CN106640551A - 一种采用不对称双向尾翼的风电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明属于风力发电领域，公开了一种采用不对称双向尾翼的风电机组，包括，风叶，发电机组，用于安装发电机组的支架，所述发电机组风叶旋转轴垂直的平面为第一基准面，所述发电机组与支架转动连接，所述发电机组的机舱旋转轴向上倾斜；所述风叶向第一基准面的一侧倾斜；所述采用不对称双向尾翼的风电机组还包括固定于发电机组尾部且用于调节第一基准面与迎风面角度的双向尾翼。本发明的风电机组启动风速低，并且可以自动调节发电机组与迎风面的夹角，从而提高发电效率。本发明设计合理，结构简单，实用性强，可大力推广应用于市场中。
Description
技术领域
本发明涉及一种风力发电设备。
背景技术
目前，现有的斜轴风力发电机如专利号为：JP1999137584，发电机组的机舱向上倾斜，风叶向旋转平面的一侧倾斜，因此，发电机组发电时，左、右风叶的受风面不一样，容易导致机舱在水平方向旋转，从而导致发电时风叶不能正对迎风面，因此，发电效率非常不理想；并且，其启动风速比较高，一般为1.5m/s-3m/s，因此，斜轴发电机无法利用低风速的风力进行发电，也不能在低风速的地区设置斜轴发电机，而我国的面积辽阔，如不能实现低风速启动发电，风能就得不到较好的利用。
发电过程中，因为自然风的方向不确定，因此，如专利号CN201410464744.9风电机组的机舱通过旋转一定角度调整位置，从而调整风电机组与迎风面的夹角，在目前通常采用单独尾翼的方式进行调节，但单独的尾翼调节角度的效果并不理想。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明的目的是提供一种采用不对称双向尾翼的风电机组，右翼板、左翼板与风向的夹角不同，从而形成一个反向的力矩来平衡，从而减少风叶与迎风面的夹角，提高发电效率。
本发明的技术方案是：
一种采用不对称双向尾翼的风电机组，包括，风叶，发电机组，用于安装发电机组的支架，所述发电机组风叶旋转轴垂直的平面为第一基准面，所述发电机组与支架转动连接，所述发电机组的机舱旋转轴向上倾斜；所述风叶向第一基准面的一侧倾斜；所述采用不对称双向尾翼的风电机组还包括固定于发电机组尾部且用于调节第一基准面与迎风面角度的双向尾翼。
其进一步技术方案为：所述发电机组的机舱旋转轴的仰角为θ；所述θ的范围为5°-45°。
其进一步技术方案为：所述风叶的数量为2片；所述的风叶向第一基准面的前侧倾斜角度为ω；所述ω的范围为0-45°。
其进一步技术方案为：所述发电机组的风叶旋转轴与机舱旋转轴形成第二基准面；所述不对称双向尾翼包括左翼板，右翼板；所述左翼板与第二基准面的夹角为σ；所述右翼板与第二基准面的夹角为β；所述σ的范围为10°-30°；所述β的范围为5°-20°，且β小于σ。
其进一步技术方案为：所述左翼板和右翼板为一体式结构；所述双向尾翼还包括固定件；所述右翼板和左翼板固定于固定件的尾部；所述固定件固定于发电机组的尾部。
其进一步技术方案为：所述不对称的双向尾翼还包括固定件；所述左翼板、右翼板分别固定于固定件的两侧；所述固定件固定于发电机组的尾部。
其进一步技术方案为：所述不对称的双向尾翼还包括分别设于右翼板与固定件之间的右连接件，设于左翼板与固定件之间的左连接件。
其进一步技术方案为：所述σ-β的范围为5°-25°。
