[發明專利]一種風力發電機葉片拉伸結構

有效

• 申請號: 201010192072.2
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN101825068A
• 公開（公告）日: 2010-09-08
• 發明（設計）人: 吳東垠;朱良松;姚季;王武強
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00;F03D7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及風力發電設備技術領域，尤其涉及一種風力發電機風葉結構。

背景技術

隨著人類對生態環境的要求和對能源的需要，風能的開發開發日益受到重視，風力發電將成為21世紀大規模開發的一種可再生清潔能源。風能作為可再生能源的一種，在中國的儲藏量相當豐富。隨著人們對風力發電認識的不斷提高和小型風力發電技術的不斷成熟，其應用領域也越來越廣泛。

風力發電機是利用自然界中的風能使之轉化為電能的發電裝置。風力發電機組工作在一定的風速范圍內，在很多的情況下，要求風力機不論風速如何變化，轉速總保持恒定或不超過某一限定值。風力發電機組在超過額定風速以后，由于機械強度和發電機、電力電子容量等物理性能的限制，必須降低風輪的能量捕獲，減少葉片承受負荷和整個風力機收到的沖擊，使功率輸出保持在額定值附近，保證風力機不受到傷害。風速是一個隨機性很大的量，隨時間和季節的變化都可能發生變化，甚至瞬息萬變。風中能量的公式：W＝1/2ρv³F式中，W為風功率，kg?m²/s³；p為空氣密度，kg·m³；v為風速，m/s；F為空氣流過的截面面積，m²。從此式可以看出，風能的大小與氣流通過的面積、空氣密度和氣流速度的立方成正比。風速增加一倍，風能可以增大八倍，如此驚人的能量變化，對風力發電機的可靠性等提出了極高的要求。目前的功率方式主要可分為失速調節和變槳距兩種。失速調節雖然結構簡單，維護方便，但機艙較重，運輸及吊裝難度大，基礎大、成本高；變槳距結構受力最小，主機及塔架重量輕，運輸及吊裝難度小，但變槳距的系統結構復雜，故障率稍高，對運行、管理人員素質要求較高。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術不足，提供一種風力發電機葉片拉伸結構。

本發明的技術方案是這樣實現的：葉片第一段和葉片第二段的接口處，設有一段折疊葉片，該折疊葉片共四段并分別與鋼縱梁通過彈性鉸鏈連接，鋼縱梁設置在葉片第一段的內部，絲杠的一端與葉片第一段的內部絲杠孔連接，另一端與葉片第二段末端即葉根處的電機通過齒輪連接連接。

四段折疊葉片相互之間的接觸面和葉片第二段的接觸面都呈斜坡型。

在葉片內部設有兩根絲杠。

本發明降低風輪的能量捕獲，使葉輪轉速保持在額定值以下，同時減少葉片承受負荷和整個風力機收到的沖擊，保證風力機不受到傷害。

附圖說明

圖1葉片效果示意圖；圖2是圖1A-A截面示意圖；圖3是圖1B-B截面示意圖；圖4是圖2C-C截面示意圖葉片軸向(拉伸前)；圖5是葉片軸向(拉伸后)截面示意圖(C-C)；圖6圖4中D的放大圖；圖7圖4中E的放大圖；圖中的標號分別表示：1、葉片第一段；2、葉片第二段；3、絲杠孔；4、鋼縱梁；5、玻璃鋼蒙皮；6、絲杠；7、彈性鉸鏈；8、折疊葉片。

具體實施方式

參照圖1-5所示，該葉片結構包括葉片第一段1、葉片第二段2、絲杠孔3、鋼縱梁4、彈性鉸鏈7、絲杠6和折疊葉片8。其中，如圖2、3所示，在葉片內部設有兩根絲杠6，如此可以保證葉片第一段1在移動的過程中不翻轉，在葉片第一段1的內部設有鋼縱梁4和兩個絲杠孔3，絲杠6的一端與葉片第一段1的內部絲杠孔3連接，另一端與葉片第二段2末端即葉根處的電機通過齒輪連接連接.參照圖4所示，葉片第一段1在其和葉片第二段2的接口處，設有一段折疊葉片8，該折疊葉片8共四段并分別與鋼縱梁4通過彈性鉸鏈7連接，D、E分別為折疊葉片8與葉片第二段2的接口；絲杠6與絲杠孔3連接；如圖5所示，葉片第一段1在絲杠6的作用下進入葉片第二段2，折疊葉片8在進入葉片第二段2一段距離后在彈性鉸鏈7的作用下恢復原來狀態。

參照圖6、7所示，四段折疊葉片8相互之間的接觸面和其與葉片第二段2的接觸面均呈斜坡型。

葉片是風力發電機中最基礎和最關鍵的部件，其良好的設計、可靠的質量和優越的性能是保證機組正常穩定運行的決定因素。本發明的目的在于提出一種能自動調節迎風面積、從而擴大水平式風力發電機的所適應的經濟風速范圍、充分利用風能的新型葉片拉伸結構。本發明涉及的新型葉片為拉伸結構，該結構沿葉片的軸線方向據葉端1/2-1/3處將葉片分為兩段，即葉片第一段和葉片第二段，葉片第一段可根據需要縮進葉片第二段內部以減少葉片的迎風面積，來達到降低風速的目的。

當葉輪輪轂處風速超過額定風速一定值時，電機啟動并轉動絲杠6，絲杠6在旋轉的過程中拉動葉片第一段1向葉片第二段2移動，同時四段折疊葉片8斜坡型接觸面的作用下向葉片第一段1內部折疊，如此葉片第一段1便可順利進入葉片第二段2，四段折疊葉片在進入葉片第二段2一段距離后在彈性鉸鏈7的作用下恢復原來狀態。隨著葉片第一段1的迎風面積逐漸減少，風輪的能量捕獲降低，使功率輸出保持在額定值附近。當葉輪輪轂處風速低于或小于額定風速時，電機反轉(或通過齒輪調節是絲杠反轉)，使葉片第一段1反向葉片第二段2移動直到恢復到額定狀態。