CN111173673A - 风力发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机，风力发电机为向前折叠的斜轴变桨型下风向水平轴风力发电机，包括风轮和折叠角控制组件，风轮套固在水平轴的一端上，风轮包括轮毂和多个倾斜折叠叶片，多个倾斜折叠叶片的根部分别与轮毂倾斜铰接；折叠角控制组件与风轮相连，用于同时控制多个倾斜折叠叶片的折叠角，一方面用于改变倾斜折叠叶片的攻角来调节风力发电机的功率，另一方面用于使得当风力发电机在低于额定风速、处于额定风速以及高于额定风速的工况下，多个倾斜折叠叶片所受的合力分别大致沿着各自倾斜折叠叶片的展向。本发明的风力发电机大大地改善倾斜折叠叶片的受力性能，提高了倾斜折叠叶片的使用寿命，输出功率稳定，调节控制方便，结构简单可靠。

Description

风力发电机

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种风力发电机。

背景技术

风能作为一种清洁能源，近数十年来在我国得到了大规模的利用。在过去的四十年间，风力发电机的单机容量增长了约40倍，而且有望在下一个十年突破10MW或20MW。随着风轮尺寸的不断增加，大型风力发电机也面临许多技术上的问题。叶片在风电机组各部件成本中位居第二，降低叶片质量不仅可以直接带来经济效益，还可以间接使得其他部件(塔筒、偏航系统等)的质量和成本降低。实现叶片轻量化成为当前的研究热点。现有的大型风电机组在高于额定风速的工况下大多采用叶片自旋转变桨的方式调节功率，通过该方式进行功率调节的叶片为悬臂梁结构，整个叶片需要承受空气动力载荷引起的巨大弯矩所产生的应力，这对叶片的设计和制造提出了较大的挑战，而且对于传统上风向布置的风电机组而言，叶片需要有足够的刚度以避免叶片和塔架相撞。因此，在不改变传统叶片的悬臂梁结构的情况下，很难对大型风电机组的叶片进行减重设计。

“单转子方式的水平-垂直轴联合型风力发电机系统”(授权公告号CN100338359C)给出了一种在风载推力作用下的叶片倾倒的被动调节功率的方式，它为下风向布置，叶片仅在风速较大时，在较大的推力作用下因弹簧拉杆运动产生倾倒而使得叶片的扫风面积发生变化，进而可以吸收较少的风能，但这时的叶片几乎无攻角变化，其功率调节的效果非常有限，也不能做到在任意状况下的主动控制。

“一种基于倾斜折叠叶片的前端支撑可调变桨装置”(申请号CN201510917639.0)提出了一种应用于大中型风机的可调变桨装置，该装置通过支撑拉杆的直线运动来驱动倾斜铰接叶片发生面外的倾动，从而改变叶片迎风的相对攻角，起到变桨的作用。由于叶片为铰接支撑，叶片根部不承受弯矩，大大改善了叶片根部的受力状态。但是由于风轮采用上风向布置，且在高风速情况下叶片向迎风方向折叠，不利于整个叶片的受力。

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风力发电机，不但大大地改善倾斜折叠叶片的受力性能，提高了倾斜折叠叶片的使用寿命，同时，输出功率稳定，调节控制方便，结构简单可靠。

根据本发明实施例的风力发电机，所述风力发电机为向前折叠的斜轴变桨型下风向水平轴风力发电机，包括：

风轮，所述风轮套固在水平轴的一端上，所述风轮包括轮毂和多个倾斜折叠叶片，多个所述倾斜折叠叶片的根部分别与所述轮毂倾斜铰接，以使所述倾斜折叠叶片可绕所述倾斜铰接的倾斜铰接轴线转动；

折叠角控制组件，所述折叠角控制组件与所述风轮相连，用于同时控制多个所述倾斜折叠叶片的折叠角，一方面用于改变所述倾斜折叠叶片的攻角来调节所述风力发电机的功率，另一方面用于使得当所述风力发电机在低于额定风速、处于额定风速以及高于额定风速的工况下，多个所述倾斜折叠叶片所受的合力分别大致沿着各自所述倾斜折叠叶片的展向，从而使得多个所述倾斜折叠叶片均承受拉伸载荷。

