[發(fā)明專利]具有輔助翅片的風力渦輪機

在審

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• 申請日: 2012-04-25
• 公開（公告）號: CN102758723A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設計）人: B·巴格帕利;A·D·加德雷;N·N·巴特
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李強;譚祐祥

技術領域

本發(fā)明主要涉及風力渦輪機，更具體地涉及風力渦輪機的葉片構(gòu)造。

背景技術

渦輪機葉片是風力渦輪機用于將風能轉(zhuǎn)換成電能的主要部件。葉片具有翼型的橫截面外形，以使得在運行期間氣體流過葉片，在兩側(cè)之間產(chǎn)生壓力差。因此，從壓力側(cè)指向吸力側(cè)的升力作用在葉片上。升力在主轉(zhuǎn)子軸上產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，該主轉(zhuǎn)子軸聯(lián)接到用于發(fā)電的發(fā)電機。

現(xiàn)代風力渦輪機能夠相當大，并具有轉(zhuǎn)子轂高度超過100米和轉(zhuǎn)子直徑超過80米的很多設計。葉片具有安裝到轉(zhuǎn)子轂的根部，并且葉片的氣動形狀限定在根部的徑向外側(cè)。這種構(gòu)造產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轂共軸的中央“死”風區(qū)，在該中央“死”風區(qū)中幾乎沒有通過葉片由風獲取能量。該死區(qū)可以具有高達例如5米的半徑。

風能被認為是目前可獲得的最清潔和最環(huán)境友好的能源之一，在這方面風力渦輪機越來越受關注并且越來越重要。但是，風能的成本/經(jīng)濟效益是始終要考慮的。產(chǎn)生能量的成本不能超過效益。在這方面，本行業(yè)將受益于能夠利用來自中央死風區(qū)的能量來增加風力渦輪機的輸出功率的風力渦輪機設計和運行的提高或改進。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的各個方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分地闡明，或者可以從說明書明顯看出，或者可以通過實施本發(fā)明而得知。

根據(jù)本發(fā)明的各方面，風力渦輪機具有塔架和安裝在塔架頂上的機艙。發(fā)電組件容納在機艙內(nèi)，轉(zhuǎn)子轂例如經(jīng)由軸旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到發(fā)電組件。多個葉片固定到轉(zhuǎn)子轂，葉片具有從轉(zhuǎn)子轂徑向向外延伸的根部和從根部徑向向外延伸的氣動部分，其中沿著氣動部分主要由葉片產(chǎn)生升力。氣動翅片在葉片的根部旁邊從轉(zhuǎn)子轂徑向向外延伸。例如，翅片可以在葉片的根部之間徑向延伸，或者可以與葉片對齊。翅片具有氣動形狀，以從中央沖擊風區(qū)捕獲風并將轉(zhuǎn)矩施加到轂，該中央沖擊風區(qū)與轉(zhuǎn)子轂共軸、并大致與葉片根部重合。

翅片可以具有各種氣動形狀。例如，翅片可以具有與渦輪機葉片類似的翼型形狀。在另一實施例中，翅片可以具有平而寬的針輪形狀。翅片可以徑向延伸到任意位置，包括達到葉片的氣動部分。

可以相對于轉(zhuǎn)子轂以不同方式構(gòu)造翅片。例如，轉(zhuǎn)子轂可以包括基部和安裝在基部上的前錐體，葉片安裝到基部。在一個實施例中，翅片安裝到前錐體，前錐體可以具有單獨的分段，相應分段安裝到各自的翅片。在另一實施例中，翅片可以安裝到基部并延伸穿過前錐體。在又一實施例中，翅片可以安裝到大致與基部相鄰的各自葉片的根部。

本發(fā)明還包括用于通過相對于轉(zhuǎn)子轂以固定關系連接氣動翅片、來提高任意方式的架設的風力渦輪機的效率的各種方法實施例。翅片在葉片的根部旁邊從轉(zhuǎn)子轂徑向向外延伸。翅片具有氣動形狀，以從風“死區(qū)”捕獲能量并將轉(zhuǎn)矩施加到轉(zhuǎn)子轂。

這些方法可以被實施作為對風力渦輪機位置處的現(xiàn)有風力渦輪機的改進過程。

參考下列描述和所附權利要求書，可以更好地理解本發(fā)明的這些及其他特征、方面和優(yōu)點。附圖結(jié)合于本說明書中并組成本說明書的一部分，這些附圖示出本發(fā)明的實施例，并且附圖與說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。

附圖說明

參照附圖，在說明書中闡明本發(fā)明針對本領域技術人員的完全和能夠?qū)崿F(xiàn)的公開(包括本發(fā)明的最佳實施方式)，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個方面的風力渦輪機的透視圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的具有輔助翅片構(gòu)造的轉(zhuǎn)子轂的透視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明其上構(gòu)造有翅片的轉(zhuǎn)子轂前錐體的一部分的透視圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明具有不同實施例的輔助翅片構(gòu)造的轉(zhuǎn)子轂的透視圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明帶有在根部處構(gòu)造的輔助翅片的風力渦輪機葉片的透視圖；和圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的轉(zhuǎn)子轂上輔助翅片構(gòu)造組件透視圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的實施例的一個或多個示例在附圖中示出。每個示例用以解釋本發(fā)明，而不是作為對本發(fā)明的限制。實際上，對于本領域技術人員來說顯而易見的是，在不脫離本發(fā)明的范圍或精神的情況下，可以在本發(fā)明中進行各種修改和變化。例如，作為一個實施例的一部分所示出或描述的特征可以與另一實施例一起使用，以獲得又一實施例。因此，本發(fā)明意欲覆蓋在所附權利要求書及其等價的范圍內(nèi)的這些修改和變化。