CN109826749B - 一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，风机包括：基座；塔架；风轮组件，风轮组件设于所述塔架的顶端，风轮组件包括：风轮轴；多个主翼，多个主翼环绕风轮轴的周向均匀间隔开分布，每个主翼均通过连接组件与风轮轴固定相连；多个辅翼，多个辅翼环绕风轮轴的周向均匀间隔开分布，且多个辅翼一一对应地设于多个主翼的邻近风轮轴的一侧，辅翼绕竖向轴线在第一位置和第二位置之间可转动地连接于连接组件上；多个变桨驱动装置，所述变桨驱动装置用于驱动辅翼在所述第一位置和所述第二位置之间转动。本发明的风机可在保证其低速和启动性能的前提下兼顾其在高速下的风能转换率。

Description

一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机。

背景技术

世界能源目前正呈现清洁化发展的趋势，根据最新发布的《中国可再生能源发展报告2017》(以下简称《报告》)，到2017年，全球可再生资能源消费占比已经达到10.4％，中国的可再生能源消费占比达到11.7％。到2017年底，中国可再生能源总装机容量约6.5亿千瓦，占全国总装机量的36.6％，可再生能源发电总量占全国发电总量的26.5％。风电作为中国装机容量仅次于水电的第二大可再生能源，截止到2017年底的装机容量已达16367万千瓦，风电的采集对减少化石燃料的燃烧和温室气体的排放具有重要意义。

目前的商业风力发电机主要分为两类，即：水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机。前者的研究已经取得了相当大的进展，目前风电整机商三菱重工-维斯塔斯已经发布了功率达10MW级别的商业化风力发电机。与此相比，垂直轴风力发电机从研发水平到商业化进度都要落后的多，这与垂直轴风力发电机相对来流方向不断变化的攻角、低于水平轴风机的风能转换率以及缺乏稳定的自启动能力等缺点密切相关。

即便如此，垂直轴风力发电机的结构特点也赋予了其相对于水平轴风力发电机的多种优点。例如，垂直轴风力发电机的齿轮箱和发电机等重型设备设计位置较低，便于安装和维护；不需要偏航装置进行对风，降低了安装成本和结构复杂程度；叶片容易加工和噪音较低，等等。事实上，已有试验证明，平均风速为5.4m/s的500kW可变桨距垂直轴风力发电机的发电成本比水平轴风力发电机低约18-39％。

垂直轴风力发电机主要可分为Savonius(萨沃纽斯)型风机和Darrieus(达里厄)型风机。其中，Savonius型风机叶片利用空气产生阻力做功，风机特点在于具有良好的低速和启动性能，但在高速下风能转换率不理想。而Darrieus型风机在高速下可以有效地实现风能转换，但其低速特性较差，尤其不具有自启动性能。目前也有包含Savonius型风机和Darrieus型风机的复合型风机，其性能介于两者之间。

《报告》中进一步提到，未来风电机组将向大容量、低风速和海上不断发展。设计具有良好低速和启动性能并能兼顾高速下风能转换率的大型垂直轴风力发电机具有急切的市场需求。

目前存在的两种垂直轴风力发电机性能各有优劣，常规的复合型风机在改善了Darrieus型风机启动性能的基础上削弱了其高风速下的风能转换效率，不具备商业化推广的优势，本发明针对这一痛点展开。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，所述辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机可以在保证其低速和启动性能的前提下兼顾其在高速下的风能转换率，即其低速和启动性能好，同时其在高速下的风能转换率高。