根据本发明实施例的风力发电机，在工作时，倾斜折叠叶片受到离心力、重力和风推力的合力的作用，当风力发电机在低于额定风速和处于额定风速的工况下，多个倾斜折叠叶片均保持初始折叠角运行，以使多个倾斜折叠叶片所受的合力分别大致沿着各自倾斜折叠叶片的展向，从而使得多个倾斜折叠叶片均承受拉伸载荷，大大地改善倾斜折叠叶片的受力性能；当风力发电机处于高于额定风速的工况下，通过折叠角控制组件同时控制多个倾斜折叠叶片的折叠角，即通过折叠角控制组件将多个倾斜折叠叶片绕倾斜铰接的倾斜铰接轴线逆着来流风向转动至适宜位置，以使得多个倾斜折叠叶片所受的合力分别大致沿着各自倾斜折叠叶片的展向，大大地改善倾斜折叠叶片的受力性能，同时，在高于额定风速时通过调节倾斜折叠叶片的折叠角来调节倾斜折叠叶片相对于来流的迎风攻角以控制风轮的功率与转速。综上，本发明实施例的风力发电机不但大大地改善倾斜折叠叶片的受力性能，提高了倾斜折叠叶片的使用寿命，同时，输出功率稳定，调节控制方便，结构简单可靠。根据本发明的一个实施例，多个所述倾斜折叠叶片的根部分别通过倾斜铰接组件与所述轮毂倾斜铰接。

根据本发明进一步的实施例，所述倾斜铰接组件包括合页和多个紧固件，所述合页中的一个页片通过多个所述紧固件中的一部分所述紧固件固定在所述倾斜折叠叶片上，所述合页中的另一个页片通过多个所述紧固件中的其余部分所述紧固件固定在所述轮毂上。

根据本发明的一个实施例，所述倾斜铰接轴线与所述倾斜折叠叶片的叶片弦线之间的夹角为50°～70°。

根据本发明的一些实施例，所述折叠角控制组件控制多个所述倾斜折叠叶片的折叠角所采取的方式为：

当所述风力发电机处于额定风速以及低于额定风速的工况下，多个所述倾斜折叠叶片均保持初始折叠角运行；

当所述风力发电机处于高于额定风速的工况下，所述折叠角控制组件启动并同时控制多个所述倾斜折叠叶片向前折叠。

根据本发明的一个实施例，所述倾斜折叠叶片的旋转面相对于铅直面的夹角为锥角；

当所述风力发电机处于额定风速以及低于额定风速的工况下，多个所述倾斜折叠叶片均保持初始折叠角运行，此时，多个所述倾斜折叠叶片的锥角为初始锥角；

当所述风力发电机处于高于额定风速的工况下，所述折叠角控制组件启动并同时控制多个所述倾斜折叠叶片向前折叠，此时，多个所述倾斜折叠叶片的锥角相对于所述初始锥角变小。

根据本发明的一个实施例，所述折叠角控制组件包括折叠角调节组件和多个支撑连接组件，所述折叠角调节组件设置在所述风轮的后侧且与所述轮毂相连；多个所述支撑连接组件的一端分别一一对应地与多个所述倾斜折叠叶片的根部相连，多个所述支撑连接组件的另一端分别与所述折叠调节组件相连；

当所述风力发电机处于高于额定风速的工况下，所述折叠调节组件同时驱动多个所述支撑连接组件以使多个所述倾斜折叠叶片向前折叠。

根据本发明进一步的实施例，所述折叠角调节组件包括支撑轴、空心丝杠、丝杠外套筒滑块、第一齿轮、第二齿轮和电机；其中，所述支撑轴固定在所述轮毂的后侧与所述水平轴同轴线；所述空心丝杠可转动地套设支撑在所述支撑轴上；所述丝杠外套筒滑块套设在所述空心丝杠上且与所述空心丝杠螺纹配合，以使所述丝杠外套筒滑块可沿前后方向移动；所述丝杠外套筒滑块还与所述支撑连接组件的另一端相连，以当所述丝杠外套筒滑块沿前后方向移动时带动所述支撑连接组件，从而使得所述倾斜折叠叶片可绕所述倾斜铰接轴线转动；所述第一齿轮固定在所述空心丝杠的一端且临近于所述轮毂；所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；所述电机与所述第二齿轮相连；当所述风力发电机处于高于额定风速的工况下，所述电机启动，所述电机带动所述第二齿轮、所述第二齿轮及所述空心丝杠转动，使得所述丝杠外套筒滑块向前移动，从而使得所述支撑连接组件带动所述倾斜折叠叶片向前折叠。