本发明与现有技术相比的技术效果是：一种采用不对称双向尾翼的风电机组，其为斜轴风力机组，由于风叶与第一基准面之间有倾角，而机舱旋转轴也有仰角，因此，在叶片受风的情况下，左、右叶片与迎风面的夹角不同，发电机组会受到力矩力，因此，发电机组的启动风速较低，可以达到0.8m/s，因此，本发明的发电机组可以在低风速下进行发电，提高了风能的利用率。同时，发电机组的机舱也会在力矩的作用下旋转，而双向尾翼不对称设置会产生一个反向力矩，以抵消风叶所产生的力矩，因此，发电机组可以自动调整与迎风面的夹角，以提高风力发电的效率。本发明设计合理，结构简单，实用性强，可大力推广应用于市场中。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明一种采用不对称双向尾翼的风电机组的侧视图。
图2为本发明一种采用不对称双向尾翼的风电机组的俯视图。
附图标记
10 风电机组 1 风叶
2 发电机组 21 机舱
3 支架 4 不对称双向尾翼
41 左翼板 42 右翼板
43 固定件 44 右连接件
45 左连接件
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合示意图对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1所示，一种采用不对称双向尾翼的发电机10，包括，风叶1，风电机组2，用于安装风电机组2的支架3，固定于风电机组2尾部且用于调节第一基准面与迎风面角度的双向尾翼4，其中，风电机组2与支架3转动连接。
风电机组2风叶1旋转轴垂直的平面为第一基准面，风电机组2的风叶1旋转轴与机舱21旋转轴形成第二基准面。
风电机组2的机舱21旋转轴向上倾斜，风叶1向第一基准面的一侧倾斜。在本实施例中，正对于迎风面，右侧风叶的上端向第一基准面的前侧倾斜，左侧风叶的上端向第一基准面的后侧倾斜。
风电机组2的机舱21旋转轴的仰角为θ，θ的范围为5°-45°。
风叶1的数量为2片，右侧风叶1的上端向第一基准面的前侧倾斜角度为ω，ω的范围为0-45°。
如图2所示，不对称双向尾翼4包括左翼板41，右翼板42。左翼板41与第二基准面的夹角为σ，右翼板42与第二基准面的夹角为β，σ的范围为10°-30°，β的范围为5°-20°，β小于σ，σ-β的范围为5°-25°。
不对称的双向尾翼4还包括固定件43，分别设于右翼板42与固定件43之间的右连接件44，设于左翼板41与固定件43之间的左连接件45。左翼板41、右翼板42为分体式结构，两者分别固定于固定件43的两侧，其中，固定件43固定于风电机组2的尾部。右翼板42与固定件43之间的右连接件44可以在右翼板42受到风力时，起到支撑的作用，从而保证右翼板42与第二基准面之间的夹角固定。
风电机组2发电时，由于机舱21旋转轴的仰角为θ，而风叶1向第一基准面的前侧倾斜角度为ω，因此，当2片风叶1都处于水平位置时，右侧风叶1与迎风面的夹角为ω-θ，而左侧风叶1与迎风面的夹角为θ+ω，因此，右侧风叶1与左侧风叶1的受风面积不一样，通过比较可以知道，右侧风叶1的实际受风面积要大于左侧风叶1的受风面积，因此在水平方向产生一个顺时针的扭矩，同时在垂直于机舱21旋转轴的平面上也会形成一个力矩，启动时，只需要比较小的风力就能使得风电机组2进行发电，在实际试验中，风电机组2的启动风速为0.8m/s。而由于风电机组2与支架3转动连接，因此，风电机组2也会在力矩的作用下旋转，而风电机组2与迎风面的夹角则决定了发电效率，下表是风电机组2与迎风面偏转角对发电效率的影响：
| 偏转角度 | 发电效率 |
| 10° | 降低10％ |
| 20° | 降低40％ |
| 30° | 降低80％ |
| 40° | 0 |
