一、創(chuàng)新技術：與現(xiàn)有技術比風輪直徑相同，發(fā)電能力可成倍提高。 超大型風輪鋼度，得到根本性解決。整機造價至少可降低50%。除此之外還有多項巧妙設計。這不是天方夜譚，只有在結構上巧妙創(chuàng)新，才能使風電技術有一個革命性的突破。此設計以獲國家發(fā)明專利授權，國家發(fā)改委將本專利入編《重點高新技術項目》之中。
二、背景技術：一個超大型葉片，長幾十米，重達十余噸，而且葉尖線速高達100m/s即時速360k/m。只是靠一端與輪轂連接，顯然是弱不禁風，力學結構也不合理。靠材料升級？更好的材料,只能讓葉片更加昂貴，葉片長度及強度卻很難有大的跨越。要想從根本上解決其鋼度問題，那就是結構必須創(chuàng)新，讓單一支撐葉片改變?yōu)殡p支撐。葉片增加了一個支撐點，相比疲勞壽命及載荷能力可增加若干倍，可以輕而易舉突破現(xiàn)有技術長度。切底走出單一支點、一體葉片越作越大，材料不斷升級，強度確難以解決的死胡同。
三、葉片另一支撐點來自輪緣：（圖二5所示）它設置于葉片端部（葉尖），其強度保障及可行性，您可聯(lián)想到，大到摩天輪，小到自行車圈原理均是通過放射狀斜拉索或輻條，將輪緣承載力集中至之心軸上。（也就是將葉片中上部承載，通過斜拉索回歸中心軸套之上）。從古至今人們都是以這種方式，來保證輪體強度。發(fā)明人只是例舉摩天輪來論證這種結構與強度之間關系，您千萬別將其看成摩天輪那樣笨重。以北京朝陽公園，208米高的摩天輪為例，48個轎廂每個轎廂自重18噸加乘員之合，只是輪緣承重即可高達1000余噸。又因其載人，安全余量就更大。如此高大、重載、確保安全主因是結構合理。而結構原理相同的風輪是空載，因此輕便的風輪與笨重的摩天輪沒有可比性，（與現(xiàn)有風輪重量基本相當）。雙支撐葉片最大好處1、葉片內(nèi)可貫穿鋼纜，兩端固定，是葉片鋼度最理想的解決方案。2、大風時葉片上百噸的風載可以抵消。原理是：三個葉片是等距分布于中心軸套與輪緣之間，風又是橫向作用與葉片，三個葉片受到等同的力就會被抵消。注：（在兩個支撐（連接）點之間會產(chǎn)生相互之間的拉力，）只有這種結構才能做到。而現(xiàn)有葉片巨大的風載，及自重只能靠增加葉片根徑來緩解。可見兩者載荷強度及疲勞壽命差異明顯，是有本質(zhì)區(qū)別的。由于輪體有足夠的強度保障，切出風速及生存風速要遠高于現(xiàn)有技術。輪緣即可以為葉片提供離心力保護，又增加輪體慣性，受瞬間風力波動小。
四、由于設有輪緣：輪緣與中心軸套，為貫穿與葉片內(nèi)鋼纜提供了兩個連接點。因此具有強度高、韌性好的葉輪，至少有七種設計方案。
方案一：蒙皮葉片；鋼纜固定中心軸套與輪緣之間做為縱梁，輕質(zhì)合金制作肋梁、內(nèi)設充氣氣囊或輕質(zhì)添充物，外蒙韌性好耐腐蝕的尼龍布。
方案二：分段式葉片；在葉輪中間設傳動支撐圈。（圖二8所示）目的1、對超大型風輪中間提供了一個環(huán)形支撐，起到加固作用。2、它可以傳動發(fā)電機，由于大圈帶動小輪而無需變速齒輪箱，速比即可達到1：120-180。3、為二段葉片提供了一個連接與支撐點。因此超大型葉片可分段制造，在此連接。葉片可分段制造，從加工工藝、制造難度，所使用的材料、成本、吊裝、運輸?shù)鹊染歉拘缘母淖儭?/div>
