5的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪軸測示意圖。
具體實施例方式下列非限制性實施例用于說明本發(fā)明。一種自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，包括僅由連續(xù)的受拉構(gòu)件和不連續(xù)的至少3個受壓構(gòu)件組成的自平衡張拉結(jié)構(gòu)體系，每個受壓構(gòu)件均與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)中心軸異面空間交叉成銳角的夾角，且各受壓構(gòu)件間僅通過受拉構(gòu)件連接，受拉構(gòu)件由構(gòu)成風(fēng)輪兩端面的端面受拉構(gòu)件和構(gòu)成風(fēng)輪側(cè)面的側(cè)面受拉構(gòu)件組成，該風(fēng)輪兩端面由端面受拉構(gòu)件等長星形連接或首尾正多邊形連接構(gòu)成，兩端面的相對外端點間分別僅由一個側(cè)面受拉構(gòu)件連接，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。該自平衡張拉結(jié)構(gòu)形其力學(xué)特征還在于，受壓構(gòu)件端部所形成的平面內(nèi)的力，使受壓構(gòu)件上下端向平面中心收縮，既受壓桿件端部所形成的平面內(nèi)的力，可簡化為一個方向指向于平面中心的力；側(cè)面受拉構(gòu)件對受壓構(gòu)件產(chǎn)生的力，使受壓構(gòu)件端部所形成的平面向兩平面中間收縮。在該自平衡張拉結(jié)構(gòu)形下，所述受壓構(gòu)件和受拉構(gòu)件包含一切可以產(chǎn)生前述力學(xué)效果的構(gòu)件，如壓桿、拉索、受拉片材、受拉環(huán)、受拉膜、異形受拉受壓塊體、桿件、鋼架、格構(gòu)柱等等。將該葉片支撐結(jié)構(gòu)與風(fēng)輪葉片結(jié)合即構(gòu)成風(fēng)輪，再將該風(fēng)輪通過動力連接傳遞機構(gòu)與發(fā)電系統(tǒng)連接，將風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動力傳遞至發(fā)電系統(tǒng)，將風(fēng)力轉(zhuǎn)化為電力。現(xiàn)有技術(shù)中存在各種可將該風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動力進行連接傳遞的方式，其只需滿足將該風(fēng)輪與發(fā)電機連接并傳遞轉(zhuǎn)動力即可，比如可以在端面受拉構(gòu)件星形連接中心連接點設(shè)置旋轉(zhuǎn)盤，通過旋轉(zhuǎn)盤與發(fā)電機形成轉(zhuǎn)動力傳遞，或者，將端面受拉構(gòu)件首尾正多邊形連接構(gòu)成的端面通過連接機構(gòu)進行動力連接傳遞等等。 實施例1:
如圖1、2、3所示，一種自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪，其葉片支撐結(jié)構(gòu)包括僅由連續(xù)的受拉構(gòu)件和不連續(xù)的3個受壓構(gòu)件組成的自平衡的結(jié)構(gòu)體系，每個受壓構(gòu)件均與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)中心軸異面空間交叉成銳角的夾角，且各受壓構(gòu)件間僅通過受拉構(gòu)件連接，受拉構(gòu)件由構(gòu)成風(fēng)輪兩端面的端面受拉構(gòu)件和構(gòu)成風(fēng)輪側(cè)面的側(cè)面受拉構(gòu)件組成。該風(fēng)輪兩端面均為由三個等長端面受拉構(gòu)件星形連接構(gòu)成的三角星形端面，上下三角星形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，三個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。如本實施例所示，作為優(yōu)選，受壓構(gòu)件為斜向壓桿I ;作為優(yōu)選方式，其中端面受拉構(gòu)件由上部拉索2和下部拉索3組成，風(fēng)輪的葉片固定于側(cè)面受拉構(gòu)件上，或者風(fēng)輪的葉片本身即為側(cè)面受拉構(gòu)件，如本實施例所示的側(cè)向阻力型風(fēng)葉4。如圖11、12、13所示，該自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪包含斜向壓桿1、上部拉索2、下部拉索3、側(cè)向阻力型風(fēng)葉4、旋轉(zhuǎn)軸5、旋轉(zhuǎn)軸長度調(diào)節(jié)裝置
