CN101825068A - 一种风力发电机叶片拉伸结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种风力发电机叶片拉伸结构，该叶片结构为拉伸结构，叶片第一段在其和叶片第二段的接口处，设有一段截面有四段折叠叶片，该四段折叠叶片与钢纵梁通过弹性铰链连接，同时四段折叠叶片相互之间的接触面和其与叶片第二段的接触面都呈斜坡型；在叶片第一段的内部设有钢纵梁和两个丝杠孔，丝杠的一端与叶片第一段的内部丝杠孔连接，另一端与叶片第二段末端即叶根处的电机通过齿轮连接连接。本发明可以降低风轮的能量捕获，使功率输出保持在额定值附近。同时减少叶片承受负荷和整个风力机收到的冲击，保证风力机不至失速受到损害。该结构能自动调节叶片的迎风面积，从而扩大风力发电机的所适应的经济风速范围、充分利用风能。

Description

一种风力发电机叶片拉伸结构
技术领域
本发明涉及风力发电设备技术领域，尤其涉及一种风力发电机风叶结构。
背景技术
随着人类对生态环境的要求和对能源的需要，风能的开发开发日益受到重视，风力发电将成为21世纪大规模开发的一种可再生清洁能源。风能作为可再生能源的一种，在中国的储藏量相当丰富。随着人们对风力发电认识的不断提高和小型风力发电技术的不断成熟，其应用领域也越来越广泛。
风力发电机是利用自然界中的风能使之转化为电能的发电装置。风力发电机组工作在一定的风速范围内，在很多的情况下，要求风力机不论风速如何变化，转速总保持恒定或不超过某一限定值。风力发电机组在超过额定风速以后，由于机械强度和发电机、电力电子容量等物理性能的限制，必须降低风轮的能量捕获，减少叶片承受负荷和整个风力机收到的冲击，使功率输出保持在额定值附近，保证风力机不受到伤害。风速是一个随机性很大的量，随时间和季节的变化都可能发生变化，甚至瞬息万变。风中能量的公式：W＝1/2ρv3F式中，W为风功率，kg m2/s3；p为空气密度，kg·m3；v为风速，m/s；F为空气流过的截面面积，m2。从此式可以看出，风能的大小与气流通过的面积、空气密度和气流速度的立方成正比。风速增加一倍，风能可以增大八倍，如此惊人的能量变化，对风力发电机的可靠性等提出了极高的要求。目前的功率方式主要可分为失速调节和变桨距两种。失速调节虽然结构简单，维护方便，但机舱较重，运输及吊装难度大，基础大、成本高；变桨距结构受力最小，主机及塔架重量轻，运输及吊装难度小，但变桨距的系统结构复杂，故障率稍高，对运行、管理人员素质要求较高。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提供一种风力发电机叶片拉伸结构。
本发明的技术方案是这样实现的：叶片第一段和叶片第二段的接口处，设有一段折叠叶片，该折叠叶片共四段并分别与钢纵梁通过弹性铰链连接，钢纵梁设置在叶片第一段的内部，丝杠的一端与叶片第一段的内部丝杠孔连接，另一端与叶片第二段末端即叶根处的电机通过齿轮连接连接。
四段折叠叶片相互之间的接触面和叶片第二段的接触面都呈斜坡型。
在叶片内部设有两根丝杠。
本发明降低风轮的能量捕获，使叶轮转速保持在额定值以下，同时减少叶片承受负荷和整个风力机收到的冲击，保证风力机不受到伤害。
附图说明
图1叶片效果示意图；图2是图1A-A截面示意图；图3是图1B-B截面示意图；图4是图2C-C截面示意图叶片轴向(拉伸前)；图5是叶片轴向(拉伸后)截面示意图(C-C)；图6图4中D的放大图；图7图4中E的放大图；图中的标号分别表示：1、叶片第一段；2、叶片第二段；3、丝杠孔；4、钢纵梁；5、玻璃钢蒙皮；6、丝杠；7、弹性铰链；8、折叠叶片。
具体实施方式
参照图1-5所示，该叶片结构包括叶片第一段1、叶片第二段2、丝杠孔3、钢纵梁4、弹性铰链7、丝杠6和折叠叶片8。其中，如图2、3所示，在叶片内部设有两根丝杠6，如此可以保证叶片第一段1在移动的过程中不翻转，在叶片第一段1的内部设有钢纵梁4和两个丝杠孔3，丝杠6的一端与叶片第一段1的内部丝杠孔3连接，另一端与叶片第二段2末端即叶根处的电机通过齿轮连接连接.参照图4所示，叶片第一段1在其和叶片第二段2的接口处，设有一段折叠叶片8，该折叠叶片8共四段并分别与钢纵梁4通过弹性铰链7连接，D、E分别为折叠叶片8与叶片第二段2的接口；丝杠6与丝杠孔3连接；如图5所示，叶片第一段1在丝杠6的作用下进入叶片第二段2，折叠叶片8在进入叶片第二段2一段距离后在弹性铰链7的作用下恢复原来状态。
参照图6、7所示，四段折叠叶片8相互之间的接触面和其与叶片第二段2的接触面均呈斜坡型。
叶片是风力发电机中最基础和最关键的部件，其良好的设计、可靠的质量和优越的性能是保证机组正常稳定运行的决定因素。本发明的目的在于提出一种能自动调节迎风面积、从而扩大水平式风力发电机的所适应的经济风速范围、充分利用风能的新型叶片拉伸结构。本发明涉及的新型叶片为拉伸结构，该结构沿叶片的轴线方向据叶端1/2-1/3处将叶片分为两段，即叶片第一段和叶片第二段，叶片第一段可根据需要缩进叶片第二段内部以减少叶片的迎风面积，来达到降低风速的目的。
当叶轮轮毂处风速超过额定风速一定值时，电机启动并转动丝杠6，丝杠6在旋转的过程中拉动叶片第一段1向叶片第二段2移动，同时四段折叠叶片8斜坡型接触面的作用下向叶片第一段1内部折叠，如此叶片第一段1便可顺利进入叶片第二段2，四段折叠叶片在进入叶片第二段2一段距离后在弹性铰链7的作用下恢复原来状态。随着叶片第一段1的迎风面积逐渐减少，风轮的能量捕获降低，使功率输出保持在额定值附近。当叶轮轮毂处风速低于或小于额定风速时，电机反转(或通过齿轮调节是丝杠反转)，使叶片第一段1反向叶片第二段2移动直到恢复到额定状态。

Claims (3)

1.一种风力发电机新型叶片拉伸结构，该叶片结构包括叶片第一段(1)、叶片第二段(2)、丝杠孔(3)、钢纵梁(4)、弹性铰链(7)、丝杠(6)和折叠叶片(8)，其特征在于，叶片第一段(1)和叶片第二段(2)的接口处，设有一段折叠叶片(8)，该折叠叶片(8)共四段并分别与钢纵梁(4)通过弹性铰链(7)连接，钢纵梁(4)设置在叶片第一段(1)的内部，丝杠(6)的一端与叶片第一段(1)的内部丝杠孔(3)连接，另一端与叶片第二段(2)末端即叶根处的电机通过齿轮连接连接。
2.根据权利要求书1所述的叶片拉伸结构，其特征在于，四段折叠叶片(8)相互之间的接触面和叶片第二段(2)的接触面都呈斜坡型。
3.根据权利要求书1所述的叶片拉伸结构，其特征在于，在叶片内部设有两根丝杠(6)。
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