根据本发明再进一步的实施例，所述支撑连接组件包括支撑连杆、固定在所述倾斜折叠叶片的根部上的叶片连接支座和固定在所述丝杠外套筒滑块上的滑块连接支座，所述支撑连杆的一端通过万向节联轴器与所述叶片连接支座相连，所述支撑连杆的另一端与所述滑块连接支座之间采用球铰接。

根据本发明的一个实施例，还包括塔架，所述塔架采用桁架式结构，相对于来流风向位于所述风轮的前方。

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为本发明实施例的风力发电机的结构示意图。

图2为本发明实施例的风力发电机的倾斜铰接组件的结构示意图。

图3为本发明实施例的风力发电机的折叠角控制组件的结构示意图。

图4为本发明实施例的风力发电机在不同风速工况下的折叠角变化示意图。

附图标记：

风力发电机1000

水平轴1

风轮2轮毂21倾斜折叠叶片22叶片弦线221

折叠角控制组件3

折叠角调节组件31

支撑轴311 空心丝杠312 前轴承313 后轴承314 丝杠外套筒滑块315

第一齿轮316 第二齿轮317 电机318 连接法兰319 法兰本体31901

环柱31902 法兰螺栓3110 滑块导轨3111 电机支架3112 连接螺栓3113

支撑连接组件32

支撑连杆321 叶片连接支座322 滑块连接支座323 万向节联轴器324

倾斜铰接组件4 倾斜铰接轴线41 合页42 紧固件43

塔架5

机舱6

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。

下面结合图1至图4来描述根据本发明实施例的风力发电机1000。

如图1至图4所示，根据本发明实施例的风力发电机1000，风力发电机1000为向前折叠的斜轴变桨型下风向水平轴风力发电机1000，包括风轮2和折叠角控制组件3，风轮2套固在水平轴1的一端上，例如图1所示，风轮2套固在水平轴1的后端上，风轮2包括轮毂21和多个倾斜折叠叶片22，多个倾斜折叠叶片22的根部分别与轮毂21倾斜铰接，以使倾斜折叠叶片22可绕倾斜铰接的倾斜铰接轴线41转动；折叠角控制组件3与风轮2相连，用于同时控制多个倾斜折叠叶片22的折叠角，一方面用于改变倾斜折叠叶片22的攻角来调节风力发电机1000的功率，另一方面用于使得当风力发电机1000在低于额定风速、处于额定风速以及高于额定风速的工况下，多个倾斜折叠叶片22所受的合力F分别大致沿着各自倾斜折叠叶片22的展向，从而使得多个倾斜折叠叶片22均承受拉伸载荷。需要说明的是，倾斜折叠叶片22的折叠角为在未折叠状态位置与折叠状态位置之间的夹角。

根据本发明实施例的风力发电机1000，在工作时，如图1和图4所示，倾斜折叠叶片22受到离心力C、重力G和风推力T的合力F的作用，当风力发电机1000在低于额定风速和处于额定风速的工况下，多个倾斜折叠叶片22均保持初始折叠角运行，以使多个倾斜折叠叶片22所受的合力F分别大致沿着各自倾斜折叠叶片22的展向，从而使得多个倾斜折叠叶片22均承受拉伸载荷，大大地改善倾斜折叠叶片22的受力性能；当风力发电机1000处于高于额定风速的工况下，通过折叠角控制组件3同时控制多个倾斜折叠叶片22的折叠角，即通过折叠角控制组件3将多个倾斜折叠叶片22绕倾斜铰接的倾斜铰接轴线41逆着来流风向转动至适宜位置，以使得多个倾斜折叠叶片22所受的合力F分别大致沿着各自倾斜折叠叶片22的展向，大大地改善倾斜折叠叶片22的受力性能，同时，在高于额定风速时通过调节倾斜折叠叶片22的折叠角来调节倾斜折叠叶片22相对于来流的迎风攻角以控制风轮2的功率与转速。综上，本发明实施例的风力发电机1000不但大大地改善倾斜折叠叶片22的受力性能，提高了倾斜折叠叶片22的使用寿命，同时，输出功率稳定，调节控制方便，结构简单可靠。

根据本发明的一个实施例，多个倾斜折叠叶片22的根部分别通过倾斜铰接组件4与轮毂21倾斜铰接，也就是说，通过倾斜铰接组件4将倾斜折叠叶片22与轮毂21转动相连，实现倾斜折叠叶片22相对于轮毂21可折叠。