6、下部拉索連接盤7、上部拉索連接盤8。斜向壓桿I上下端分別與風(fēng)輪上下部拉索2、3相連，風(fēng)葉4與兩相鄰斜向壓桿I的上端和下端連接，形成側(cè)面受拉構(gòu)件。上部拉索2星形連接，一端匯聚位于上部端面平面中心的上部拉索連接盤8，并與之連接，下部拉索3星形連接一端匯聚位于下部端面平面中心的下部拉索連接盤7，并與之連接，下部拉索連接盤7設(shè)有與發(fā)電機相連的裝置。上下部拉索連接盤8、7與旋轉(zhuǎn)軸5進行固定連接。旋轉(zhuǎn)軸5上設(shè)有用于調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸長度的旋轉(zhuǎn)軸長度調(diào)節(jié)裝置6。風(fēng)葉4、上下部拉索2、3以及斜向壓桿I的形成一穩(wěn)定的自平衡張拉結(jié)構(gòu)體系。該結(jié)構(gòu)體系的剛度與各構(gòu)件的內(nèi)力密切相關(guān)，結(jié)構(gòu)體系內(nèi)部的自平衡內(nèi)力越大，其結(jié)構(gòu)體系的整體剛度越大。要增加結(jié)構(gòu)自平衡內(nèi)力，提高結(jié)構(gòu)體系剛度可通過減小拉索的長度和增加受壓桿件的長度方法來調(diào)節(jié)。在本案中通過旋轉(zhuǎn)軸長度調(diào)節(jié)裝置6調(diào)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸5的長度達到間接改變上、下部拉索2、3實際結(jié)構(gòu)受力長度的方式來實現(xiàn)，該方案本既可滿足方便構(gòu)件組裝的需要，也可滿足初始張拉力建立和張拉力調(diào)節(jié)的需要。當(dāng)風(fēng)葉4受到風(fēng)產(chǎn)生的作用力后，風(fēng)葉4將作用力傳給結(jié)構(gòu)體系，結(jié)構(gòu)體系將通過內(nèi)力重分布傳給上下部拉索2、3，上下部拉索2、3通過上下部拉索連接盤8、7，并最終通過旋轉(zhuǎn)軸5和下部拉索連接盤7將轉(zhuǎn)動力傳給發(fā)電機。或者，該方案中，上下部拉索2、3間也可不連接旋轉(zhuǎn)軸5，現(xiàn)有技術(shù)中存在各種將該風(fēng)輪的轉(zhuǎn)動力進行連接傳遞的方式，其只需滿足將該風(fēng)輪與發(fā)電機連接并傳遞轉(zhuǎn)動力即可，比如可以在上下部拉索2、3某一中心連接點設(shè)置旋轉(zhuǎn)盤，通過旋轉(zhuǎn)盤與發(fā)電機形成轉(zhuǎn)動力傳遞，等等。其中，施加張拉力的方法不限于本方案中采用減小上下兩平面拉索中心之間距離，達到間接減少拉索力學(xué)長度來施加張力的方法。還包括其它直接或間接改變受拉索或者受壓桿構(gòu)件尺寸來施加張拉力的方法。如:減小上部或下部某一平面內(nèi)拉索的長度、減小側(cè)面拉索的長度、增加壓桿的長度、增加上下拉索匯交中心之間距離，間接減小拉索力學(xué)長度等方式。實施例2:
如圖14、15、16所示，本實施例與實施例1基本相同，其區(qū)別在于，風(fēng)葉4為升力型葉片。實施例3:
如圖17、18、19所示,本實施例與實施例1基本相同,側(cè)面受拉構(gòu)件4優(yōu)選為拉索,風(fēng)輪的風(fēng)葉可以固定于受壓構(gòu)件上，或者風(fēng)輪的風(fēng)葉本身即為受壓構(gòu)件，如本實施例所示，風(fēng)葉采用將阻力型葉片固定在斜向壓桿I (受壓構(gòu)件)上的方式。該方式的優(yōu)點在于整個風(fēng)輪簡潔，別致。缺點是單獨應(yīng)用，風(fēng)輪效率低，不能充分發(fā)揮該結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢。因此該案可與前述兩種實施方案進行綜合應(yīng)用，以提高風(fēng)輪整體效率。實施例4:
如圖4、5、6所示，本實施例與實施例1、2或3基本相同，其區(qū)別在于，該風(fēng)輪一端面為由三個等長端面受拉構(gòu)件星形連接構(gòu)成的三角星形端面3，另一端面為由三個等長端面受拉構(gòu)件三角形連接構(gòu)成的三角形端面2，三角星形端面3和三角形端面2上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件4連接,三個側(cè)面受拉構(gòu)件4構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面。實施例5:
如圖7、8、9、20所示，本實施例與實施例1、2、3或4基本相同，其區(qū)別在于，受壓構(gòu)件I為四個，該風(fēng)輪兩端面均為由四個等長端面受拉構(gòu)件十字交叉連接構(gòu)成的十字交叉形端面，上下十字交叉形端面2、3上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件4連接，四個側(cè)面受拉構(gòu)件4構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件4僅通過一受壓構(gòu)件I與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件4相連，且該受壓構(gòu)件I兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。與實施例1、2、3或4相似，該方案還可做各種變形，如風(fēng)輪兩端面均為由四個等長端面受拉構(gòu)件首尾正方形連接構(gòu)成的正方形端面，或者一端面為正方形端面，另一端面為十字交叉形端面。實施例6:
