CN105298740A - 风力发电机的转子加强装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种转子加强装置(10)，包括：中心连接装置(40)，构造成固定至转子毂(6)；和细长的叶片加强件(21、22、23、24、25、26)，构造成分别连接至所述中心连接装置(40)和各自的转子叶片(1)。本发明还涉及一种转子、一种风力设备和一种发电设备。

Description

风力发电机的转子加强装置
技术领域
本发明涉及一种优选用于风力设备、特别是水平轴风力发电机转子的转子加强装置。本发明还涉及具有该转子加强装置的转子和具有该转子的风力设备、风力发电设备、海洋流发电设备和潮流发电设备。
背景技术
风能是清洁的可再生能源，近年来快速发展。清洁的可再生能源要与常规能源(煤、石油、天然气以及大中型水电)展开竞争，降低成本，提高其运行效率非常重要。目前世界风力发电进一步向大功率、长叶片方向发展。大型水平轴风力发电机在制造、安装和运行时更具有成本优势。风力发电单位成本随风力发电的单机功率的增大而降低。
叶片转递扭矩产生能量。尽管不受理论之限制，据信，水平轴风力发电机产生的电能和叶片长度的平方成正比，而叶片材料重量的增加和叶片长度的立方成正比，随着叶片长度的增加，加大了叶片的空气动力荷载，叶片材料的重量也有很大的增加。而且，由于叶片荷载的增加，大型风力发电机叶片必须有更高的抗弯强度。这增加了叶片材料的厚度，也就相应增加了叶片材料的重量。
对于大型叶片，刚度也成为主要问题。为了保证在极端风载下叶尖不弯曲至触碰塔架的程度，叶片必须具有足够的弯曲刚度，这又相应增加了叶片的重量。
叶片材料重量的大小对整个风力发电机运行、疲劳寿命、能量输出都有重要的影响。
此外，大型叶片按全尺寸生产，难以运输，也越来越成为制约风电发展的一个瓶颈。对于未来可能的更大尺寸的风机叶片，全尺寸叶片的长距离运输将更加困难。
此外，在现代风力发电机叶片设计中，叶片形状还需取得空气动力学效率和结构合理性的平衡，以最可能低的成本获取最高效能。
不视作对现有技术的承认，图1示出了一种示例性叶片的横截面结构示意图。如图1所示，风力发电机的叶片1’可包括叶片外壳2和位于叶片外壳2内的梁结构3。在图1所示的示例中，梁结构3例如采用矩形梁结构，包括在叶壳内侧分别固定的主梁4和在两个主梁4两端提供连接的抗剪切腹板5。形成空气动力的叶壳包覆在主梁的外面。主要的弯曲载荷由主梁承担，叶壳只承担少量弯曲载荷。叶片的梁结构，尤其是主梁的重量也占叶片的主要部分。
常见的一种叶片材料是玻璃纤维复合材料(GFRP)。例如，叶片主梁及叶壳都可由玻璃纤维复合材料制成。对于基本使用玻璃纤维复合材料制造的大型叶片，要满足叶片的强度和刚性要求，叶片主梁要设计的很厚，叶片就会非常重。由于风力发电机运行时，叶片重力产生交变载荷，使叶片本身及机组产生疲劳应力，叶片重量的增加会引起叶片过早达到疲劳强度。这需要提高叶片的强度，叶片重量又有所增加，并相应使得风力发电机的轮毂、机舱、塔架等结构重量增加，最终导致整个风力发电机成本大幅增加，相应地造成风力发电单位成本上升。
为了减轻叶片的重量，又要满足强度与刚度要求，目前一般采用的技术办法是用碳纤维复合材料(CFRP)替代玻璃纤维复合材料制造叶片主梁，但碳纤维复合材料价格非常昂贵。
因此，提高大型叶片的强度和刚度，同时减轻叶片的重量，降低叶片的成本，是当前风电发展需要迫切解决的问题。
现有技术提出了对风力发电机的转子进行加强。
中国专利申请公开号CN101230834A涉及一种张拉式风力机风轮，叶片分两级，中间设置中轴座，三个中轴座之间用呈流线型截面的复合材料带张拉成正三角形，使各叶片在重力加速度中处于不同势位时，抵消部分不均衡外力；三个中轴座与轮毂前后端也用类似的张拉力强化风轮。