方案三：增設副葉片：（圖二17所示）根據(jù)葉片寬度及葉片數(shù)量與轉(zhuǎn)速成正比，這一理論。輪緣與傳動支撐圈之間設有副葉片，目的在于不增加葉片長度，即可捕獲更多的風能。副葉片長度只是主葉片的50%，因其設置于葉輪中上部，所以可產(chǎn)生相當于主葉片80%的升力。
將副葉片設置于葉輪中上部又一因素，是為了不增大風輪中間阻風面積。背景技術：以現(xiàn)有2兆瓦為例；風輪直徑93米，周長就可達到300米左右。三個葉片，葉尖相隔100米，副葉片設置就是巧妙的利用了這一巨大的空間。因此與現(xiàn)有三葉片技術比較，與3兆瓦風輪直徑相同，即可做到10兆瓦，扭矩大幅度提高。
方案四：根據(jù)曲面比平面升力更大這一原理，帶折角的葉片。（本人另一發(fā)明專利圖中未示出）在其葉片寬度六分之一處設有一折角，并縱向延伸至葉片兩端。目的1、風作用與葉片時可產(chǎn)生一個切變，多了一個作用力。2、葉片反面減少阻力。3、折角可增強葉片鋼度。它結構非常簡單，與現(xiàn)有粗大葉根比，通體厚度只是幾厘米的玻璃纖維板。這種形狀葉片及原理，您可聯(lián)想到，固定翼飛機起、降時，水平翼與副翼之間形成一個角度，所產(chǎn)生巨大的升力。帶折角的葉片與現(xiàn)有葉片比，升力更大。巧妙的將空氣動力學原理運用于葉片設計，氣動性能好。所以風輪轉(zhuǎn)速也明顯提高、扭矩大，實驗證明效果非常明顯。是現(xiàn)有葉片重量三分之一、造價二十分之一、效率提升五分之一。
方案五：葉片斜拉索（圖一7所示）一端固定與中心軸套另一端斜拉至葉片中部。目的是通過斜拉索將三個主葉片中部承受力通過中心軸套，將其等距等同的力相互抵消。
方案六：（本人另一發(fā)明專利圖中未示出）由于設有輪緣，因此輪緣就可以設置永磁體，您可以視為發(fā)電機轉(zhuǎn)子，平臺上U型支架設有繞線組，可以視為發(fā)電機定子。由于輪緣直徑較大，所以它的切線速度高，這樣就是葉片位其中、轉(zhuǎn)子設邊緣，一臺理想化超大型永磁直驅(qū)式風力發(fā)電機。并克服了現(xiàn)有機型，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速低，切割磁力線慢所造成發(fā)電機低效，更簡單高效。
方案七、本專利采用含油型密封軸承座，軸承是在潤滑油中轉(zhuǎn)動與外界隔離，維護時只須排出污油，注入新油即可，由此您可聯(lián)想到汽車發(fā)動機凸輪軸（曲軸）與軸瓦之間就是在潤滑油中高速長久運轉(zhuǎn)而不易磨損，因此軸承可終身使用（20-25年整機使用期限內(nèi)）。
綜上所述：本專利葉片具有大型化、輕量化、強度高又有韌性好的特點，海、陸皆宜。玻璃鋼制造足以，無需碳纖維，更不需要人們未來所期待的納米材料。超大型葉片是超大型風電機最基礎、最關鍵的控制性部件，可想超大型葉片設計、制造難度之大。本專利風輪設計必將對風電領域產(chǎn)生深運的影響。
五、關于風輪直徑相同，扭矩可成倍提高的理由。1、帶折角的葉片扭矩可提高10%。2、葉片增加寬度，扭矩可提高30% , 因為葉尖多10公斤的作用力，葉片長度是70米，相對主軸的力鉅就是700公斤。3、副葉片可提高80%風輪扭矩。4、聚風罩設計又有20%葉輪增效因素。與現(xiàn)有技術做個比較，葉片長度均是61米，現(xiàn)有技術為5兆瓦，本專利可達到15兆瓦。根據(jù)葉片長度每增加20%，發(fā)電能力提高一倍，這一原理。本專利葉片長度增加10%，至67.1米，單機容量超越20兆瓦，其葉輪強度也遠遠優(yōu)于5兆瓦61米現(xiàn)有技術葉片。