根据本发明实施例的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，包括：基座；塔架，所述塔架沿竖向延伸且所述塔架的底端与所述基座固定连接；风轮组件，所述风轮组件设于所述塔架的顶端，所述风轮组件包括：风轮轴，所述风轮轴沿竖向延伸，所述风轮轴与发电机的主轴固定连接；多个主翼，每个所述主翼均沿竖向延伸，多个所述主翼环绕所述风轮轴的周向均匀间隔开分布，每个所述主翼均通过连接组件与所述风轮轴固定相连；多个辅翼，每个所述辅翼均沿竖向延伸，多个所述辅翼环绕所述风轮轴的周向均匀间隔开分布，且多个所述辅翼一一对应地设于多个所述主翼的邻近所述风轮轴的一侧，所述辅翼绕竖向轴线在第一位置和第二位置之间可转动地连接于所述连接组件上，在所述第一位置时，所述主翼与与其对应的所述辅翼间隔开，且所述主翼的弦线与所述辅翼的弦线平行，所述主翼的前缘和所述辅翼的前缘朝向一致，所述主翼的后缘和所述辅翼的后缘朝向一致，在所述第二位置时，所述主翼的前缘与与其对应的所述辅翼的后缘接触或邻接，所述主翼的后缘与所述辅翼的前缘彼此远离，所述主翼的弦线与所述辅翼的弦线构成“V”型状；多个变桨驱动装置，多个所述变桨驱动装置与多个所述辅翼一一对应相连，用于驱动所述辅翼在所述第一位置和所述第二位置之间转动。

根据本发明实施例的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，通过变桨驱动装置驱动辅翼旋转变桨，以实现风力发电机的自启动并可根据风力情况对风力发电机的输出功率进行有效调节，解决了传统升力型垂直轴风力发电机不能实现自启动以及在较低风速下风能转换能力差的弱点，可以在保证其低速和启动性能的前提下兼顾其在高速下的风能转换率，即其低速和启动性能好，同时其在高风速下拥有较高的风能转换率。风机具有结构简单，可靠性高，兼具Darrieus(达里厄)型风机风能转换率高和Savonius(萨沃纽斯)型风机自启动性能强的特点，适合作为大型和超大型风机的设计方案。

采用独特的辅翼变桨结构和叶片布局，在风机启动阶段通过变桨驱动装置驱动辅翼旋转至第二位置，辅翼的后缘与主翼的前缘处于接触或邻接状态，此时主翼和辅翼横截面弦线构成了V型，依靠主翼和辅翼内外两侧阻力差为风机提供了启动力矩，使风机叶片处于任何初始位置均可实现低风速下的自启动。此外，在风力发电机启动后的运行过程中，通过变桨驱动装置控制辅翼旋转变桨，可以实现对风能吸收效率的有效控制并避免由于台风等天气造成的飞车事故。

每个辅翼对应一个变桨驱动装置，当任意一个变桨驱动装置失效后风力发电机仍然可以依靠其余的变桨驱动装置实现停车检修，变桨过程具有可靠性高和响应快的特点。

另外，根据本发明实施例的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，在所述第二位置时，所述主翼的弦线与所述辅翼的弦线之间的夹角的范围为45°～80°。

根据本发明的一个实施例，所述辅翼的展向长度与所述主翼的展向长度之比的范围为0.4～0.8。

根据本发明的一个实施例，所述辅翼的弦长与所述主翼的弦长之比的范围为0.4～0.8。

根据本发明的一个实施例，每个所述连接组件均包括沿水平方向延伸且在上下方向上间隔开的第一桁架、第二桁架和第三桁架，所述第一桁架、所述第二桁架和所述第三桁架的一端与相应的所述主翼固定连接，所述第一桁架、所述第二桁架和所述第三桁架的另一端与所述风轮轴固定连接，每个所述辅翼均包括第一辅翼分段和第二辅翼分段，所述第一辅翼分段可转动地设于所述第一桁架和所述第二桁架之间，所述第二辅翼分段可转动地设于所述第二桁架和所述第三桁架之间。

根据本发明的一个实施例，所述第一辅翼分段的上下两端以及所述第二辅翼分段的上下两端均设有连接转轴，所述第一辅翼分段上端的连接转轴伸入所述第一桁架内并与所述第一桁架转动连接，所述第一辅翼分段的下端的连接转轴伸入所述第二桁架内并与第二桁架转动连接，所述第二辅翼分段的上端的连接转轴伸入所述第二桁架内并与所述第二桁架转动连接，所述第二辅翼分段的下端的连接转轴伸入所述第三桁架内并与所述第三桁架转动连接，所述变桨驱动装置设于所述第二桁架内，所述第一辅翼分段的下端的连接转轴和所述第二辅翼分段的上端的连接转轴均与所述变桨驱动装置相连，所述第一辅翼分段和所述第二辅翼分段由所述变桨驱动装置驱动同步转动。

