一种风力发电机叶片及其安装片的制作方法

本发明涉及风力发电，具体为一种风力发电机叶片及其安装片。

背景技术：

1、风力发电机是将风能转换为机械能，再由机械能转换为电能的一种发电装置，风力发电机包括了叶片、发电装置、限速安全机构和储能装置；其中叶片作为风力发电机将风能转换为机械能的主要装置，根据叶片的安装方式，可将风力发电机分类为垂直式风力发电机和水平式风力发电机；其中垂直式风力发电机相较于水平式风力发电机可以更有效的利用低速风能，且对安装高度的要求较水平式风力发电机低，因此家用的风力发电机多为垂直式风力发电机。

2、垂直式风力发电机按叶片的安装结构可分为两类：一类为整体式叶片，即叶片为整体式结构，安装时只需将叶片整体与输入轴固定安装即可；另一类为分体式式叶片，即叶片为单体结构，安装时需要在输出轴上先安装安装片，再将叶片与安装片连接。其中，整体式叶片的稳定性和安全性较分体式叶片高，但造价较分体式叶片高，同时整体式叶片受到损坏后需要整体更换，更换成本较分体式叶片高，因此，出于生产成本、购置成本和维护成本考虑，家用的垂直式风力发电机多采用分体式叶片；但由于分体式叶片整体性较整体式叶片车的稳定性差，风力发电机在长时间使用和设备振动的情况下，在叶片与安装片之间的连接位置容易出现松动，一方面容易造成叶片脱落而发生安全事故，另一方面容易造成叶片的倾角发生改变，从而造成叶片对风能的收集效果变差，不仅如此，维护人员对叶片与安装片进行连接安装或加固时属于高空作业，而现有的安装片与叶片之间的连接多为螺栓连接，需要维护人员在自然风条件下进行长时间的高空作业，存在安全隐患。

3、针对上述问题，现有技术提供了一些解决方案，例如专利申请号：cn202110801406.x提供了一种带有稳定机构的垂直轴风力发电机，该发明通过设置承载板和若干个安装座，当风速高于预设值时，通过液压杆推动若干个风板顶端相互靠拢，使气流在风板上部的流速增高，进而使风板在转动过程中更稳定吗，不易脱落；本发明有效的解决了风力发电机在运行过程中叶片的稳定性和安全性，但上述方案结构复杂，不利于安装人员和维护人员对叶片的拆装和维护。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种风力发电机叶片及其安装片，以解决垂直式风力发电机的叶片与安装片连接位置容易发生松动，从而造成的叶片容易发生脱落，且容易造成叶片倾角发生变化的问题，并解决维护人员在对风力发电机叶片进行维修时工作流程繁琐的问题，减少了维护人员高空作业的时间。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种风力发电机叶片及其安装片，包括壳体，所述壳体安装于转轴的顶端，所述壳体侧壁上开设有多个安装孔，所述安装孔数量与叶片数量相同，且多个所述安装孔绕转轴的中心线圆周均布，多个所述安装孔的左右任意一侧均设有锁舌，所述锁舌与壳体滑动连接，且一端延伸至安装孔内，所述安装孔的侧壁上转动连接有锁钩，所述锁钩位于锁舌相对的一侧，所述叶片上开设有与锁舌和锁钩相配合的槽，所述锁舌远离安装孔的一端设有预锁定组件，所述预锁定组件用于在叶片插入安装孔内后将锁舌推向安装孔内，所述锁钩远离安装孔的一端设有加固组件，所述加固组件与锁钩滑动连接，所述加固组件被设计为，壳体转动时加固组件驱动锁钩转动并延伸至安装孔内。

4、容易理解的，当维护人员对叶片进行安装时，直接将叶片插入安装片内，叶片接触到锁舌，锁舌受到叶片对其向内推动的力，此时锁舌向壳体内侧收缩，当叶片上与锁舌配合的槽滑动到锁舌位置时，锁舌受预锁定组件的作用推入安装孔内，锁舌与叶片上的槽相配合，此时叶片受到锁舌的限制作用，由此完成叶片的安装；当维护人员对叶片进行拆卸时，维护人员通过按压预锁定组件将锁舌收回壳体内，此时叶片不再受到锁舌的限制作用，维护人员可以将叶片直接取出，从而完成叶片的拆卸工作；由此，简化了维护人员对风力发电机的拆卸过程，减少维护人员的高空作业时间。