六、整機結構概述：機座及偏航（本專利統(tǒng)稱轉(zhuǎn)盤式平臺圖一13所示）之上設有雙支撐水平軸風輪及設置發(fā)電機。發(fā)電機采用總功率分解的方法。例：總功率6兆瓦可以為3個2兆瓦，及一個備用發(fā)電機。4個發(fā)電機均設置在葉輪支撐架⑩中下部（傳動支撐圈直接嚙合發(fā)電機輪）可隨時切出、切入，大風時切入發(fā)電機多（增加載荷）。弱風時切入發(fā)電機少（減少載荷）。啟動風速就低，可做到零載荷啟動。有別于現(xiàn)有風機滿載荷啟動，啟動風速高這一缺點。不影響整機運轉(zhuǎn)即可將需維修的發(fā)電機隨時切出、切入，具有維修方便的特點。由于雙支撐風輪及發(fā)電機均設置于轉(zhuǎn)盤式平臺之上，注：（平臺高度略低于葉片最低點）將上百噸的重量下移幾十米(一個葉片高度)，具有穩(wěn)定性好的特點。可在地面基礎之上組裝后，借助于三點成一面的穩(wěn)定性，三根塔筒可通過液壓裝置梯級自助升高，不受塔機吊裝高度極限制約。而現(xiàn)有技術塔架80米局限性，限制了大型風機的潛力，更高的塔架，應有更高效率，在極限高度基礎上在再提升幾十米，可以說輕而易舉。吊裝難度及成本大幅降低。高塔架優(yōu)勢在于1、風輪高度每提升10米發(fā)電能力即可提高9%左右。2、風輪處于平穩(wěn)的氣流中，少受地面風擾動，風輪效率及使用壽命均會大幅提高。
七、所述的聚風罩可產(chǎn)生巨大能量（圖一14所示）是呈半漏斗形。其目的1、可將葉輪中下部風力提升至與中上部風力基本接近，解決了因葉片所處上下位置不同，風的受力不均所產(chǎn)生的葉片抖動及噪聲。2、由于聚風罩有整流功能，又解決了風電場，群機排列前機尾流對后機的影響。3、就是聚集更多的風能通過葉輪作用與葉片。聚風罩設置在轉(zhuǎn)盤式平臺上，它結構非常簡單，就是斜拉筋上固定耐腐蝕、易成形的土工布。此時您可以聯(lián)想到風景區(qū)白色涼蓬，造價
只是整機的百分之零點幾，微乎其微的造價，且作用巨大，是根據(jù)氣流遇阻力體形狀不同而改變方向不同原理設計的。因此本專利設置較低即可獲取高效的風能。
整機設計解決了風電領域多個難題，多個發(fā)明點顯而易見，有理有據(jù)。專利看什么？就是看結構。只有在結構上有巧妙的創(chuàng)新，技術上才有重大突破。實現(xiàn)發(fā)電能力成倍的提高，以及整機造價、維護、運營成本大幅降低。本專利試產(chǎn)成功之日，就是我國風電技術領先世界之時。未來世界競爭就是知識產(chǎn)權競爭。專利技術可以壟斷市場。因為專利有排它性、獨占性，不存在國際市場反傾銷，國內(nèi)市場低價惡意競爭，是您超前戰(zhàn)略選擇，可以說誰掌握了專利技術誰就掌控了市場。為了您投資的可靠性，經(jīng)發(fā)明人書面同意，只需幾萬的投入，先試產(chǎn)一臺小型機，驗證技術可行后再談專利轉(zhuǎn)讓，此辦法投資風險極小，合作方式由您選擇，如您對本專利有合作意向，本人可提供詳細的專利文件，及技術咨詢。 手機：13066577306 郵箱：24147026@163.com
專利號：200910012585.8 發(fā)明人：戚永維