根据本发明的一个实施例，所述变桨驱动装置包括：伺服电机，所述伺服电机固定连接在所述连接组件上；彼此啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆与所述伺服电机固定连接以由所述伺服电机驱动其转动，所述蜗轮与所述辅翼固定连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一桁架、所述第二桁架和所述第三桁架的横截面均自靠近所述风轮轴的一端至靠近所述主翼的一端由圆形逐渐过渡至具有升力的翼型。

根据本发明的一个实施例，所述连接组件和所述风轮轴之间设有拉索。

根据本发明的一个实施例，所述风轮轴的顶部设有照明装置和/或避雷装置。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的风机结构示意图；

图2是根据本发明实施例的风机的局部结构示意图，其中辅翼处于第二位置；

图3是根据本发明实施例的风机的局部结构示意图，其中辅翼由第二位置朝向第一位置运动；

图4是根据本发明实施例的风机的局部结构示意图，其中辅翼处于第一位置；

图5是根据本发明实施例的风机的局部结构剖视图；

图6是根据本发明实施例的风机的局部结构剖视图；

图7是根据本发明实施例的风机的第二桁架的部分结构示意图，其中第二桁架的部门结构被剖开；

图8是根据本发明实施例的风机的第二桁架的结构示意图。

附图标记：

风机100；

塔架1；

风轮组件2；风轮轴21；轴体211；轮毂212；

主翼22；主翼22的前缘221；主翼22的后缘222；

辅翼23；辅翼23的前缘231；辅翼23的后缘232；

第一辅翼分段233；第二辅翼分段234；连接转轴235；

连接组件24；第一桁架241；第一角接触球轴承2411；第二桁架242；

第二角接触球轴承2421；第三角接触球轴承2422；第三桁架243；

变桨驱动装置25；伺服电机251；蜗轮252；蜗杆253；

拉索26；

照明装置3；避雷装置4。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机100。

参考图1-图4所示，根据本发明实施例的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机100包括：基座(图未示出)、塔架1和风轮组件2。

基座可以安装在陆地上，也可以安装在海上，基座可以为桩基式、重力式、负压筒式或漂浮式等。

塔架1沿竖向延伸且塔架1的底端与基座固定连接，需要说明的是，本申请中所述的“固定连接”指的是固定连接的两个部件之间不可相对转动。例如，在这里，塔架1的底端与基座固定连接，指的是塔架1和基座不能相对转动。

风轮组件2设于塔架1的顶端，风轮组件2包括风轮轴21、多个主翼22、多个辅翼23和多个变桨驱动装置25，风轮轴21沿竖向延伸，风轮轴21与发电机的主轴固定连接，风轮轴21转动时带动发电机的主轴转动，从而驱动发电机发电。发电机的安装位置可以根据需要任意选定，例如，发电机可以设于塔架1内并固定安装在塔架1的底部，发电机的主轴向上延伸至风轮轴21处并与风轮轴21固定连接。进一步地，如图1中所示，风轮轴21设于塔架1的上端，风轮轴21的中心轴线和塔架1的中心轴线重叠，风轮轴21与塔架1转动连接，由此提高风机100整体的稳定性。

风轮组件2的叶片包括主翼22和辅翼23，多个主翼22的横截面均呈翼型，每个主翼22均沿竖向(如图1中所示的上下方向)延伸，多个主翼22环绕风轮轴21的周向均匀间隔开分布，每个主翼22均通过连接组件24与风轮轴21固定相连，具体地，连接组件24与主翼22固定连接，连接组件24和风轮轴21也固定连接，主翼22不可相对连接组件24和风轮轴21旋转。