由上可知，风电机组2与迎风面夹角的大小对发电效率的影响非常大，而采用斜轴风电机组2与风叶1偏转角度，虽然能解决启动风速低的问题，当同时会带来降低发电效率的问题。
具体的以θ＝30°，ω＝30°，σ＝20°，β＝10°为例进行说明，当2片风叶1都处于水平位置时，右侧风叶1与迎风面的夹角为ω-θ＝0°，而左侧风叶1与迎风面的夹角为θ+ω＝60°，因此，右侧风叶与迎风面的实际受风面积与风叶面积比为1，左侧风叶与迎风面的实际受风面积与风叶面积比为0.5，因此，发电机组会有一个顺时针的力矩。而左尾翼与第二基准面的夹角大，在左、右尾翼面积相当的情况下，左尾翼的受风面积也比右尾翼大，此时，会产生逆时针的力矩，该力矩可以用于抵消风叶所受到的力矩，从而使得风叶正对于迎风面，以提高发电效率。σ＝20°，β＝10°，当右尾翼顺时针旋转10°时，σ变成30°，β变成0°，相对于单尾翼旋转10°，其右尾翼只有10°的偏转角，因此，采用不对称尾翼所产生的修正效果比单尾翼要好。
在其他实施例中，左翼板和右翼板为一体式结构，双向尾翼还包括固定件，右翼板和左翼板固定于固定件的尾部，固定件固定于风电机组的尾部。
在其他实施例中，风叶的数量可以为3片或者4片。
在其他实施例中，正对于迎风面，右侧风叶的前端向第一基准面的后侧倾斜，左侧风叶的前端向第一基准面的前侧倾斜，右翼板与第二基准面的夹角为σ，左翼板与第二基准面的夹角为β，σ的范围为10°-30°，β的范围为5°-20°，σ-β的范围为5°-25°，风叶的结构与前述风叶朝向相反，尾翼的与第二基准面之间的夹角也相反。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种采用不对称双向尾翼的风电机组，包括，风叶，发电机组，用于安装发电机组的支架，所述发电机组风叶旋转轴垂直的平面为第一基准面，所述发电机组与支架转动连接，其特征在于，所述发电机组的机舱旋转轴向上倾斜；所述风叶向第一基准面的一侧倾斜；所述采用不对称双向尾翼的风电机组还包括固定于发电机组尾部且用于调节第一基准面与迎风面角度的双向尾翼。
2.根据权利要求1所述的采用不对称双向尾翼的风电机组，其特征在于，所述发电机组的机舱旋转轴的仰角为θ；所述θ的范围为5°-45°。
3.根据权利要求1所述的采用不对称双向尾翼的风电机组，其特征在于，所述风叶的数量为2片；所述的风叶向第一基准面的前侧倾斜角度为ω；所述ω的范围为0-45°。
4.根据权利要求1所述的采用不对称双向尾翼的风电机组，其特征在于，所述发电机组的风叶旋转轴与机舱旋转轴形成第二基准面；所述不对称双向尾翼包括左翼板，右翼板；所述左翼板与第二基准面的夹角为σ；所述右翼板与第二基准面的夹角为β；所述σ的范围为10°-30°；所述β的范围为5°-20°，且β小于σ。
5.根据权利要求4所述的采用不对称双向尾翼的风电机组，其特征在于，所述左翼板和右翼板为一体式结构；所述双向尾翼还包括固定件；所述右翼板和左翼板固定于固定件的尾部；所述固定件固定于发电机组的尾部。
6.根据权利要求4所述的采用不对称双向尾翼的风电机组，其特征在于，所述不对称的双向尾翼还包括固定件；所述左翼板、右翼板分别固定于固定件的两侧；所述固定件固定于发电机组的尾部。
7.根据权利要求5或6所述的采用不对称双向尾翼的风电机组，其特征在于，所述不对称的双向尾翼还包括分别设于右翼板与固定件之间的右连接件，设于左翼板与固定件之间的左连接件。
8.根据权利要求4所述的采用不对称双向尾翼的风电机组，其特征在于，所述σ-β的范围为5°-25°。
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