美国专利申请公开号US2010/0086407A1及一种风力涡轮机转子，包括一个或多个转子叶片和用以加强所述转子的转子加强元件，其中所述转子叶片被布置成使得它们能够绕其纵向轴线相对于相应的转子加强元件转动。每个转子叶片均可包括至少两个转子叶片部分，其中外转子叶片部分被布置为可相对于内转子叶片部分转动。该风力涡轮机转子还包括连接装置，用于将转子加强元件彼此连接。该风力涡轮机转子还包括叶片加强元件和间隔元件，用于加强转子叶片，以防止弯曲偏转。
上述现有技术的风轮或转子结构复杂，需要在相邻的叶片之间安装张拉线以平衡叶片重力。风力机在运行时，叶片在挥舞方向(垂直于转子叶片旋转平面)和摆振方向(在转子叶片旋转平面内)都有振动。由于张拉线的存在，叶片的动力学响应更为复杂。各个叶片的振动不会完全同步，因此叶片之间相互影响，导致叶片在摆振方向的振幅也有可能增大，摆振方向的最大弯矩也有可能增加。
另外，由于位于两个叶片段之间的中轴座(’834公开文献)和连接装置以及间隔元件(’407公开文献)，叶片段之间的连接并不牢固可靠，影响叶片的空气动力学效率和结构合理性，并且这些连接结构复杂，并且可能导致叶片在连接部位的强度丧失。
因此，希望提供一种能具有更高强度和刚度、且优选有效减轻叶片重量的结构简单的改进的转子加强装置。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种转子加强装置，其具有较轻的重量和简单的结构。
根据本发明的一个实施例，提供一种转子加强装置，包括：中心连接装置，构造成固定至转子毂；和细长的叶片加强件，构造成分别连接至所述中心连接装置和各自的转子叶片。
借助于根据本发明的中心连接装置，能够以简单的结构实现对风力设备转子的加强，尤其是针对各叶片的叶片加强件是独立于其它的叶片连接至中心连接装置的。
根据一个优选的实施例，所述中心连接装置包括多个连接件，所述多个连接件构造成是旋转对称的。这提供了高强度的转子加强装置。
根据一个优选的实施例，所述中心连接装置还包括用于支撑所述多个连接件的支撑结构。这进一步加强了中心连接装置的稳定性。
根据具体的实施例，所述支撑结构包括相互连接的多个支撑杆。
优选地，所述叶片加强件为抗拉加强件。
更优选地，所述叶片加强件为高强度、高模量材料，例如碳纤维绳索。这提供了令人惊奇的减重效果和叶片的高强度和刚度。
更优选地，转子加强装置还包括固定至转子叶片的、用于将所述叶片加强件和所述中心连接装置相连接的连接支架。通过叶片加强件、中心连接装置和连接支架的结合，能够以相对轻的重量，提供符合要求的、甚至更佳弯曲强度和刚度的转子叶片。
优选地，所述连接支架构造成沿叶片纵向延伸跨过一段跨距地固定至转子叶片。这能够有效地保证在叶片加强件连接位置的刚度。
在一个特别优选的实施例中，转子加强装置还包括用于引导叶片加强件和连接支架相对于中心连接装置转动的引导机构。借助于该引导机构，既能实现转子的加强，还能够实现叶片简单的独立转动或者说变桨距旋转。
根据一个优选的实施例，所述引导机构包括固定连接至所述连接支架的引导件和在中心连接装置中形成的导槽。
优选地，所述引导件包括滚动轴承。
优选地，所述导槽具有圆弧形，优选可达到大约180。。
根据本发明另一方案，提供一种转子，包括毂、连接至所述毂的多个叶片和根据本发明所述的转子加强装置。
根据本发明又一方案，提供一种转子，包括毂、连接至所述毂的多个叶片和根据本发明的具有引导机构的转子加强装置，其中所述叶片构造成能够绕其纵向轴线相对于所述毂转动。
优选地，每个叶片配设有至少一个所述叶片加强件和至少一个所述连接支架，且其中，所述多个叶片绕转子的转动轴线旋转对称地设置，所述叶片加强件和所述连接支架分别绕转子的转动轴线旋转对称地设置。
优选地，每个叶片配设有多个所述叶片加强件，其中，所述多个叶片加强件中的至少两个连接至同一连接支架且并行延伸以在叶片的大致相同的纵向位置处连接至叶片。