需要说明的是，本申请中所述的“多个”指的是三个或三个以上。例如在图1所示的具体示例中，风机100包括三个主翼22和三个连接组件24，三个主翼22环绕风轮轴21的周向均匀间隔开分布，每个主翼22均通过一个连接组件24与风轮轴21固定连接。

多个辅翼23的横截面均呈翼型，每个辅翼23均沿竖向(如图1中所示的上下方向)延伸，多个辅翼23环绕风轮轴21的周向均匀间隔开分布，且多个辅翼23一一对应地设于多个主翼22的邻近风轮轴21的一侧用于吸收风能。例如在图1所示的具体示例中，辅翼23也包括三个，三个辅翼23和三个主翼22一一对应，彼此对应的主翼22和辅翼23中，辅翼23设于主翼22的邻近风轮轴21的一侧。

辅翼23绕竖向轴线在第一位置和第二位置之间可转动地连接于连接组件24上，具体地，辅翼23可转动地连接在连接组件24上，辅翼23的转动轴线沿竖向(如图1中所示的上下方向)延伸，辅翼23通过绕竖向轴线转动使其可在第一位置和第二位置之间活动。

在第一位置时，如图1和图4中所示，主翼22与与其对应的辅翼23间隔开，且主翼22的弦线与辅翼23的弦线平行，主翼22的前缘221和辅翼23的前缘231朝向一致，主翼22的后缘222和辅翼23的后缘232朝向一致；在第二位置时，如图2中所示，主翼22的前缘221与与其对应的辅翼23的后缘232接触或邻接(即邻近或接近)，主翼22的后缘222与辅翼23的前缘231彼此远离，主翼22的弦线与辅翼23的弦线构成“V”型状。图3中示意的是辅翼23由图2中所示的第二位置朝向图4中所示的第一位置运动。

多个变桨驱动装置25与多个辅翼23一一对应相连，用于驱动辅翼23在第一位置和第二位置之间转动。即一个变桨驱动装置25对应驱动一个辅翼23，例如在图1所示的具体示例中，辅翼23包括三个，变桨驱动装置25也包括三个，三个变桨驱动装置25与三个辅翼23一一对应相连。

本发明的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机100通过控制辅翼23在第一位置和第二位置之间活动，从而控制辅翼23旋转变桨，进而实现风机100功率调节。当辅翼23变桨到第二位置时，如图2中所示，主翼22和辅翼23横截面弦线构成V型，在风压作用下，主翼22和辅翼23的内表面的压力大于主翼22和辅翼23的外表面的压力，通过内外两面压力差实现风力发电机自启动，即风轮组件2在该压力差的作用下可自动转动，不需要安装辅助启动装置。

具体而言，如图2所示，当风机100处于静止并准备运转时，变桨驱动装置25驱动辅翼23由图1和图4中所示的第一位置沿逆时针旋转一定角度以使得辅翼23转动至如图2中所示的第二位置，此时，主翼22的前缘221与与其对应的辅翼23的后缘232接触或邻接(即邻近或接近)，主翼22的后缘222与辅翼23的前缘231彼此远离，主翼22的弦线和辅翼23的弦线构成V型，主翼22和辅翼23构成局部的Savonius(萨沃纽斯)型风机叶片，叶片内外两侧压差可以推动风轮组件2整体转动，风轮轴21转动从而带动发电机的主轴转动，实现风机100自启动。

当风机100实现由静止启动并达到一定转速后，辅翼23在变桨驱动装置25带动下顺时针旋转，辅翼23的后缘232与主翼22的前缘221迅速分离(如图3所示)；在变桨驱动装置25的驱动下，辅翼23在图3的位置上继续顺时针旋转至图4中所示的第一位置处，主翼22与与其对应的辅翼23间隔开，且主翼22的弦线与辅翼23的弦线平行，主翼22的前缘221和辅翼23的前缘231朝向一致，主翼22的后缘222和辅翼23的后缘232朝向一致，此时，主翼22和辅翼23构成双Darrieus(达里厄)型风机叶片，可以在风轮组件2旋转过程中有效吸收风能，使得风机100在高风速下拥有较高的风能转换率。