如圖10所示，本實施例與實施例5基本相同，其區(qū)別在于，受壓構(gòu)件I為五個，該風(fēng)輪兩端面均為由五個等長端面受拉構(gòu)件五角星形連接構(gòu)成的五角星形端面，上下五角星形端面2、3上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件4連接，五個側(cè)面受拉構(gòu)件4構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件4僅通過一受壓構(gòu)件I與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件4相連，且該受壓構(gòu)件I兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。與實施例5相似，該方案還可做各種變形，如風(fēng)輪兩端面均為由五個等長端面受拉構(gòu)件首尾正方形連接構(gòu)成的正五邊形端面，或者一端面為正五邊形端面，另一端面為五角星形端面。實施例7: 本實施例與實施例5或6基本相同，其區(qū)別在于，受壓構(gòu)件為六個，該風(fēng)輪兩端面均為由六個等長端面受拉構(gòu)件六角星形連接構(gòu)成的六角星形端面，上下六角星形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，六個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。與實施例5或6相似，該方案還可做各種變形，如風(fēng)輪兩端面均為由六個等長端面受拉構(gòu)件首尾正方形連接構(gòu)成的正六邊形端面，或者一端面為正六邊形端面，另一端面為六角星形端面。如實施例1至7所示，給出了 3至6個受壓構(gòu)件作為風(fēng)輪的示意圖，本發(fā)明不限于其給出的張拉結(jié)構(gòu)形，還包含一切滿足權(quán)利要求書中提及的其它自平衡張拉結(jié)構(gòu)形，以及按照該方式獲得的更多受壓構(gòu)件構(gòu)成的風(fēng)輪，以及將葉片作為結(jié)構(gòu)體系中的構(gòu)件或者作為附加構(gòu)件固定于結(jié)構(gòu)體系上的方式，設(shè)計出各種具有自平衡張拉結(jié)構(gòu)形特征的阻力型和升力型風(fēng)輪，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括僅由連續(xù)的受拉構(gòu)件和不連續(xù)的至少3個受壓構(gòu)件組成的自平衡的結(jié)構(gòu)體系，所述每個受壓構(gòu)件均與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)中心軸異面空間交叉成銳角的夾角，且各受壓構(gòu)件間僅通過所述受拉構(gòu)件連接，所述受拉構(gòu)件由構(gòu)成風(fēng)輪兩端面的端面受拉構(gòu)件和構(gòu)成風(fēng)輪側(cè)面的側(cè)面受拉構(gòu)件組成，該風(fēng)輪兩端面由端面受拉構(gòu)件等長星形連接或首尾正多邊形連接構(gòu)成，兩端面的相對外端點間分別僅由一個所述側(cè)面受拉構(gòu)件連接，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。
2.如權(quán)利要求1所述的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述受壓構(gòu)件為壓桿。
3.如權(quán)利要求1所述的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述受拉構(gòu)件為拉索。
4.如權(quán)利要求1所述的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述等長星形連接的端面受拉構(gòu)件的連接點設(shè)有旋轉(zhuǎn)盤。
5.如權(quán)利要求1所述的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:該風(fēng)輪兩端面均由端面受拉構(gòu)件等長星形連接，且兩端面的連接中心之間通過伸縮可調(diào)的旋轉(zhuǎn)軸連接。