优选地，每个叶片配设有多个所述叶片加强件，其中，所述多个叶片加强件中的至少两个连接至同一连接支架且在叶片的不同的纵向位置处连接至叶片。
优选地，每个叶片配设有至少两组所述叶片加强件，每组叶片加强件包括一个叶片加强件或多个并行延伸至叶片的大致相同的纵向位置处的叶片加强件，其中，不同组的叶片加强件连接至同一连接支架且在叶片的不同的纵向位置处连接至叶片。
优选地，所述叶片加强件构造成可被施加张拉预应力。
根据本发明另一方案，提供一种风力设备，包括根据本发明所述的转子。
根据本发明另一方案，提供一种发电设备，包括根据本发明所述的转子，所述发电设备是风力发电设备、海洋流发电设备或潮流发电设备。
本发明的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1是一种示例性叶片的横截面结构示意图；
图2是根据本发明实施例的转子的立体图；
图3A是根据本发明实施例的转子的局部正视图；
图3B是根据本发明实施例的转子的局部侧视图；
图4是根据本发明实施例的转子的局部放大图；
图5是根据本发明实施例的转子的局部放大图，示出了叶片以及叶片加强件处于第一位置；
图6是图5的转子的正视图；
图7是根据本发明实施例的转子的局部放大图，示出了叶片以及叶片加强件处于第二位置；
图8是根据本发明的另一实施例的转子的立体图；
图9是根据本发明的又一实施例的转子的立体图；
图10是根据本发明的又一实施例的转子叶片的立体图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。尽管提供附图是为了呈现本发明的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或剖切以更好示出和解释本发明的公开内容。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。
在说明书中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“向上”、“向下”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看相应附图时所涉及的那些方向，这不应解释为对所附权利要求的技术方案的具体限制。
在本发明中的术语“约”或“大约”将会被本领域普通技术人员理解且将根据用到该术语的上下文在一定范围内变化。
现参考附图，描述根据本发明的用于风力设备转子的转子加强装置的实施例。根据本发明的实施例中，该转子加强装置用于风力发电设备，例如水平轴风力发电机、优选大型的水平轴风力发电机。但可以想到，根据本发明的转子加强装置也可以用于任何使用转子叶片的合适应用场合，例如其它类型的风力设备、海洋流和潮流发电设备。
尽管未示出，示例性的风力发电设备例如包括风机和发电机。风机可以包括具有毂6和多个叶片1的转子100。优选地，毂6设置在转子的转动轴心的位置，所述多个叶片1绕毂6的周向均匀地间隔布置。如图2所示，在所示的实施例中，转子100包括3个叶片，但可以想到，转子可以包括更多或更少个叶片。优选地，根据本发明的叶片1可以绕叶片1纵向转动，例如叶片是可变桨距的，如下文进一步详述。
如已知地，风力发电设备、如风机还可以包括用于可转动地支承转子100的机舱7和支承所述机舱7的塔架8。优选地，机舱7可转动地支承转子的毂6或转轴(未示出)，从而转子100的转动可以例如借助于被容纳在机舱中的传动机构驱动发电机进行风力发电。在本发明中，机舱7和塔架8的构造并不是关键的，因此不赘述。此外，根据本发明的转子100也可以相应地应用于其他构造的风力发电设备，例如不具有机舱和/或塔架的那些。