根据本发明实施例的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机100，通过变桨驱动装置25驱动辅翼23旋转变桨，以实现风力发电机的自启动并可根据风力情况对风力发电机的输出功率进行有效调节，解决了传统升力型垂直轴风力发电机不能实现自启动以及在较低风速下风能转换能力差的弱点，可以在保证其低速和启动性能的前提下兼顾其在高速下的风能转换率，即其低速和启动性能好，同时其在高风速下拥有较高的风能转换率。风机100具有结构简单，可靠性高，兼具Darrieus(达里厄)型风机风能转换率高和Savonius(萨沃纽斯)型风机自启动性能强的特点，适合作为大型和超大型风机的设计方案。

采用独特的辅翼变桨结构和叶片布局，在风机100启动阶段通过变桨驱动装置25驱动辅翼23旋转至第二位置，辅翼23的后缘232与主翼22的前缘221处于接触或邻接状态，此时主翼22和辅翼23横截面弦线构成了V型，依靠主翼22和辅翼23内外两侧阻力差为风机100提供了启动力矩，使风机100叶片处于任何初始位置均可实现低风速下的自启动。此外，在风力发电机启动后的运行过程中，通过变桨驱动装置25控制辅翼23旋转变桨，可以实现对风能吸收效率的有效控制并避免由于台风等天气造成的飞车事故。

每个辅翼23对应一个变桨驱动装置25，当任意一个变桨驱动装置25失效后风力发电机仍然可以依靠其余的变桨驱动装置25实现停车检修，变桨过程具有可靠性高和响应快的特点。

在本发明的一个实施例中，在第二位置时，主翼22的弦线与辅翼23的弦线之间的夹角的范围为45°～80°，即主翼22的弦线与辅翼23的弦线之间的夹角最小不低于45°且最大不超过80°，例如可以为45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°或80°等。通过使主翼22的弦线与辅翼23的弦线之间的夹角的范围为45°～80°，可以更好地兼风机100的低速和启动性能以及风机100在高速下的风能转换率。

在本发明的一个实施例中，辅翼23的展向长度与主翼22的展向长度之比的范围为0.4～0.8，即辅翼23的展向长度与主翼22的展向长度之比最小不低于0.4且最大不超过0.8，例如可以为0.4，0.5，0.6，0.7或0.8等。通过使辅翼23的展向长度与主翼22的展向长度之比的范围为0.4～0.8，可以更好地兼风机100的低速和启动性能以及风机100在高速下的风能转换率。需要说明的是，这里所述的“辅翼23的展向长度”指的是辅翼23在竖向(如图1中所示的上下方向)上的长度，“主翼22的展向长度”指的是主翼22在竖向(如图1中所示的上下方向)上的长度。

在本发明的一个实施例中，辅翼23的弦长与主翼22的弦长之比的范围为0.4～0.8，即辅翼23的弦长与主翼22的弦长之比最小不低于0.4且最大不超过0.8，例如可以为0.4，0.5，0.6，0.7或0.8等。由此可以更好地兼风机100的低速和启动性能以及风机100在高速下的风能转换率。

在本发明的一个实施例中，如图1中所示，每个连接组件24均包括沿水平方向延伸且在上下方向上间隔开的第一桁架241、第二桁架242和第三桁架243，第一桁架241、第二桁架242和第三桁架243的一端与相应的主翼22固定连接，第一桁架241、所述第二桁架242和第三桁架243的另一端与风轮轴21固定连接，每个辅翼23均包括第一辅翼分段233和第二辅翼分段234，第一辅翼分段233和第二辅翼分段234均沿竖向延伸，第一辅翼分段233可转动地设于第一桁架241和第二桁架242之间，第二辅翼分段234可转动地设于第二桁架242和第三桁架243之间。通过使连接组件24包括沿水平方向延伸且在上下方向上间隔开的第一桁架241、第二桁架242和第三桁架243，辅翼23被第二桁架242分隔成分段式结构，使得风轮组件2整体结构稳定性更好。