根据本发明进一步的实施例，倾斜铰接组件4包括合页42和多个紧固件43，合页42中的一个页片通过多个紧固件43中的一部分紧固件43固定在倾斜折叠叶片22上，合页42中的另一个页片通过多个紧固件43中的其余部分紧固件43固定在轮毂21上。可以理解的是，多个倾斜折叠叶片22的根部分别通过合页42和多个紧固件43与轮毂21倾斜铰接，结构简单。

可选的，紧固件43可以为螺栓。

根据本发明的一个实施例，倾斜铰接轴线41与倾斜折叠叶片22的叶片弦线221之间的夹角γ为50°～70°。例如，在实际应用中，倾斜铰接轴线41与倾斜折叠叶片22的叶片弦线221之间的夹角γ可以为50°、60°或70°等角度，这样可以使得倾斜折叠叶片22在工作过程中变桨范围大，变桨更加明显。

根据本发明的一些实施例，折叠角控制组件3控制多个倾斜折叠叶片22的折叠角所采取的方式为：当风力发电机1000处于额定风速以及低于额定风速的工况下，多个倾斜折叠叶片22均保持初始折叠角运行，以使多个倾斜折叠叶片22所受的合力F分别大致沿着各自倾斜折叠叶片22的展向，从而使得多个倾斜折叠叶片22均承受拉伸载荷，大大地改善多个倾斜折叠叶片22的受力性能；

当风力发电机1000处于高于额定风速的工况下，折叠角控制组件3启动并同时控制多个倾斜折叠叶片22向前折叠即逆着来流风向折叠，使得多个倾斜折叠叶面的迎风攻角改变，从而调节了风轮2的功率与转速，保证风力发电机1000输出的功率稳定，多个倾斜折叠叶片22通过折叠角控制组件3向前折叠，以保证多个倾斜折叠叶片22所受的合力F分别大致沿着各自倾斜折叠叶片22的展向，从而使得多个倾斜折叠叶片22均承受拉伸载荷，从而大大地改善了多个倾斜折叠叶片22的受力性能，提高了倾斜折叠叶片22的使用寿命，同时，在高于额定风速时通过调节倾斜折叠叶片22的折叠角来调节倾斜折叠叶片22相对于来流的迎风攻角以控制风轮2的功率与转速，使得本发明实施例的风力发电机1000的输出功率保持稳定状态。

优选的，倾斜折叠叶片22的初始折叠角的大小为25°～40°。例如，可以为25°、30°或40°等角度，这样，本发明实施例的风力发电机1000工作时，可以使得倾斜折叠叶片22在未折叠状态至初始折叠角的折叠状态之间的夹角范围内变化，使得倾斜折叠叶片22的折叠角变化范围大，由此，可以满足各种工况状态下折叠角变化的要求。

如图4所示，根据本发明的一个实施例，倾斜折叠叶片22的旋转面相对于铅直面的夹角为锥角θ；当风力发电机1000处于额定风速以及低于额定风速的工况下，多个倾斜折叠叶片22均保持初始折叠角运行，此时，多个倾斜折叠叶片22的锥角θ为初始锥角θ。可以理解的是，当风力发电机1000处于额定风速以及低于额定风速的工况下，即多个倾斜折叠叶片22均保持初始锥角θ运行时，多个倾斜折叠叶片22所受的合力F分别大致沿着各自倾斜折叠叶片22的展向，从而使得多个倾斜折叠叶片22均承受拉伸载荷，大大地改善多个倾斜折叠叶片22的受力状态；当风力发电机1000处于高于额定风速的工况下，折叠角控制组件3启动并同时控制多个倾斜折叠叶片22向前折叠，此时，多个倾斜折叠叶片22的锥角θ相对于初始锥角θ变小，可以理解的是，当风力发电机1000处于高于额定风速的工况时，通过改变多个倾斜折叠叶片22的锥角θ来调节风轮2的功率与转速，保证风力发电机1000输出的功率稳定，多个倾斜折叠叶片22通过折叠角控制组件3向前折叠，以保证多个倾斜折叠叶片22所受的合力F分别大致沿着各自倾斜折叠叶片22的展向，从而使得多个倾斜折叠叶片22均承受拉伸载荷，由此，通过改变多个倾斜折叠叶片22的锥角θ，能够大大地改善了多个倾斜折叠叶片22的受力性能，提高了倾斜折叠叶片22的使用寿命，同时，在高于额定风速时通过调节倾斜折叠叶片22的折叠角来调节倾斜折叠叶片22相对于来流的迎风攻角以控制风轮2的功率与转速，使得本发明实施例的风力发电机1000的输出功率保持稳定状态。