5、进一步的，叶片完成安装后，风力发电机正常工作时，风力发电机转动，此时加固组件受离心力的作用下向远离转轴的方向运动，所述加固组件与锁钩发生相对滑动，所述锁钩延伸至安装孔内并与叶片上的槽相配合，此时叶片受锁钩的限制作用，由此完成叶片的加固；由此，避免了风力发电机运行时叶片与安装片的连接位置发生松动或脱落，保证了在风力发电机工作时叶片的稳定性，保证了风力发电机运行时的安全性。

6、优选的，所述预锁定组件包括安装筒、按钮、一号复位弹簧、锁舌、二号复位弹簧、摇杆，所述安装筒安装于壳体内，所述按钮同轴滑动安装在安装筒内，且所述按钮的一端延伸至壳体外侧，所述一号复位弹簧位于壳体内，且两端分别与按钮和壳体连接，所述一号复位弹簧的轴线与按钮的轴线平行，所述锁舌延伸至安装孔的一端上设有滑行面和锁定面，所述滑行面位于锁定面前端，所述二号复位弹簧一端与壳体连接，另一端与锁舌位于壳体内部的一端连接，所述锁舌位于壳体内部的一端上设有安装销，所述摇杆呈“7”字型，且所述摇杆包括驱动杆和摆杆，所述驱动杆一端与按钮滑动连接，所述摆杆的中心与壳体转动连接，所述摆杆远离驱动杆的一端设置有卡槽，所述安装销滑动连接在卡槽内。

7、容易理解的，当叶片上端插入安装孔内时，叶片上端接触到锁舌的滑行面，锁舌受到叶片对其向内推动的力，此时锁舌向按钮所在的一侧收缩，当叶片上的一号锁定槽滑动到锁舌位置上时，锁舌受到二号复位弹簧向两端的张力，锁舌插入到一号锁定槽内，此时锁舌的锁定面抵在一号锁定槽内，此时完成锁紧动作，这样的设计使得叶片在进行安装时节省去了许多繁琐的安装流程，达到了快速安装的效果，减少维护人员的高空作业时间。

8、当按钮未处于按压状态时，所述一号复位弹簧由于其自身向两端的张力将按钮顶出，且按钮底部抵在安装桶上，所述二号复位弹簧由于其自身向两端的张力将锁舌一端顶出，且锁舌抵在壳体上，此时由于摇杆上的摆杆与锁舌上的安装销滑动连接，锁舌受到锁舌的拉力，带动摇杆转动，摇杆上另一端的驱动杆抵在按钮上。

9、当按钮处于按压状态时，所述按钮受到压力向壳体内部滑行，此时一号复位弹簧受到压力收缩，并且摇杆上的驱动杆受到按钮的压力带动摇杆围绕壳体转动，摇杆上另一端的摆杆跟随摇杆进行转动，同时与摆杆连接的锁舌受到摆杆的拉力，锁舌向按钮所在一侧收缩，二号复位弹簧受到压力收缩，此时与锁紧组件完成解锁动作。这样的设计使得叶片在进行拆卸时节省去了许多繁琐的拆卸流程，达到了快速拆卸的效果，减少维护人员的高空作业时间。

10、可选的，所述加固组件可以是螺栓螺母、磁吸、卡扣连接，若是采用常规的螺栓螺母的连接方式来固定叶片，对叶片进行拆卸更换时就需要携带零件和相应的工具，并且需要在高空中进行拆卸和安装工作，螺栓螺母的连接方式无法做到方便快捷的拆卸和安装，若是采用磁吸的方式来固定叶片，磁铁的吸力不能保证足够大时，叶片容易出现松动，加上风力发电机工作环境处于室外，外部的雨水、烟尘容易影响的磁铁的工作，同样的若是使用卡扣连接，长时间工作下卡扣容易出现松动，导致无法对叶片进行加固。

11、优选的，所述加固组件包括导轨和滑块，所述导轨固定安装在壳体内，所述滑块滑动安装在导轨上，所述滑块上设有一号滑动面，所述一号滑动面与导轨长度方向呈角度设置，且一号滑动面的最高点位于滑块靠近转轴的一侧，所述锁钩中部与壳体转动连接，所述锁钩的一端滑动连接在一号滑动面上，所述锁钩由一号滑动面最低点向最高点滑动时锁钩远离一号滑动面的一端逐渐伸入安装孔内，所述滑块采用锇、铅、钨中至少任意一种材料制成。

12、进一步的，所述叶片包括上安装部、叶片本体、下安装部，所述上安装部与下安装部分别位于叶片本体的上下两端，所述上安装部呈矩形状，所述上安装部左右两侧分别开设有与锁舌、锁钩配合的一号锁定槽和二号锁定槽，所述转轴上设有安装底座，且位于安装片下方与转轴固定连接，所述下安装部与安装底座相连接。

