一種葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，包括：若干葉片、輪轂、支撐柱、前拉繩、后拉繩、中部變槳裝置和根部變槳器，所述支撐柱位于輪轂的中心線位置，中部變槳裝置位于葉片上，所述支撐柱的頂點和所述中部變槳裝置之間通過前拉繩相互連接，所述后拉繩用于連接相鄰的中部變槳裝置，后拉繩首尾相連，且形成一個閉環，所述中部變槳裝置與所述根部變槳器旋轉軸線重合并垂直于所述輪轂主軸線。通過上述方式，本發明提供的葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，在不增加葉輪總重量前提下，葉片更長、漿矩角調整更準確，在低風速時提高風電設備的利用率，降低發電成本。
【專利說明】
一種葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪
技術領域
[0001]本發明涉及風力發電機葉輪領域，特別是涉及葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，適用于上風型風輪。
【背景技術】
[0002]風力發電機是一種利用風力推動葉片旋轉，再帶動發動機發電的新能源裝置。根據空氣動力學原理，能最大限度的把風能轉化成機械能的風電葉片應該具有以下基本特點，一是風電葉片要盡力薄，提高風產生的葉片動力減少葉片旋轉的阻力;二是葉片的長度越長越好，盡力增加葉片的掃風面積，三是為了減小對葉片結構強度的要求而應用加強元素如拉繩或支柱。如果加強元素阻力太大對風能利用效率的影響得不償失，就失去了加強元素的意義。如果葉片從根部到尖部依靠自身結構強度獨立受力，葉片的長度增加一倍，根部結構強度就會增加十幾倍。在不增加葉輪總重量的前提下大型風電葉輪要提高葉片的長度和強度越來越難。
[0003]現在制約風力發電最大的問題是發電成本問題。從現在全球使用較多的三葉片風電系統看，獲取能源的唯一設備葉輪的成本只占風電系統成本的20-30%，其它設備成本占大部分，另外絕大多數時間自然提供的風速遠遠達不到滿發風速，低風速發電功率小對配套設備的利用率低。如果設計一種新風電系統具有下列特性:一.除葉輪外，其它設備如變速器、發電機、塔架、變壓器等不變即這些設備成本不變，二.該風電系統的最大發電功率不變，葉片最大轉速和扭矩不變，三讓葉片不獨立受力使用加強元素，增加葉片長度不增加葉片重量，葉片長度增加20%以上，即掃風面積增加44%以上，四加強元素阻力消耗葉片利用的風能低于10%，那么有上述特性的風電系統發電成本會降低30%左右。
[0004]本發明的目的就是實現這個降低發電成本的設想。
【發明內容】
[0005]本發明主要解決的技術問題是如何提供一種在不增加葉輪總重量前提下，葉片更長、漿矩角調整更準確，在低風速時提高風電設備的利用率，降低發電成本的風電葉輪。
[0006]為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是:提供一種葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，包括:若干葉片、輪轂、支撐柱、前拉繩、后拉繩、中部變槳裝置和根部變槳器，所述支撐柱位于輪轂的中心線位置，中部變槳裝置位于葉片上，所述支撐柱的頂點和所述中部變槳裝置之間通過前拉繩相互連接，所述后拉繩用于連接相鄰的中部變槳裝置，后拉繩首尾相連，且形成一個閉環，所述中部變槳裝置與所述根部變槳器旋轉軸線重合并垂直于所述輪轂主軸線。
[0007]在一個較佳實施例中，所述中部變槳裝置和根部變槳器共同作用推動所述葉片旋轉并改變漿矩角。
[0008]在一個較佳實施例中，所述中部變槳裝置和根部變槳器共同作用推動所述葉片旋轉微調槳距角。
[0009]在一個較佳實施例中，所述中部變槳裝置包括葉片的主梁、附加軸、剖分軸承、剖分軸承座、圓弧齒條、主動齒輪、齒輪馬達，所述附加軸位于所述的主梁上，所述剖分軸承安裝于附加軸上，且剖分軸承座位于所述剖分軸承外部，剖分軸承座用于支撐所述前拉繩與后拉繩，從而使葉片旋轉時不纏繞前拉繩與后拉繩。
[0010]在一個較佳實施例中，所述齒輪馬達與所述主動齒輪之間電性連接，所述齒輪馬達安裝與所述葉片內部。
[0011 ]在一個較佳實施例中，所述剖分軸承座上設置有圓弧齒條。
[0012]在一個較佳實施例中，所述主動齒輪在所述圓弧齒條上轉動并推動所述葉片I相對于所述軸承座旋轉，從而改變所述葉片的槳距角。
[0013]本發明的有益效果是:在不增加葉輪總重量前提下，葉片更長、漿矩角調整更準確，在低風速時提高風電設備的利用率，降低發電成本。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1是本發明葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪一具體實施例的結構示意圖；
圖2是本發明葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪內中部變槳裝置一具體實施例的結構示意圖；
圖3是本發明葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪中部變槳裝置A-A剖面一具體實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0016]請參閱圖1-3，在本發明的一個具體實施例中提供一種葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，所述的葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪包括:若干葉片1、輪轂2、支撐柱3、前拉繩4、后拉繩5、中部變槳裝置6和根部變槳器7，所述支撐柱3位于輪轂2的中心線位置，中部變槳裝置6位于葉片I上，所述支撐柱3的頂點和所述中部變槳裝置6之間通過前拉繩4相互連接，所述后拉繩5用于連接相鄰的中部變槳裝置6，后拉繩5首尾相連，且形成一個閉環，所述中部變槳裝置6與所述根部變槳器7旋轉軸線重合并垂直于所述輪轂2主軸線。