根据本发明实施例的转子还可包括转子加强装置10。优选地，该转子加强装置10可包括中心连接装置40、细长的叶片加强件21-26以及可选设的连接结构、例如连接支架11，如下文详述。
根据本发明实施例的叶片1例如可以像图1那样构造，包括叶片外壳2和被叶片外壳2包覆的梁结构3。如前所述，在所示的实施例中，梁结构3可包括一对主梁4和抗剪切腹板5。如前所述，在所示实施例中的叶片、例如叶片外壳2和梁结构3可以由玻璃纤维复合材料制成。本领域技术人员将明白，根据本发明实施例的叶片可以使用不同的叶片构造、材料和形状。例如，可以使用具有不同的梁结构、叶片翼型轮廓。例如，叶片外壳和梁结构由不同材料制成，或者叶片外壳的材料与梁结构的材料不同。
图2示出根据本发明的一个实施例的具有转子加强装置10的转子100。该转子可被支撑在机舱7上，该机舱7可被支撑在塔架8上。
如图2，该转子100的转子加强装置10可构造成是绕转动轴线旋转对称的。特别地，根据本发明实施例的中心连接装置40把三个叶片(不限定为三个叶片)上的叶片加强件21、22对称连接起来，抵消了叶片上叶片加强件21、22的部分拉力，降低了中心连接装置40上的不平衡荷载。但人们可以想到，虽然不这么优选，转子加强装置10也可以不是旋转对称的，或者转子加强装置10的一部分是旋转对称的。
继续参考图3A和图3B，示出了转子100以及转子加强装置10的局部。具体地，为了清楚起见，图3A和图3B仅示出了其中一个叶片1以及分配于该叶片的转子加强装置部分。该转子加强装置10包括中心连接装置40、固定连接至该叶片1或者说叶片主梁和/或外壳的(第一)连接支架11以及在两端分别连接该连接支架11和在连接点14、15直接连接叶片的一对细长的叶片加强件21、22。优选地，该连接支架11借助于下文进一步说明的引导机构以可相对中心连接装置40转动、但不可脱离的方式连接至该中心连接装置。尽管在图3A和图3B中未示出，该转子加强装置10的相关部件也可以相应地设置转子100的其它叶片1中。
继续参考图3A和图3B，优选地，该连接支架11设置在邻近中心连接装置40的位置，即叶片根部处，在此处，叶片加强件21和22的一端(下端)与该连接支架11固定连接。叶片加强装置21和22的另一端(上端)在叶片中部合适位置、如连接点14、15与叶片1直接连接。在所示的实施例中，该叶片加强装置21和22的连接点14、15在沿叶片的大致相同的位置处，但可以想到，连接点14、15的位置可以不相同。
尽管不打算受理论之限制，据信，这相当于给叶片提供了一个支点，可降低叶片中部至叶根的弯矩，也就可以降低叶片此段主梁和外壳的厚度，减轻叶片的重量。叶片生产制作时在合适位置预置与叶片加强件21、22的连接点14、15或其它合适的连接结构(如下文结合图10所述)。
在所示的实施例中，叶片加强件21、22安装在叶片纵轴线、优选地变桨距旋转轴线或空气动力中心轴线的两侧，与主梁腹板的平行位置。叶片加强件安装在两侧，有助于同时降低叶片挥舞方向和摆振方向的弯曲。尽管在所示的实施例中，两个叶片加强件分别设置在叶片纵轴线的两侧，但人们可以想到，可以设置更多或更少的叶片加强件，且叶片加强件可以具有其他的设置形式，例如多个叶片加强件分别优选对称地或不对称地设置在上述轴线的两侧或者沿上述轴线延伸或者它们的组合。
参考图4-图7，进一步详述根据本发明的转子加强装置10。
如图4所示，转子加强装置10的中心连接装置40可包括多个固定至轮毂的板状连接件41、42、43，所述多个板状连接件41、42、43构造成是旋转对称的。在所示的优选实施例中，每个叶片配设有一个板状连接件，即，有三个板状连接件，其构造成具有三角形截面(图6)。人们可以想到，可以具有不同数目的板状连接件，和/或，板状连接件的数目与叶片的数目不同。