进一步地，如图5-图6中所示，第一辅翼分段233的上下两端以及第二辅翼分段234的上下两端均设有连接转轴235，即第一辅翼分段233的上端设有连接转轴235，第一辅翼分段233的下端也设有连接转轴235，第二辅翼分段234的上端设有连接转轴235，第二辅翼分段234的下端也设有连接转轴235，第一辅翼分段233上端的连接转轴235伸入第一桁架241内并与第一桁架241转动连接，第一辅翼分段233的下端的连接转轴235伸入第二桁架242内并与第二桁架242转动连接，第二辅翼分段234的上端的连接转轴235伸入第二桁架242内并与第二桁架242转动连接，第二辅翼分段234的下端的连接转轴235伸入第三桁架243内并与第三桁架243转动连接，变桨驱动装置25设于第二桁架242内，第一辅翼分段233的下端的连接转轴235和第二辅翼分段234的上端的连接转轴235均与变桨驱动装置25相连，第一辅翼分段233和第二辅翼分段234由变桨驱动装置25驱动同步转动。优选地，变桨驱动装置25设于第二桁架242内且位于主翼22和辅翼23之间。

第一辅翼分段233上端的连接转轴235与第一桁架241通过轴承转动连接，具体地，如图5中所示，第一桁架241内固定安装有开口向下的第一角接触球轴承2411，第一辅翼分段233上端的连接转轴235与第一角接触球轴承2411的内圈通过过盈配合连接。通过这种设计，保证了第一桁架241和第一辅翼分段233转动连接的强度，同时第一辅翼分段233可相对第一桁架241发生精确、低阻的转动，从而保证变桨调节过程的精确和速度。

第一辅翼分段233下端的连接转轴235与第二桁架242通过轴承转动连接，第二辅翼分段234上端的连接转轴235与第二桁架242通过轴承转动连接，具体地，如图6所示，第二桁架242内固定安装有开口向上的第二角接触球轴承2421和开口向下的第三角接触球轴承2422，第一辅翼分段233下端的连接转轴235与第二角接触球轴承2421的内圈通过过盈配合连接；第二辅翼分段234上端的连接转轴235与第三角接触球轴承2422的内圈通过过盈配合连接。通过这种设计，保证了第二桁架242和第一辅翼分段233转动连接的强度，以及第二桁架242和第二辅翼分段234转动连接的强度，同时第一辅翼分段233可相对第二桁架242发生精确、低阻的转动，第二辅翼分段234可相对第二桁架242发生精确、低阻的转动，从而保证变桨调节过程的精确和速度。

第二辅翼分段234下端的连接转轴235与第三桁架243通过轴承转动连接，具体地，第三桁架243内固定安装有开口向上的第四角接触球轴承，第二辅翼分段234下端的连接转轴235与第四角接触球轴承的内圈通过过盈配合连接。通过这种设计，保证了第三桁架243和第二辅翼分段234转动连接的强度，同时第二辅翼分段234可相对第三桁架243发生精确、低阻的转动，从而保证变桨调节过程的精确和速度。

进一步地，变桨驱动装置25包括伺服电机251和彼此啮合的蜗轮252和蜗杆253，伺服电机251固定连接在连接组件24上，蜗杆253与伺服电机251固定连接以由伺服电机251驱动其转动，蜗轮252与辅翼23固定连接。具体地，如图7中所示，变桨驱动装置25设于第二桁架242内，伺服电机251固定连接在第二桁架242内的腹板上，蜗轮252与第一辅翼分段233下端的连接转轴235和第二辅翼分段234上端的连接转轴235固定连接。在伺服电机251供电后，蜗杆253可以按照控制指令实现不同速度和方向的旋转运动，蜗杆253的旋转运动通过蜗轮252传递给与蜗轮252相连的连接转轴235，从而驱动辅翼23转动，由此实现由伺服电机251控制的辅翼23旋转变桨。变桨驱动装置25采用的是蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构传动比大，不需要过大功率的电机就可以带动蜗轮252高速旋转；蜗轮蜗杆机构具有自锁功能，辅翼23仅可以在变桨驱动装置25的驱动下旋转变桨，而不能实现自动旋转变桨，由此可以提高辅翼23变桨过程的可靠性。