13、优选的，所述滑块上还设有二号滑动面和三号滑动面，所述二号滑动面为平面，所述三号滑动面为圆弧曲面，且所述锁钩滑动至三号滑动面上时锁钩完全收回安装孔外，所述二号滑动面位于一号滑动面与三号滑动面之间，且两端分别与一号滑动面和三号滑动面的最低点连接。

14、优选的，所述锁钩在靠近滑块一端上还设有滚轮，所述滚轮与锁钩转动连接，所述滚轮与滑块滑动连接。

15、叶片完成安装后，当外部环境存在自然风时，风力发电机转动，此时与导轨滑动连接的滑块受到离心力的作用向远离转轴的方向滑动，此时滑块上的一号滑动面与滚轮滚动连接，所述滚轮从一号滑动面的最低点向最高点滚动，由于受到滑块的压力，与壳体转动连接的锁钩绕着其与壳体的转动连接处转动，且锁钩远离一号滑动面的一端逐渐伸入安装孔内，随着滑块的位移量增大，所述锁钩继续转动并与二号锁定槽配合，对二号锁定槽施加压力，并且当外部风力越大，风力发电机转动的速度越快，滑块受到的离心力就越大，滚轮就会受到来自滑块更大的压力，锁钩将进一步地对二号锁定槽施加更大的压力，从而完成对叶片锁定；由此，避免了风力发电机运行过程中叶片与安装片之间发生松动或脱落，保证了风力发电机在运行过程中的稳定性和安全性。

16、当需要对叶片进行拆除时，推动所述滑块向靠近转轴的方向滑动，此时滚轮先从一号滑动面的最高点运动至最低点，并在二号滑动面的导向作用下滑动至三号滑动面的最低点，最后所述滚轮滚动至三号滑动面上，此时锁钩受滑块的压力，所述锁钩绕着其与壳体的转动连接处转动，且锁钩位于安装孔内的一端逐渐摆动至安装孔外，随着滑块的继续向靠近转轴的方向移动，所述锁钩位于安装孔内的一端完全收回安装孔外，所述锁钩与二号锁定槽的配合接触，由此解除锁钩对叶片的锁定。

17、进一步的，所述滑块采用锇、铅、钨至少任意一种制成；由于滑块在导轨上主要是受到离心力的作用使其运动，滑块受到的离心力与滑块的质量、转动速度以及转动半径有关，转动速度由外部风力影响不受人为控制，转动半径由于系统结构因素和大小限制转动半径无法改变，所以当滑块本身质量越大时，滑块受到的离心力就越大，滑块对钩锁上的滚轮施加的压力就越大，钩锁对叶片上端的二号锁定槽施加的压力就越大，所述锇、铅、钨中任意一种材料均属于高密度材料，使用上述任意一种材料制成的滑块得以保证在相同体积大小下获得更高的质量，从而保证在风力较小的情况下，所述滑块也可为锁钩提供较大的压力。

18、优选的，所述加固组件包括导轨、滑块和推杆，所述导轨固定安装在壳体内，所述滑块滑动安装在导轨上，所述推杆固定安装于滑块的右上角，所述三号滑动面为圆弧曲面，且所述三号滑动面位于滑块左下角，所述锁钩滑动至三号滑动面上时锁钩完全收回安装孔外。

19、叶片完成安装后，当外部环境存在自然风时，风力发电机转动，此时与导轨滑动连接的滑块受到离心力的作用向远离转轴的方向滑动，此时滑块上的推杆与锁钩外表面滑动连接，所述锁钩受到推杆的压力，与壳体转动连接的锁钩绕着其与壳体的转动连接处转动，且锁钩远离推杆的一端逐渐伸入安装孔内，随着滑块的位移量增大，所述锁钩继续转动并与二号锁定槽配合，对二号锁定槽施加压力，并且当外部风力越大，风力发电机转动的速度越快，滑块受到的离心力就越大，锁钩就会受到来自滑块更大的压力，锁钩将进一步地对二号锁定槽施加更大的压力，从而完成对叶片锁定；由此，避免了风力发电机运行过程中叶片与安装片之间发生松动或脱落，保证了风力发电机在运行过程中的稳定性和安全性。

20、当需要对叶片进行拆除时，推动所述滑块向靠近转轴的方向滑动，所述锁钩先与推杆发生脱离，最后所述锁钩的一端与三号滑动面滑动连接，此时锁钩受滑块的压力，所述锁钩绕着其与壳体的转动连接处转动，且锁钩位于安装孔内的一端逐渐摆动至安装孔外，随着滑块的继续向靠近转轴的方向移动，所述锁钩位于安装孔内的一端完全收回安装孔外，所述锁钩与二号锁定槽的配合接触，由此解除锁钩对叶片的锁定。

