[實用新型]一種使用彈性輪轂連接的雙葉片風力發電機

有效

• 申請號: 202221134179.6
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN217401051U
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 王凱;劉天輝;揭添羽;黃碩;郭志群
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: F03D1/06
• 分類號: F03D1/06;F03D13/10;F03D80/00
• 代理公司: 深圳市創富知識產權代理有限公司 44367
• 代理人: 侯騰騰

本實用新型公開了一種使用彈性輪轂連接的雙葉片風力發電機，包括輪轂、葉片、彈簧阻尼元件、傳動機構和機艙；輪轂設有兩個葉片連接端，兩葉片連接端均連接葉片；彈簧阻尼元件呈環狀，傳動機構穿過彈簧阻尼元件，傳動機構的一端連接輪轂，傳動機構的另一端連接機艙，彈簧阻尼元件彈性壓縮于輪轂與機艙之間。該裝置通過彈簧阻尼元件與輪轂結合，既可以降低風載荷作用下風機轉子、機艙、支撐結構和連接構架的剛性振動幅值，也可以減少雙葉片風力發電機連接結構受到的循環載荷和降低雙葉片的結構載荷和變形，從而增加雙葉片風力發電機使用壽命，降低海上雙葉片風電場的維護成本，推動雙葉片風機大規模商業化的發展。

技術領域

本實用新型涉及風力發電機領域，特別涉及一種使用彈性輪轂連接的雙葉片風力發電機。

背景技術

風能是目前發展最迅速的可再生能源，全球可利用的風能資源非常豐富，風能總量比地球上可開發利用的水能總量大10倍以上，其中大部分高質量的風能資源集中在海上區域，因此，實現海上風電裝置的高效建設運營，具有現實意義。

近年來，風力發電機的平均能源成本穩步下降，幾項研究預測，隨著海上風電裝置的增設，這一下降趨勢將會持續下去，未來五年，全球平均水平的能源成本有望下降30％。為了盡可能實現能源成本的持續下降，相關研究一直集中在風力發電機的可靠性、疲勞壽命、能量產出優化和安裝成本以及漂浮式風力發電機等新的風力發電機概念上。然而，海上風能的收集利用還受到氣象條件以及運輸安裝可用性的限制，因此其總體成本在很大程度上仍然是由運營和安裝成本驅動的，有研究表名，海上風能裝置的安裝和維護占據風力能源成本高達37％的比例。

在此背景下，考慮從三葉片風力發電機轉換成雙葉片風力發電機，與前者相比，一方面，由于轉子葉片的減少，雙葉片風力發電機被認為在降低能源成本方面具有很高的潛力，在制造、運輸、安裝和維護等方面具有一定的經濟效益。另一方面，由于雙葉片風力發電機應用于遠離岸邊的海上風電場，視覺和噪音的缺點被掩蓋，以往應用于陸地時帶來的負面影響在海上應用的時候不復存在。

然而，雙葉片風力發電機的應用卻會增加的疲勞載荷，對于雙葉片的轉子，非均勻流入會產生強烈的負載不平衡，會導致雙葉片產生較高的結構載荷，由此產生的循環輪轂力矩傳遞到機艙、支撐結構等部位上，會導致風力發電機承受更高的疲勞載荷，降低疲勞壽命。目前針對此類情況，最常見的減載方法是在輪轂上集成一個蹺蹺板鉸鏈，通過使用蹺蹺板鉸鏈降低正常運行過程中風力發電機的疲勞載荷，但蹺蹺板鉸鏈在瞬態運行中可能會導致嚴重的損壞，因此，急需一種能夠減少載荷，又能保證穩定性的技術手段應用于雙葉片風力發電機。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種使用彈性輪轂連接的雙葉片風力發電機，以解決現有的雙葉片風力發電機載荷明顯，連接結構處疲勞破壞嚴重，風力發電機疲勞壽命短，維護成本高等問題。

為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種使用彈性輪轂連接的雙葉片風力發電機，包括輪轂、葉片、彈簧阻尼元件、傳動機構和機艙；所述輪轂設有兩個葉片連接端，兩所述葉片連接端均連接所述葉片；所述彈簧阻尼元件呈環狀，所述傳動機構穿過所述彈簧阻尼元件，所述傳動機構的一端連接所述輪轂，所述傳動機構的另一端連接所述機艙，所述彈簧阻尼元件彈性壓縮于所述輪轂與所述機艙之間。

在其中一個實施例中，所述彈簧阻尼元件包括環狀主盤和多個阻尼器，多個所述阻尼器圓周分布于環狀主盤的兩表面上。

在其中一個實施例中，所述彈簧阻尼元件的兩端設有連接板和固定架，所述環狀主盤兩表面的所述阻尼器分別與所述連接板和所述固定架彈性抵接。

在其中一個實施例中，所述固定架固定連接于所述機艙上。

在其中一個實施例中，所述連接板與所述輪轂之間設有輪轂支座，所述輪轂支座與所述連接板連接固定，所述輪轂安裝至所述輪轂支座上。

在其中一個實施例中，所述輪轂設有多個安裝卡扣，多個所述安裝卡扣與所述輪轂支座的對應卡位扣合連接。