根据本发明的一个实施例，折叠角控制组件3包括折叠角调节组件31和多个支撑连接组件32，折叠角调节组件31设置在风轮2的后侧且与轮毂21相连；多个支撑连接组件32的一端分别一一对应地与多个倾斜折叠叶片22的根部相连，多个支撑连接组件32的另一端分别与折叠调节组件相连；当风力发电机1000处于高于额定风速的工况下，折叠调节组件同时驱动多个支撑连接组件32以使多个倾斜折叠叶片22向前折叠，从而，一方面改变了倾斜折叠叶片22的攻角来调节本发明实施例的风力发电机1000的功率，以使本发明实施例的风力发电机1000的功率保持稳定状态，另一方面使得当本发明实施例的风力发电机1000在高于额定风速的工况下，多个倾斜折叠叶片22所受的合力F仍然分别大致沿着各自倾斜折叠叶片22的展向，从而使得多个倾斜折叠叶片22均承受拉伸载荷，大大地改善了多个倾斜折叠叶片22的受力性能，再一方面，折叠角控制组件3结构简单可靠，调节方便。

根据本发明进一步的实施例，折叠角调节组件31包括支撑轴311、空心丝杠312、丝杠外套筒滑块315、第一齿轮316、第二齿轮317和电机318；其中，支撑轴311固定在轮毂21的后侧与水平轴1同轴线；空心丝杠312可转动地套设支撑在支撑轴311上，如图3所示，空心丝杠312的前端和后端分别通过前轴承313和后轴承314支撑安装在支撑轴311上；丝杠外套筒滑块315套设在空心丝杠312上且与空心丝杠312螺纹配合，以使丝杠外套筒滑块315可沿前后方向移动；丝杠外套筒滑块315还与支撑连接组件32的另一端相连，以当丝杠外套筒滑块315沿前后方向移动时带动支撑连接组件32，从而使得倾斜折叠叶片22可绕倾斜铰接轴线41转动；第一齿轮316固定在空心丝杠312的一端且临近于轮毂21；第二齿轮317与第一齿轮316啮合；电机318与第二齿轮317相连；当风力发电机1000处于高于额定风速的工况下，电机318启动，电机318带动第二齿轮317、第一齿轮316及空心丝杠312转动，使得丝杠外套筒滑块315向前直线移动，从而通过支撑连接组件32带动倾斜折叠叶片22向前折叠，从而，一方面改变了倾斜折叠叶片22的攻角来调节本发明实施例的风力发电机1000的功率，以使本发明实施例的风力发电机1000的功率保持稳定状态，另一方面使得当本发明实施例的风力发电机1000在高于额定风速的工况下，多个倾斜折叠叶片22所受的合力F仍然分别大致沿着各自倾斜折叠叶片22的展向，从而使得多个倾斜折叠叶片22均承受拉伸载荷，大大地改善了多个倾斜折叠叶片22的受力性能，再一方面，折叠角调节组件31结构简单可靠，调节方便。

需要说明的是，当风力发电机1000处于高于额定风速的工况下且当风速不断增大时，倾斜折叠叶片22由初始折叠角状态不断向前折叠，倾斜折叠叶片22的折叠角逐渐变小，锥角θ也逐渐变小，锥角θ最小可接近于零，即倾斜折叠叶片22处于近切出状态(如图4d所示)。当风力发电机1000处于高于额定风速的工况下且当风速不断变小至额定风速时，倾斜折叠叶片22不断向后折叠，倾斜折叠叶片22的折叠角逐渐变大直至倾斜折叠叶片22处于初始折叠角状态，锥角θ也逐渐变大至初始锥角θ。

可选的，支撑轴311可以通过连接法兰319固定在轮毂21上。具体地，连接法兰319包括法兰本体31901和一体成型在法兰本体31901一侧面上的环柱31902，法兰本体31901的另一侧面与轮毂21配合，法兰本体31901通过法兰螺栓3110紧固在轮毂21上，而支撑轴311的一端嵌套在环柱31902内，并通过支撑轴311连接螺栓3113固定。