21、优选的，所述摆杆上设有齿轮，所述齿轮旋转中心与摆杆旋转中心重合，所述齿轮啮合安装有齿条，所述齿条远离齿轮的一端滑动连接接有杠杆，所述杠杆包括一号杆体和二号杆体，所述一号杆体、二号杆体分别在其远离杠杆中心的一端开设一号腰形槽、二号腰形槽，所述齿条与一号腰形槽滑动连接，所述滑块与二号腰形槽滑动连接，所述一号杆体、二号杆体的连接处与壳体转动连接，所述一号杆体与二号杆体的长度比值为1～3。

22、当叶片完成安装后，风力发电机处于工作状态时，此时滑块受到离心力向远离转轴的方向运动并推动锁钩对叶片进行固定，当滑块向远离转轴的方向滑动时，一号杆体的一端受到滑块的拉力，所述杠杆受滑块拉力的作用下绕着杠杆与壳体的转动连接处发生转动，所述二号杆体跟随一号杆体转动，所述齿条受到二号杆体的拉力作用向靠近转轴的方向运动，与齿条啮合的齿轮随之向按钮所在一侧转动，与齿轮固定的摆杆跟随齿轮一起转动，所述驱动杆在摆动的带动下在按钮的上端面施加朝向壳体外部的压力，由此进一步保证了风力发电机运行过程中锁钩与锁舌对叶片的固定作用，保证了风力发电机在运行过程中的稳定性和安全性。

23、当对叶片进行拆卸时，通过按压按钮，按钮推动驱动杆，所述摆杆给随驱动杆发生转动，所述锁舌受摆杆的拉力作用收回安装孔外，所述摆杆转动过程中，所述齿轮跟随摆杆转动，所述齿轮转动并带动齿条向远离转轴的方向运动，所述二号杆体受齿条的压力绕着杠杆与壳体的转动连接处发生转动，所述一号杠杆跟随二号杠杆转动，所述滑块受一号杠杆的拉力向靠近转轴的方向运动，所述滑块向靠近转轴的方向运动时解除锁钩与二号锁定槽的配合，由此完成锁舌、锁钩对叶片的锁定，通过该设置，维护人员在拆卸过程中只需按压按钮即可将锁舌和锁钩对叶片的锁定解除，简化了拆卸过程，从而避免了维护人员的高空作业时间，降低安全风险和劳动强度。

24、进一步的，所述一号杠杆与二号杠杆的长度比值范围为1～3，由此所述杠杆为滑块一侧的省力杠杆结构，避免了风力发电机运行过程中滑块的向心力过多的分配至锁舌处，从而保证了风力发电机运行过程中锁钩与锁舌对叶片的固定作用，保证了风力发电机在运行过程中的稳定性和安全性。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

26、1、本发明通过在风力发电机叶片安装片内部设置锁舌与预锁定组件，当维护人员对叶片进行安装时，直接将叶片插入安装片内，当叶片上与锁舌配合的槽滑动到锁舌位置时，锁舌受预锁定组件的作用推入安装孔内，锁舌与叶片上的槽相配合，此时叶片受到锁舌的限制作用，由此完成叶片的安装，对叶片进行拆卸时，维护人员通过按压预锁定组件将锁舌收回壳体内，此时叶片不再受到锁舌的限制作用，维护人员可以将叶片直接取出，从而完成叶片的拆卸工作，简化了维护人员对风力发电机的拆装过程，减少维护人员的高空作业时间。

27、2、本发明通过在风力发电机叶片安装片内部设置锁钩和加固组件，风力发电机转动时加固组件受离心力的作用下向远离转轴的方向运动，加固组件与锁钩发生相对滑动，锁钩延伸至安装孔内并与叶片上的槽相配合，此时叶片受锁钩的限制作用，避免了风力发电机运行时叶片与安装片的连接位置发生松动或脱落，保证了在风力发电机工作时叶片的稳定性，保证了风力发电机运行时的安全性。

28、3、本发明通过在风力发电机叶片安装片内部设置杠杆、齿轮和齿条，利用滑块与摇杆之间进行关联运动，实现锁舌、锁钩对叶片的同时锁定或解除，进一步保证了风力发电机运行过程中锁钩与锁舌对叶片的固定作用，保证了风力发电机在运行过程中的稳定性和安全性，同时进一步简化维护人员对风力发电机的拆装过程，减少维护人员的高空作业时间。