板状连接件可以有任何合适的材料制成，例如高强度钢板。所述板状连接件可以以任何合适的方法固定连接至毂以与毂一起绕转子的旋转轴线转动，例如借助于焊接。尽管在所示的实施例中，连接件构造成板状，但人们可以想到，中心连接装置可以具有不同于板状连接件的连接结构。例如，各连接件的形状可以彼此相同或不相同，且所述连接件的不同形状、构造可以与本发明实施例的其它特征相结合获得新的实施例，这都落入本发明的范围内。在一个优选的实施例中，每个叶片分配有中心连接装置的一个连接件、优选一个板状连接件，这落入本发明的范围内。
如图4所示，转子加强装置10的中心连接装置40可包括用于支撑所述多个板状连接件41、42、43的支撑结构44。在所示的实施例中，所述支撑结构44具有三角形(图6)，且可包括相互连接的多个支撑杆45、46、47。该三角形的支撑结构44分别在板状连接件41、42、43连接至、例如焊接至该板状连接件41、42、43以提供支撑。人们可以想到，设置不同形状的支撑结构，从而为中心连接装置或板状连接件提供支撑和连接，这样显著提高了中心连接装置40的刚度。
如图4所示，转子加强装置10还可包括用于各叶片的叶片加强件以及可选的连接支架的引导机构(未标示)。在所示的实施例中，该引导机构可包括设置在中心连接装置40或者说板状连接件41、42、43中的导槽48、以及固定连接至(第一)连接支架11的引导件。优选地，导槽48可以呈弧形槽形式，更优选地，该弧形槽可以以叶片的纵向旋转轴线或者说变桨距旋转轴线为轴心。所示的实施例中，所示引导件可以呈滚动轴承18的形式。尽管未示出，该滚动轴承18例如具有内轴承部、外轴承部和位于内外轴承部之间的滚动件，如滚珠。
所示引导机构特别适用于叶片可以沿其纵向轴线转动的转子叶片，例如变桨距叶片。尤其参考图5和图7，借助于引导机构，叶片加强件21、22和可选的连接支架可随叶片变桨距旋转，但又保持与板状连接件41牢固连接而不脱离。例如，图5示出了叶片处于中间的第一转动位置，且相应地，呈滚动轴承18的引导件以及叶片加强件21、22和可选的连接支架11也处于中间的第一转动位置。通过驱动叶片转动或者说变桨距旋转，呈滚动轴承18的引导件以及叶片加强件21、22和可选的连接支架11可逆时针(从顶部看)转动至如图7所示的端部的第二转动位置。此时，该叶片的位置可以独立于其它的叶片设定，其它的叶片例如仍可以处于中间的第一转动位置，如图所示。尽管未示出，叶片的转动可使相应的叶片加强件和可选的连接支架沿着弧形的导槽处于不同的转动位置。这样，每个叶片都可以单独变桨距角转动，又使叶片加强件21、22以及可选的连接支架11能与中心连接装置40牢固连接在一起，而不可脱离。这样的构造是特别有利的。例如，在遇到强风时可调节桨距角，使叶片成顺桨状态，有效地保护风力机安全。
继续参考图5，示出了根据本发明的(第一)连接支架11的一个具体实施例。优选地，连接支架11构造成沿叶片纵向延伸跨过一段跨距地固定至转子叶片1。连接支架11可包括第一支脚31、与第一支脚31纵向间隔开的第二支脚32、以及将所述第一支脚31和第二支脚32彼此固定连接的连接杆33或任何合适的连接元件。继续参考图5，连接支架可呈框架状，且优选所述第一支脚31和第二支脚32均可呈梁式构造，例如分别包括优选平行的立柱件311-312、321-322以及横梁件313、323。在所示的优选实施例中，连接支架的整体框架状构造及连接元件的形状有利于减小对叶片的空气动力学的影响，例如最小化风阻。但本领域技术人员将明白，连接支架可以呈其它的构造或形状，这落入本发明范围内。例如，支脚、立柱件、横梁件和/或连接元件的数目或形状可以不同。