可选的，折叠角调节组件31还包括滑块导轨3111，滑块导轨3111与支撑轴311平行设置且固定在连接法兰319的法兰本体31901上，丝杠外套筒滑块315与滑块导轨3111滑动接触并且可沿滑块导轨3111前后滑动，在丝杠外套筒滑块315移动过程中，通过滑块导轨3111可以为丝杠外套筒滑块315提供导向作用，有利于精准控制倾斜折叠叶片22的折叠角。

可选的，折叠角调节组件31还包括电机支架3112，电机支架3112固定在法兰本体31901一侧面上，可以方便的将电机318放置在电机支架3112上，结构紧凑合理。

根据本发明再进一步的实施例，支撑连接组件32包括支撑连杆321、固定在倾斜折叠叶片22的根部上的叶片连接支座322和固定在丝杠外套筒滑块315上的滑块连接支座323，支撑连杆321的一端通过万向节联轴器324与叶片连接支座322相连，支撑连杆321的另一端与滑块连接支座323之间采用球铰接。可以理解的是，当丝杠外套筒滑块315移动时，滑块连接支座323随着丝杠外套筒滑块315移动，从而带动支撑连杆321移动，由此，可以方便的控制倾斜铰接叶片向前或向后转动，结构简单，调节控制方便。

根据本发明的一个实施例，还包括塔架5，塔架5采用桁架式结构，相对于来流风向位于风轮2的前方。可以理解的是，桁架式结构可以降低塔架5对下方向风轮2气动性能的影响，保证风力发电机1000正常工作。

根据本发明的一个实施例，风力发电机1000还包括机舱6，机舱6固定在塔架5的上端，水平轴1的前端伸入机舱6内且后端伸出机舱6外，水平轴1可转动地支撑在机舱6上。

下面将通过一个具体实施例的方式对本发明进行详细描述，具体包括：

如图4a和4b所示，在低于额定风速和额定风速的工况下，风机的倾斜折叠叶片22保持初始折叠角度绕水平轴1旋转，保证多个倾斜折叠叶片22所受离心力C、重力G、风推力T的合力F尽可能分别大致沿着各自倾斜折叠叶片22展向，使倾斜折叠叶片22承受拉伸载荷，大大地改善倾斜折叠叶片22的受力性能；如图4c所示，在高于额定风速的工况下，需要调节倾斜折叠叶片22相对于来流的攻角以控制风轮2功率和转速，此时，启动电机318带动第二齿轮317旋转，并驱动第一齿轮316使得空心丝杠312旋转，进而带动丝杠外套筒滑块315向前作直线运动，通过支撑连接组件32拉动倾斜折叠叶片22向前折叠，由于叶片的根部通过倾斜铰接组件4与轮毂21相连，并且存在一个铰接轴的倾斜角度，当它向前折叠时，叶片必然发生面外的倾动，从而改变倾斜折叠叶片22相对于来流的攻角，起到变桨的作用；此外，由于倾斜折叠叶片22所受风推力T随着变桨作用逐渐减小，而倾斜折叠叶片22向前折叠必然导致叶片锥角θ减小，所以倾斜折叠叶片22所受合力F仍将沿叶片展向，倾斜折叠叶片22仍承受拉伸载荷。因此，通过空心丝杠312的正向或反向旋转，可以使得丝杠外套筒滑块315向前或向后作直线运动，进而使得倾斜折叠叶片22向前折叠或向后折叠来调节叶片攻角以及叶片锥角θ的变化。而且由于塔架5采用桁架式结构，可以有效降低塔架5对下风向风轮2气动性能的影响。该实施例中，倾斜折叠叶片22承受拉伸载荷，大大的改善了全叶片的受力状态，从而实现减重设计。基于倾斜折叠叶片22变桨原理，通过风轮2的下风向布置以及在额定风速以下保持初始折叠角运行，可以便捷地实现调节功率、改善全叶片受力状态两大目标。

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)

1.一种风力发电机，其特征在于，所述风力发电机为向前折叠的斜轴变桨型下风向水平轴风力发电机，包括：

风轮，所述风轮套固在水平轴的一端上，所述风轮包括轮毂和多个倾斜折叠叶片，多个所述倾斜折叠叶片的根部分别与所述轮毂倾斜铰接，以使所述倾斜折叠叶片可绕所述倾斜铰接的倾斜铰接轴线转动；