[0017]所述中部變槳裝置6和根部變槳器7共同作用推動所述葉片I旋轉并改變漿矩角。所述中部變槳裝置6和根部變槳器7共同作用推動所述葉片I旋轉微調槳距角。所述中部變槳裝置6包括葉片I的主梁61、附加軸62、剖分軸承(63)、剖分軸承座64、圓弧齒條65、主動齒輪66、齒輪馬達67，所述附加軸62位于所述的主梁61上，所述剖分軸承安裝于附加軸62上，且剖分軸承座64位于所述剖分軸承外部，剖分軸承座64用于支撐所述前拉繩4與后拉繩5，從而使葉片I旋轉時不纏繞前拉繩4與后拉繩5。
[0018]所述齒輪馬達67與所述主動齒輪66之間電性連接，所述齒輪馬達67安裝與所述葉片I內部，所述剖分軸承座64上設置有圓弧齒條65，所述主動齒輪66在所述圓弧齒條65上轉動并推動所述葉片11相對于所述軸承座旋轉，從而改變所述葉片I的槳距角。
[0019]在一個具體實施例中，一種葉片上有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，包括葉片1、輪轂2、支撐柱3、前拉繩4、后拉繩5、中部變槳裝置6和根部變槳器7 ο沿所述輪轂中心線設置一個所述支撐柱3，在所述葉片I上設置中部變槳裝置6，所述前拉繩4連接支撐柱3頂點和所述中部變槳裝置6，所述后拉繩5連接相鄰的兩個葉片上的所述中部變槳裝置6，所述后拉繩5首尾相連形成一個閉環。中部變槳裝置6可以和根部變槳器7—起推動所述葉片I旋轉改變漿矩角，也可以獨立推動所述葉片I旋轉微調槳距角。
[0020]所述葉片I上安裝中部變槳裝置6，包括葉片的主梁61、附加在梁上的軸62、剖分軸承63、剖分軸承座64、圓弧齒條65、主動齒輪66、齒輪馬達67。在不破壞葉片主梁61的前提下設置一個附加在梁上的軸62，在軸62上安裝剖分軸承63，軸承外再套上剖分軸承座64。剖分軸承座上有支架支撐所述拉繩4和所述拉繩5，使葉片I旋轉時不纏繞拉繩。
[0021]推動所述主動齒輪66的所述齒輪馬達67安裝在所述葉片I內部不外露，減小旋轉時風的阻力，所述圓弧齒條65安裝在所述剖分軸承座64上，依托后所述拉繩5閉環形成的穩定平面，所述主動齒輪66在所述圓弧齒條65上轉動推動所述葉片I相對于所述軸承座64旋轉改變所述葉片I的槳距角。
[0022]所述中部變槳裝置6與所述根部變槳器7旋轉軸線重合并垂直于所述輪轂2主軸線。
[0023]因此，本發明具有以下優點:一.在葉輪發電狀態時，前拉繩抵抗風對葉片的彎矩，后拉繩抵消葉片旋轉時重力產生的交替應力。
[0024]二.在颶風來襲葉片順槳停機時，由于葉片相對于輪轂是對稱分布的，通過后拉繩連接的葉片受到的風力是相互抵消的。
[0025]三.葉片有兩個主動變槳裝置，葉片槳距角調整更準確。
[0026]四.葉片有加強元素后，葉輪在不增加總重量的前提下，葉片更長掃風面積更大。
[0027]五.同樣功率的發電機組，除葉輪外其它設備不變，改變的只是葉輪掃風面積，自然條件大多數時間都是低風速，在低風速時發電功率明顯增加，機組設備的利用率提高，發電成本降低。
[0028]以上所述僅為本發明的實施例，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
【主權項】
1.一種葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，其特征在于，包括:若干葉片(I)、輪轂(2)、支撐柱(3)、前拉繩(4)、后拉繩(5)、中部變槳裝置(6)和根部變槳器(7)，所述支撐柱位于輪轂的中心線位置，中部變槳裝置位于葉片上，所述支撐柱的頂點和所述中部變槳裝置之間通過前拉繩相互連接，所述后拉繩用于連接相鄰的中部變槳裝置，后拉繩首尾相連，且形成一個閉環，所述中部變槳裝置與所述根部變槳器旋轉軸線重合并垂直于所述輪轂主軸線。2.根據權利要求1所述的葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，其特征在于，所述中部變槳裝置和根部變槳器共同作用推動所述葉片旋轉并改變漿矩角。3.根據權利要求1所述的葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，其特征在于，所述中部變槳裝置和根部變槳器共同作用推動所述葉片旋轉微調槳距角。4.根據權利要求1所述的葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，其特征在于，所述中部變槳裝置包括葉片的主梁(61)、附加軸(62)、剖分軸承(63)、剖分軸承座(64)、圓弧齒條(65)、主動齒輪(66)、齒輪馬達(67)，所述附加軸位于所述的主梁上，所述剖分軸承安裝于附加軸上，且剖分軸承座位于所述剖分軸承外部，剖分軸承座用于支撐所述前拉繩與后拉繩，從而使葉片旋轉時不纏繞前拉繩與后拉繩。5.根據權利要求4所述的葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，其特征在于，所述齒輪馬達與所述主動齒輪之間電性連接，所述齒輪馬達安裝與所述葉片內部。6.根據權利要求4所述的葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，其特征在于，所述剖分軸承座上設置有圓弧齒條。7.根據權利要求4所述的葉片上具有拉繩和變槳裝置的風電葉輪，其特征在于，所述主動齒輪在所述圓弧齒條上轉動并推動所述葉片I相對于所述軸承座旋轉，從而改變所述葉片的槳距角。
【文檔編號】F03D80/70GK106089573SQ201610739476
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月29日
【發明人】蘇德華
【申請人】蘇德華