参考图8，示出了根据本发明的转子加强装置的另一实施例。在图8所示的实施例中，每个叶片配设有两组叶片加强件20、20’。第一组20叶片加强件21、22类似于前述地在一端(下端)与该连接支架11固定连接，且在另一端(上端)在叶片中上部合适位置、如连接点14、15与叶片1直接连接。另外，在所示的实施例中，第二组20’叶片加强件23、24在一端(下端)同样与该连接支架11固定连接。但是，第二组20’叶片加强件23、24在比连接点14、15更近侧的纵向位置处、即连接点16、17处与叶片1直接连接。这相当于给叶片提供了不同纵向位置的多个支点，降低此段叶片主梁的弯矩。在所示的实施例中，每组叶片加强件均具有两个叶片加强件且分别地位于叶片纵向轴线的两侧。但人们可以想到，有其它数目和布置的叶片加强件。
参考图9，示出了根据本发明的转子加强装置的再一实施例。在图9所示的实施例中，每个叶片配设有两个叶片加强件25、26。叶片加强件25沿纵向轴线在一端(下端)与该连接支架11固定连接，且在另一端(上端)在叶片中上部合适位置、如连接点14’与叶片1直接连接。在所示的实施例中，叶片加强件26沿纵向轴线在一端(下端)同样与该连接支架11固定连接，且在比连接点14’更近侧的纵向位置处、即连接点15’处与叶片1直接连接。这相当于给叶片提供了不同纵向位置的支点，降低此段叶片主梁的弯矩。在所示的实施例中，每组叶片加强件均大致沿或平行于叶片纵向轴线延伸。但人们可以想到，有其它数目和布置的叶片加强件。
参考图10，示出了转子叶片的另一实施例。在图10所示的实施例中，叶片加强件21’、22’的不与(第一)连接支架11连接的一端(上端)并非是在连接点直接连接至叶片，而是连接至第二连接支架12。在所示的实施例中，还有第三连接支架13。另外的叶片加强件23’、24’不与中心连接装置40相连接，而是在第二和第三连接支架之间相连接。此外，另外的叶片加强件25’、26’不与中心连接装置相连接，而是分别连接至第三连接支架和直接连接至叶片。在所示的实施例中，第二连接支架12和第三连接支架13可以与(第一)连接支架11有相同的构造或材料，但可以想到设置不同于连接支架11的其它的连接结构和材料。本领域技术人员将明白，各种叶片加强件和可选的连接结构(支架)与中心连接装置的各种组合形式均落入发明的范围内。例如，叶片加强件21-26、21’-26’直接或借助连接支架11、12、13间接地固定连接至叶片1或者说叶片外壳和/或主梁，并借助于连接支架11、12、13与叶片外壳间隔开。
在图10所示的实施例中，借助于根据本发明的转子加强装置，如叶片加强件和连接支架扩大了叶片主梁的横截面，提高了叶片的弯曲刚度(EI)。借助于沿纵向延伸、尤其与变桨距旋转轴线或空气动力中心轴线平行的叶片加强件有助于提高叶片挥舞方向的弯曲刚度(EI)。更优选地，布置在轴线两侧的叶片加强件，有助于同时提高叶片挥舞方向和摆振方向的弯曲刚度(EI)。
尽管未明确标示，人们将明白，叶片1本身是整体式或分段式的对本发明而言并非是关键的，根据本发明的转子加强装置10可以适用于这两者，这落入本发明的范围内。但在一个优选的实施例中，叶片100可以包括多个叶片段，例如包括三个叶片段。本领域技术人员可以明白，叶片100可以包括多于或少于三段的叶片段，这落入发明的范围中。例如参考图10，在该优选的实施例中，连接支架、例如第二和第三连接支架12、13处于连接叶片加强件之外，还可以加强叶片段之间的连接。未示出地，例如，第一支脚31固定连接或一体形成至第一叶片段或者其表面，第二支脚32固定连接或一体形成至相邻的叶片段或者其表面。组装叶片时，叶片段之间，尤其是它们的主梁、梁腹板和叶壳可使用各种合适的连接手段、例如铆接、焊接彼此连接。然后，可以使用连接元件、如连接杆33将第一和第二支脚固定连接，以形成沿叶片纵向延伸跨过一段跨距的连接支架。在所示的实施例中，相邻叶片段之间是不可转动地固定连接的，因此在工作中保证了叶片的整体刚性。在这种构造中，连接支架不仅因为其在纵向上(和/或在横向上)跨过一段跨距而像梁那样提供改善的弯曲刚度，还起到改进相邻叶片段的连接的作用。此外，叶片加强件的对称设置抵消了叶片上叶片加强件21、22的部分拉力，降低了中心连接装置40上的不平衡荷载。
