一、创新技术：与现有技术比风轮直径相同，发电能力可成倍提高。 超大型风轮钢度，得到根本性解决。整机造价至少可降低50%。除此之外还有多项巧妙设计。这不是天方夜谭，只有在结构上巧妙创新，才能使风电技术有一个革命性的突破。此设计以获国家发明专利授权，国家发改委将本专利入编《重点高新技术项目》之中。

二、背景技术：一个超大型叶片，长几十米，重达十余吨，而且叶尖线速高达100m/s即时速360k/m。只是靠一端与轮毂连接，显然是弱不禁风，力学结构也不合理。靠材料升级？更好的材料,只能让叶片更加昂贵，叶片长度及强度却很难有大的跨越。要想从根本上解决其钢度问题，那就是结构必须创新，让单一支撑叶片改变为双支撑。叶片增加了一个支撑点，相比疲劳寿命及载荷能力可增加若干倍，可以轻而易举突破现有技术长度。切底走出单一支点、一体叶片越作越大，材料不断升级，强度确难以解决的死胡同。

三、叶片另一支撑点来自轮缘：（图二5所示）它设置于叶片端部（叶尖），其强度保障及可行性，您可联想到，大到摩天轮，小到自行车圈原理均是通过放射状斜拉索或辐条，将轮缘承载力集中至之心轴上。（也就是将叶片中上部承载，通过斜拉索回归中心轴套之上）。从古至今人们都是以这种方式，来保证轮体强度。发明人只是例举摩天轮来论证这种结构与强度之间关系，您千万别将其看成摩天轮那样笨重。以北京朝阳公园，208米高的摩天轮为例，48个轿厢每个轿厢自重18吨加乘员之合，只是轮缘承重即可高达1000余吨。又因其载人，安全余量就更大。如此高大、重载、确保安全主因是结构合理。而结构原理相同的风轮是空载，因此轻便的风轮与笨重的摩天轮没有可比性，（与现有风轮重量基本相当）。双支撑叶片最大好处1、叶片内可贯穿钢缆，两端固定，是叶片钢度最理想的解决方案。2、大风时叶片上百吨的风载可以抵消。原理是：三个叶片是等距分布于中心轴套与轮缘之间，风又是横向作用与叶片，三个叶片受到等同的力就会被抵消。注：（在两个支撑（连接）点之间会产生相互之间的拉力，）只有这种结构才能做到。而现有叶片巨大的风载，及自重只能靠增加叶片根径来缓解。可见两者载荷强度及疲劳寿命差异明显，是有本质区别的。由于轮体有足够的强度保障，切出风速及生存风速要远高于现有技术。轮缘即可以为叶片提供离心力保护，又增加轮体惯性，受瞬间风力波动小。

四、由于设有轮缘：轮缘与中心轴套，为贯穿与叶片内钢缆提供了两个连接点。因此具有强度高、韧性好的叶轮，至少有七种设计方案。

方案一：蒙皮叶片；钢缆固定中心轴套与轮缘之间做为纵梁，轻质合金制作肋梁、内设充气气囊或轻质添充物，外蒙韧性好耐腐蚀的尼龙布。

方案二：分段式叶片；在叶轮中间设传动支撑圈。（图二8所示）目的1、对超大型风轮中间提供了一个环形支撑，起到加固作用。2、它可以传动发电机，由于大圈带动小轮而无需变速齿轮箱，速比即可达到1：120-180。3、为二段叶片提供了一个连接与支撑点。因此超大型叶片可分段制造，在此连接。叶片可分段制造，从加工工艺、制造难度，所使用的材料、成本、吊装、运输等等均是根本性的改变。

方案三：增设副叶片：（图二17所示）根据叶片宽度及叶片数量与转速成正比，这一理论。轮缘与传动支撑圈之间设有副叶片，目的在于不增加叶片长度，即可捕获更多的风能。副叶片长度只是主叶片的50%，因其设置于叶轮中上部，所以可产生相当于主叶片80%的升力。

将副叶片设置于叶轮中上部又一因素，是为了不增大风轮中间阻风面积。背景技术：以现有2兆瓦为例；风轮直径93米，周长就可达到300米左右。三个叶片，叶尖相隔100米，副叶片设置就是巧妙的利用了这一巨大的空间。因此与现有三叶片技术比较，与3兆瓦风轮直径相同，即可做到10兆瓦，扭矩大幅度提高。

方案四：根据曲面比平面升力更大这一原理，带折角的叶片。（本人另一发明专利图中未示出）在其叶片宽度六分之一处设有一折角，并纵向延伸至叶片两端。目的1、风作用与叶片时可产生一个切变，多了一个作用力。2、叶片反面减少阻力。3、折角可增强叶片钢度。它结构非常简单，与现有粗大叶根比，通体厚度只是几厘米的玻璃纤维板。这种形状叶片及原理，您可联想到，固定翼飞机起、降时，水平翼与副翼之间形成一个角度，所产生巨大的升力。带折角的叶片与现有叶片比，升力更大。巧妙的将空气动力学原理运用于叶片设计，气动性能好。所以风轮转速也明显提高、扭矩大，实验证明效果非常明显。是现有叶片重量三分之一、造价二十分之一、效率提升五分之一。