可选地，蜗轮252与第一辅翼分段233下端的连接转轴235通过花键固定连接；蜗轮252与第二辅翼分段234上端的连接转轴235通过花键固定连接。连接结构简单，且连接稳定性高。通过这种设计，保证了第一辅翼分段233和第二辅翼分段234与蜗轮252之间连接的强度和可靠性。同时，蜗轮252的扭矩可以通过连接转轴235有效传递给辅翼23，从而实现带动辅翼23实现旋转动作。当然，本申请并不限于此，例如蜗轮252与第一辅翼分段233下端的连接转轴235还可以通过法兰盘相连，蜗轮252与第二辅翼分段234上端的连接转轴235也可以通过法兰盘相连。

变桨驱动装置25采用上述的蜗轮蜗杆机构，以及辅翼23通过上述的角接触球轴承与第一桁架241、第二桁架242和第三桁架243转动连接，使得风机100变桨过程具有传动平稳、无噪音、变桨角准确、响应快的特点。

在本发明的一个可选实施例中，第一桁架241、第二桁架242和第三桁架243的横截面均自靠近风轮轴21的一端至靠近主翼22的一端由圆形逐渐过渡至具有升力的翼型。图8中示意的是第二桁架242的结构，可以理解地，第一桁架241和第三桁架243的结构与第二桁架242的结构类似，本申请不再单独给出示意图。这种设计的优点在于：第一桁架241、第二桁架242和第三桁架243与风轮轴21的连接端为圆形，从而方便安装定位，例如可以通过法兰盘相连。第一桁架241、第二桁架242和第三桁架243与风轮轴21连接部位承受主翼22、辅翼23、变桨驱动装置25及桁架本身的负载，圆形截面拥有更好的强度；第一桁架241、第二桁架242和第三桁架243的靠近主翼22一侧的受力较小，采用具有升力特性的翼型桁架一方面满足结构强度和刚度要求的同时减轻了自重，另一方面可利用风轮组件2旋转时桁架产生的升力减轻桁架与风轮轴21连接端负载。

如图1中所示，风轮轴21包括轴体211和固定连接在轴体211上的轮毂212，主翼22通过连接组件24与轮毂212相连，即上文中所述的连接组件24(第一桁架241、第二桁架242和第三桁架243)均连接在轮毂212上。

在本发明的一个实施例中，连接组件24和风轮轴21之间设有拉索26，如图1中所示，第一桁架241和风轮轴21之间、第二桁架242和风轮轴21之间、第三桁架243和风轮轴21之间均设有拉索26，拉索26的一端与连接组件24相连，拉索26的另一端与风轮轴21相连，如图1中拉索26的另一端与轮毂212相连，轮毂212上可以设置挂耳结构，拉索26通过挂耳结构与轮毂212相连。通过在连接组件24和风轮轴21之间设置拉索26，拉索26可以分担连接组件24承受的载荷。

在本发明的一个实施例中，风轮轴21的顶部设有照明装置3和/或避雷装置4。例如图1中所示，风轮轴21的顶部设有照明装置3和避雷装置4，照明装置3和避雷装置4分别用于提供光线不足时的应急照明和雷电保护。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，其特征在于，包括：