6.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求中所述的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述受壓構(gòu)件為三個，該風(fēng)輪兩端面均為由三個等長端面受拉構(gòu)件星形連接構(gòu)成的三角星形端面，上下三角星形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述三個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。
7.如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求中所述的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述受壓構(gòu)件為三個，該風(fēng)輪一端面為由三個等長端面受拉構(gòu)件星形連接構(gòu)成的三角星形端面，另一端面為由三個等長端面受拉構(gòu)件三角形連接構(gòu)成的三角形端面，所述三角星形端面和三角形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述三個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。
8.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求中所述的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述受壓構(gòu)件為四個，該風(fēng)輪兩端面均為由四個等長端面受拉構(gòu)件十字交叉連接構(gòu)成的十字交叉形端面，上下十字交叉形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述四個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。
9.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求中所述的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述受壓構(gòu)件為五個，該風(fēng)輪兩端面均為由五個等長端面受拉構(gòu)件五角星形連接構(gòu)成的五角星形端面，上下五角星形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述五個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。
10.如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求中所述的自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述受壓構(gòu)件為六個，該風(fēng)輪兩端面均為由六個等長端面受拉構(gòu)件六角星形連接構(gòu)成的六角星形端面，上下六角星形端面上下對應(yīng)端點間僅由一側(cè)面受拉構(gòu)件連接，所述六個側(cè)面受拉構(gòu)件構(gòu)成該風(fēng)輪的側(cè)面，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu) 件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種自平衡張拉結(jié)構(gòu)風(fēng)輪的葉片支撐結(jié)構(gòu)，屬于風(fēng)力發(fā)電裝置領(lǐng)域，包括僅由連續(xù)的受拉構(gòu)件和不連續(xù)的至少3個受壓構(gòu)件組成的自平衡的結(jié)構(gòu)體系，所述每個受壓構(gòu)件均與風(fēng)輪旋轉(zhuǎn)中心軸異面空間交叉成銳角的夾角，且各受壓構(gòu)件間僅通過所述受拉構(gòu)件連接，所述受拉構(gòu)件由構(gòu)成風(fēng)輪兩端面的端面受拉構(gòu)件和構(gòu)成風(fēng)輪側(cè)面的側(cè)面受拉構(gòu)件組成，該風(fēng)輪兩端面的相對外端點間分別僅由一個所述側(cè)面受拉構(gòu)件連接，每一側(cè)面受拉構(gòu)件僅通過一所述受壓構(gòu)件與另一相鄰側(cè)面受拉構(gòu)件相連，且該受壓構(gòu)件兩端分別連接風(fēng)輪兩端面。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡單、新穎、經(jīng)濟、安裝運輸方便、能夠充分發(fā)揮材料特性的垂直軸風(fēng)力發(fā)電風(fēng)輪葉片支撐結(jié)構(gòu)，可顯著減輕風(fēng)輪自重，另外能顯著提高風(fēng)輪葉片風(fēng)荷載承載能力，防止疲勞破壞。
文檔編號F03D3/06GK103147913SQ20131009793
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者王玉柏, 王元元 申請人:王玉柏