在所示的实施例中，该转子加强装置可安装在叶片外壳2外侧、尤其是叶片迎风侧(图3B中W的箭头方向是风的方向)。
优选地，叶片加强件可以具有优选的构造、材料和形状。
在一个优选的实施例中，叶片加强件可具有不同的横截面形状，例如优选的圆形，但也可以为矩形、方形、椭圆形等。叶片加强件的外包横截面也可具有不同形状，可以为圆形、椭圆形等。
在一个优选但未示出的实施例中，可以在至少其中一个、优选全部的叶片加强件的外部设置外包结构。优选地，叶片加强件的外包横截面选择符合空气动力学的外包形状，以减少风阻和噪音。特别优选地，选择外包翼型形状，使其产生升力，有助于转子叶片的旋转。
在一个优选的实施例中，叶片加强件中的至少一个、优选全部是抗拉加强件、优选是高强度的抗拉加强件、优选是柔性的抗拉加强件、优选是绳索。优选地，叶片加强件中的至少一个、优选全部是纤维加强复合材料制成的绳索，更优选是碳纤维绳索。但可以想到，叶片加强件可以包括或者是其它类型的绳索，例如为与叶片同样材料制成的、如玻璃纤维绳索。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。说明书所公开的创新的特征并不是必不可少的，各创新的特征可以与其他的现有配置而获得新的技术方案，这都落入本发明的范围内。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。
附图标记列表
1-叶片22-叶片加强件
1’-叶片22’-叶片加强件
2-叶片外壳23-叶片加强件
3-梁结构23’-叶片加强件
4-主梁24-叶片加强件
5-抗剪切腹板24’-叶片加强件
6-毂25-叶片加强件
7-机舱25’-叶片加强件
8-塔架26-叶片加强件
10-转子加强装置26’-叶片加强件
11-第一连接支架31-第一支脚
12-第二连接支架32-第二支脚
13-第二连接支架33-连接杆
14-连接点40-中心连接装置
15-连接点41-板状连接件
16-连接点42-板状连接件
17-连接点43-板状连接件
18-滚动轴承44-支撑结构
20-第一组叶片加强件45-支撑杆
20’-第二组叶片加强件46-支撑杆
21-叶片加强件47-支撑杆
21’-叶片加强件48-导槽
100-转子321-立柱件
311-立柱件322-立柱件
312-立柱件323-横梁件
313-横梁件

Claims (21)

1.一种转子加强装置(10)，包括：
中心连接装置(40)，构造成固定至转子毂(6)；和
细长的叶片加强件(21、22、23、24、25、26)，构造成分别连接至所述中心连接装置(40)和各自的转子叶片(1)。
2.根据权利要求1所述的转子加强装置(10)，其中，所述中心连接装置(40)包括多个连接件(41、42、43)，所述多个连接件(41、42、43)构造成是旋转对称的。
3.根据权利要求2所述的转子加强装置(10)，其中，所述中心连接装置(40)还包括用于支撑所述多个连接件(41、42、43)的支撑结构。
4.根据权利要求3所述的转子加强装置(10)，其中，所述支撑结构包括相互连接的多个支撑杆。
5.根据权利要求1所述的转子加强装置(10)，其中，所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)为抗拉加强件。
6.根据权利要求1所述的转子加强装置(10)，其中，所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)为高强度、高弹性模量材料、例如碳纤维绳索。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的转子加强装置(10)，还包括固定至转子叶片(1)的用于将所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)和所述中心连接装置(40)相连接的连接支架。