基座；

塔架，所述塔架沿竖向延伸且所述塔架的底端与所述基座固定连接；

风轮组件，所述风轮组件设于所述塔架的顶端，所述风轮组件包括：

风轮轴，所述风轮轴沿竖向延伸，所述风轮轴与发电机的主轴固定连接；

多个主翼，每个所述主翼均沿竖向延伸，多个所述主翼环绕所述风轮轴的周向均匀间隔开分布，每个所述主翼均通过连接组件与所述风轮轴固定相连；

多个辅翼，每个所述辅翼均沿竖向延伸，多个所述辅翼环绕所述风轮轴的周向均匀间隔开分布，且多个所述辅翼一一对应地设于多个所述主翼的邻近所述风轮轴的一侧，所述辅翼绕竖向轴线在第一位置和第二位置之间可转动地连接于所述连接组件上，在所述第一位置时，所述主翼与与其对应的所述辅翼间隔开，且所述主翼的弦线与所述辅翼的弦线平行，所述主翼的前缘和所述辅翼的前缘朝向一致，所述主翼的后缘和所述辅翼的后缘朝向一致，在所述第二位置时，所述主翼的前缘与与其对应的所述辅翼的后缘接触或邻接，所述主翼的后缘与所述辅翼的前缘彼此远离，所述主翼的弦线与所述辅翼的弦线构成“V”型状；

多个变桨驱动装置，多个所述变桨驱动装置与多个所述辅翼一一对应相连，用于驱动所述辅翼在所述第一位置和所述第二位置之间转动；

其中，多个所述主翼的横截面均呈翼型，多个所述辅翼的横截面均呈翼型。

2.根据权利要求1所述的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，其特征在于，在所述第二位置时，所述主翼的弦线与所述辅翼的弦线之间的夹角的范围为45°～80°。

3.根据权利要求1所述的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，其特征在于，所述辅翼的展向长度与所述主翼的展向长度之比的范围为0.4～0.8。

4.根据权利要求1所述的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，其特征在于，所述辅翼的弦长与所述主翼的弦长之比的范围为0.4～0.8。

5.根据权利要求1所述的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，其特征在于，每个所述连接组件均包括沿水平方向延伸且在上下方向上间隔开的第一桁架、第二桁架和第三桁架，所述第一桁架、所述第二桁架和所述第三桁架的一端与相应的所述主翼固定连接，所述第一桁架、所述第二桁架和所述第三桁架的另一端与所述风轮轴固定连接，每个所述辅翼均包括第一辅翼分段和第二辅翼分段，所述第一辅翼分段可转动地设于所述第一桁架和所述第二桁架之间，所述第二辅翼分段可转动地设于所述第二桁架和所述第三桁架之间。

6.根据权利要求5所述的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，其特征在于，所述第一辅翼分段的上下两端以及所述第二辅翼分段的上下两端均设有连接转轴，所述第一辅翼分段上端的连接转轴伸入所述第一桁架内并与所述第一桁架转动连接，所述第一辅翼分段的下端的连接转轴伸入所述第二桁架内并与第二桁架转动连接，所述第二辅翼分段的上端的连接转轴伸入所述第二桁架内并与所述第二桁架转动连接，所述第二辅翼分段的下端的连接转轴伸入所述第三桁架内并与所述第三桁架转动连接，所述变桨驱动装置设于所述第二桁架内，所述第一辅翼分段的下端的连接转轴和所述第二辅翼分段的上端的连接转轴均与所述变桨驱动装置相连，所述第一辅翼分段和所述第二辅翼分段由所述变桨驱动装置驱动同步转动。

7.根据权利要求1所述的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，其特征在于，所述变桨驱动装置包括：

伺服电机，所述伺服电机固定连接在所述连接组件上；

彼此啮合的蜗轮和蜗杆，所述蜗杆与所述伺服电机固定连接以由所述伺服电机驱动其转动，所述蜗轮与所述辅翼固定连接。

8.根据权利要求5所述的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，其特征在于，所述第一桁架、所述第二桁架和所述第三桁架的横截面均自靠近所述风轮轴的一端至靠近所述主翼的一端由圆形逐渐过渡至具有升力的翼型。

9.根据权利要求1所述的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，其特征在于，所述连接组件和所述风轮轴之间设有拉索。

10.根据权利要求1所述的辅翼变桨且可自启动的大型达里厄风机，其特征在于，所述风轮轴的顶部设有照明装置和/或避雷装置。

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