方案五：叶片斜拉索（图一7所示）一端固定与中心轴套另一端斜拉至叶片中部。目的是通过斜拉索将三个主叶片中部承受力通过中心轴套，将其等距等同的力相互抵消。

方案六：（本人另一发明专利图中未示出）由于设有轮缘，因此轮缘就可以设置永磁体，您可以视为发电机转子，平台上U型支架设有绕线组，可以视为发电机定子。由于轮缘直径较大，所以它的切线速度高，这样就是叶片位其中、转子设边缘，一台理想化超大型永磁直驱式风力发电机。并克服了现有机型，转子转速低，切割磁力线慢所造成发电机低效，更简单高效。

方案七、本专利采用含油型密封轴承座，轴承是在润滑油中转动与外界隔离，维护时只须排出污油，注入新油即可，由此您可联想到汽车发动机凸轮轴（曲轴）与轴瓦之间就是在润滑油中高速长久运转而不易磨损，因此轴承可终身使用（20-25年整机使用期限内）。

综上所述：本专利叶片具有大型化、轻量化、强度高又有韧性好的特点，海、陆皆宜。玻璃钢制造足以，无需碳纤维，更不需要人们未来所期待的纳米材料。超大型叶片是超大型风电机最基础、最关键的控制性部件，可想超大型叶片设计、制造难度之大。本专利风轮设计必将对风电领域产生深运的影响。

五、关于风轮直径相同，扭矩可成倍提高的理由。1、带折角的叶片扭矩可提高10%。2、叶片增加宽度，扭矩可提高30% , 因为叶尖多10公斤的作用力，叶片长度是70米，相对主轴的力钜就是700公斤。3、副叶片可提高80%风轮扭矩。4、聚风罩设计又有20%叶轮增效因素。与现有技术做个比较，叶片长度均是61米，现有技术为5兆瓦，本专利可达到15兆瓦。根据叶片长度每增加20%，发电能力提高一倍，这一原理。本专利叶片长度增加10%，至67.1米，单机容量超越20兆瓦，其叶轮强度也远远优于5兆瓦61米现有技术叶片。

六、整机结构概述：机座及偏航（本专利统称转盘式平台图一13所示）之上设有双支撑水平轴风轮及设置发电机。发电机采用总功率分解的方法。例：总功率6兆瓦可以为3个2兆瓦，及一个备用发电机。4个发电机均设置在叶轮支撑架⑩中下部（传动支撑圈直接啮合发电机轮）可随时切出、切入，大风时切入发电机多（增加载荷）。弱风时切入发电机少（减少载荷）。启动风速就低，可做到零载荷启动。有别于现有风机满载荷启动，启动风速高这一缺点。不影响整机运转即可将需维修的发电机随时切出、切入，具有维修方便的特点。由于双支撑风轮及发电机均设置于转盘式平台之上，注：（平台高度略低于叶片最低点）将上百吨的重量下移几十米(一个叶片高度)，具有稳定性好的特点。可在地面基础之上组装后，借助于三点成一面的稳定性，三根塔筒可通过液压装置梯级自助升高，不受塔机吊装高度极限制约。而现有技术塔架80米局限性，限制了大型风机的潜力，更高的塔架，应有更高效率，在极限高度基础上在再提升几十米，可以说轻而易举。吊装难度及成本大幅降低。高塔架优势在于1、风轮高度每提升10米发电能力即可提高9%左右。2、风轮处于平稳的气流中，少受地面风扰动，风轮效率及使用寿命均会大幅提高。

七、所述的聚风罩可产生巨大能量（图一14所示）是呈半漏斗形。其目的1、可将叶轮中下部风力提升至与中上部风力基本接近，解决了因叶片所处上下位置不同，风的受力不均所产生的叶片抖动及噪声。2、由于聚风罩有整流功能，又解决了风电场，群机排列前机尾流对后机的影响。3、就是聚集更多的风能通过叶轮作用与叶片。聚风罩设置在转盘式平台上，它结构非常简单，就是斜拉筋上固定耐腐蚀、易成形的土工布。此时您可以联想到风景区白色凉蓬，造价

 

只是整机的百分之零点几，微乎其微的造价，且作用巨大，是根据气流遇阻力体形状不同而改变方向不同原理设计的。因此本专利设置较低即可获取高效的风能。

整机设计解决了风电领域多个难题，多个发明点显而易见，有理有据。专利看什么？就是看结构。只有在结构上有巧妙的创新，技术上才有重大突破。实现发电能力成倍的提高，以及整机造价、维护、运营成本大幅降低。本专利试产成功之日，就是我国风电技术领先世界之时。未来世界竞争就是知识产权竞争。专利技术可以垄断市场。因为专利有排它性、独占性，不存在国际市场反倾销，国内市场低价恶意竞争，是您超前战略选择，可以说谁掌握了专利技术谁就掌控了市场。为了您投资的可靠性，经发明人书面同意，只需几万的投入，先试产一台小型机，验证技术可行后再谈专利转让，此办法投资风险极小，合作方式由您选择，如您对本专利有合作意向，本人可提供详细的专利文件，及技术咨询。      手机：13066577306       邮箱：24147026@163.com

专利号：200910012585.8   发明人：戚永维