8.根据权利要求7所述的转子加强装置(10)，其中，所述连接支架构造成沿叶片纵向延伸跨过一段跨距地固定至转子叶片(1)。
9.根据权利要求7所述的转子加强装置(10)，还包括用于引导叶片加强件(21、22、23、24、25、26)和连接支架(11)相对于中心连接装置(40)转动的引导机构。
10.根据权利要求9所述的转子加强装置(10)，其中，所述引导机构包括固定连接至所述连接支架的引导件和在中心连接装置(40)中形成的导槽。
11.根据权利要求10所述的转子加强装置(10)，其中，所述引导件包括滚动轴承。
12.根据权利要求10所述的转子加强装置(10)，其中，所述导槽具圆弧形。
13.一种转子(100)，包括毂(6)、连接至所述毂(6)的多个叶片(1)和根据权利要求1至12中任一项所述的转子加强装置(10)。
14.一种转子(100)，包括毂(6)、连接至所述毂(6)的多个叶片(1)和根据权利要求9至12中任一项所述的转子加强装置(10)，其中所述叶片(1)构造成能够绕其纵向轴线相对于所述毂(6)转动。
15.根据权利要求14所述的转子(100)，其中，每个叶片(1)配设有至少一个所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)和至少一个所述连接支架，且其中，所述多个叶片(1)绕转子的转动轴线旋转对称地设置，所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)和所述连接支架分别绕转子的转动轴线旋转对称地设置。
16.根据权利要求14所述的转子(100)，其中，每个叶片(1)配设有多个所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)，其中，所述多个叶片加强件(21、22、23、24、25、26)中的至少两个连接至同一连接支架且并行延伸以在叶片(1)的大致相同的纵向位置处连接至叶片(1)。
17.根据权利要求14所述的转子(100)，其中，每个叶片(1)配设有多个所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)，其中，所述多个叶片加强件(21、22、23、24、25、26)中的至少两个连接至同一连接支架且在叶片(1)的不同的纵向位置处连接至叶片(1)。
18.根据权利要求14所述的转子(100)，其中，每个叶片(1)配设有至少两组所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)，每组叶片加强件(21、22、23、24、25、26)包括一个叶片加强件(21、22、23、24、25、26)或多个并行延伸至叶片(1)的大致相同的纵向位置处的叶片加强件(21、22、23、24、25、26)，其中，不同组的叶片加强件(21、22、23、24、25、26)连接至同一连接支架且在叶片的不同的纵向位置处连接至叶片(1)。
19.根据权利要求13至18中任一项所述的转子(100)，其中，所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)构造成被施加张拉预应力。
20.一种风力设备，包括根据权利要求13至19中任一项所述的转子(100)。
21.一种发电设备，包括根据权利要求13至19中任一项所述的转子(100)，所述发电设备是风力发电设备、海洋流发电设备或潮流发电设备。
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