折叠角控制组件，所述折叠角控制组件与所述风轮相连，用于同时控制多个所述倾斜折叠叶片的折叠角，一方面用于改变所述倾斜折叠叶片的攻角来调节所述风力发电机的功率，另一方面用于使得当所述风力发电机在低于额定风速、处于额定风速以及高于额定风速的工况下，多个所述倾斜折叠叶片所受的合力分别大致沿着各自所述倾斜折叠叶片的展向，从而使得多个所述倾斜折叠叶片均承受拉伸载荷。

2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，多个所述倾斜折叠叶片的根部分别通过倾斜铰接组件与所述轮毂倾斜铰接。

3.根据权利要求2所述的风力发电机，其特征在于，所述倾斜铰接组件包括合页和多个紧固件，所述合页中的一个页片通过多个所述紧固件中的一部分所述紧固件固定在所述倾斜折叠叶片上，所述合页中的另一个页片通过多个所述紧固件中的其余部分所述紧固件固定在所述轮毂上。

4.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述倾斜铰接轴线与所述倾斜折叠叶片的叶片弦线之间的夹角为50°～70°。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的风力发电机，其特征在于，所述折叠角控制组件控制多个所述倾斜折叠叶片的折叠角所采取的方式为：

当所述风力发电机处于额定风速以及低于额定风速的工况下，多个所述倾斜折叠叶片均保持初始折叠角运行；

当所述风力发电机处于高于额定风速的工况下，所述折叠角控制组件启动并同时控制多个所述倾斜折叠叶片向前折叠。

6.根据权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，所述倾斜折叠叶片的旋转面相对于铅直面的夹角为锥角；

当所述风力发电机处于额定风速以及低于额定风速的工况下，多个所述倾斜折叠叶片均保持初始折叠角运行，此时，多个所述倾斜折叠叶片的锥角为初始锥角；

当所述风力发电机处于高于额定风速的工况下，所述折叠角控制组件启动并同时控制多个所述倾斜折叠叶片向前折叠，此时，多个所述倾斜折叠叶片的锥角相对于所述初始锥角变小。

7.根据权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，所述折叠角控制组件包括折叠角调节组件和多个支撑连接组件，所述折叠角调节组件设置在所述风轮的后侧且与所述轮毂相连；多个所述支撑连接组件的一端分别一一对应地与多个所述倾斜折叠叶片的根部相连，多个所述支撑连接组件的另一端分别与所述折叠调节组件相连；

当所述风力发电机处于高于额定风速的工况下，所述折叠调节组件同时驱动多个所述支撑连接组件以使多个所述倾斜折叠叶片向前折叠。

8.根据权利要求7所述的风力发电机，其特征在于，所述折叠角调节组件包括支撑轴、空心丝杠、丝杠外套筒滑块、第一齿轮、第二齿轮和电机；其中，所述支撑轴固定在所述轮毂的后侧与所述水平轴同轴线；所述空心丝杠可转动地套设支撑在所述支撑轴上；所述丝杠外套筒滑块套设在所述空心丝杠上且与所述空心丝杠螺纹配合，以使所述丝杠外套筒滑块可沿前后方向移动；所述丝杠外套筒滑块还与所述支撑连接组件的另一端相连，以当所述丝杠外套筒滑块沿前后方向移动时带动所述支撑连接组件，从而使得所述倾斜折叠叶片可绕所述倾斜铰接轴线转动；所述第一齿轮固定在所述空心丝杠的一端且临近于所述轮毂；所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合；所述电机与所述第二齿轮相连；当所述风力发电机处于高于额定风速的工况下，所述电机启动，所述电机带动所述第二齿轮、所述第二齿轮及所述空心丝杠转动，使得所述丝杠外套筒滑块向前移动，从而使得所述支撑连接组件带动所述倾斜折叠叶片向前折叠。

9.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于，所述支撑连接组件包括支撑连杆、固定在所述倾斜折叠叶片的根部上的叶片连接支座和固定在所述丝杠外套筒滑块上的滑块连接支座，所述支撑连杆的一端通过万向节联轴器与所述叶片连接支座相连，所述支撑连杆的另一端与所述滑块连接支座之间采用球铰接。

10.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，还包括塔架，所述塔架采用桁架式结构，相对于来流风向位于所述风轮的前方。

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