CN117189462B - 新型风力发电机 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种新型风力发电机，该风力发电机包括连接筒和能够安装在所述连接筒上的多个叶片，其中：每一叶片由多个分段组成，其中，每一分段包括：叶片轴、能够固定在叶片轴上的分段子叶片、用于与其他分段或所述连接筒连接的法兰盘以及用于稳定叶片轴的叶片碗和至少一根钢索，每一分段子叶片由多个分块组成；多个分块通过焊缝焊接的方式组合成一个分段子叶片。通过法兰盘连接每一分段，以及通过钢索稳定叶片轴和叶片，从而可以让风力发电机的运输更加便捷，进一步地，每一分段子叶片由多个分块组成，通过焊缝焊接的方式将多个分块组合成一个分段子叶片，从而可以使叶片做的更长、更宽，增加了叶片更多的捕风与发电能力。

Description

新型风力发电机

相关申请的交叉引用

本申请要求2023年2月17日提交的申请号为202310126949.5的中国专利申请的优先权，以上申请的全部内容均通过引用的方式被合并于此。

技术领域

本申请实施例涉及风力发电装备技术领域，特别涉及新型风力发电机。

背景技术

伴随着清洁能源的不断发展，越来越多的电力企业开始致力于研究风能发电，在风能发电中风力发电机是常用的设备。

风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。

水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴，此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载，另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。

对风力发电机而言，扇叶叶片是风力发电机上必不可少的配件，然而研究人员发现，现有技术中的风力发电机组叶片是一个整体，或即使部分叶片有分段也没有中间扶持支撑，这样的叶片结构极其容易从中间的任意部位断裂。

或即使有分段也没有横向分段的结构设计，叶片宽度通常尺寸较小，经过测量发现一般的风力发电机组的叶片宽度没有超过5米的。

对风力发电机而言，扇叶叶片是风力发电机上必不可少的配件，然而研究发现如果叶片可以做的更长、更宽，则可以增加了叶片更多的捕风与发电能力，确保风力资源可以得到高效的利用。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型风力发电机，所述风力发电机包括连接筒和能够安装在所述连接筒上的多个叶片，其中：每一叶片由多个分段组成，其中，所述每一分段包括：叶片轴、能够固定在所述叶片轴上的分段子叶片、用于与其他分段或连接筒连接的法兰盘以及用于稳定所述叶片轴的叶片碗和至少一根钢索，每一分段子叶片由多个分块组成；所述多个分块通过焊缝焊接的方式组合成一个分段子叶片，从而可以使叶片做的更长、更宽，增加了叶片更多的捕风与发电能力。

在某些优选的实施例中，所述叶片碗的根部设置有轴承座，所述轴承座通过轴承连接叶片轴，以使所述叶片轴能够转动，从而可以根据风力和风向实时转动叶片，增强叶片的捕风能力。

在某些优选的实施例中，所述叶片碗的边上固定有至少一个吊环，所述至少一个吊环用于连接所述至少一根钢索，所述至少一根钢索包括横拉钢索、前斜拉钢索和后斜拉钢索，从而可以让叶片更加稳定。

在某些优选的实施例中，所述横拉钢索包括左横拉钢索和右横拉钢索，所述左横拉钢索用于连接当前叶片的叶片轴与左侧相邻叶片的叶片轴，所述右横拉钢索用于连接当前叶片的叶片轴与右侧相邻叶片的叶片轴，所述当前叶片的叶片轴与左侧相邻叶片的叶片轴共用所述当前叶片的左横拉钢索，所述当前叶片的叶片轴与右侧相邻叶片的叶片轴共用所述当前叶片的右横拉钢索，从而可以让叶片更加稳定。

在某些优选的实施例中，所述前斜拉钢索用于连接当前叶片的叶片轴和所述连接筒，所述后斜拉钢索用于当前叶片的叶片轴和所述连接筒。

在某些优选的实施例中，所述叶片碗的边上固定有四个吊环，所述四个吊环两两对称分布在所述叶片碗的边上，所述四个吊环分别用于固定所述前斜拉钢索的一端、所述后斜拉钢索的一端以及左横拉钢索的一端和右横拉钢索的一端，所述左右两根横拉钢索的吊环分布在穿过所述叶片碗的圆心的第一直线上，所述前斜拉钢索的吊环和所述后斜拉钢索的吊环分布在穿过所述叶片碗的圆心的第二直线上，所述第一直线和所述第二直线的较小的夹角小于30度，从而可以让叶片更加稳以及让钢索不触碰到叶片。

在某些优选的实施例中，所述风力发电机还包括连接筒，所述连接筒包括前连接筒和后连接筒，所述前连接筒上设置有固定多根所述前斜拉钢索的另一端的多个前连接点，所述后连接筒上设置有固定多根所述后斜拉钢索的另一端的多个后连接点，从而可以让叶片更加稳以及让钢索不触碰到叶片。

在某些优选的实施例中，所述前斜拉钢索的连接点与所述前连接筒的圆心所在的第三直线，与所述前斜拉钢索在所述连接筒所在的平面的投影，形成的夹角不为0度，从而可以让叶片更加稳以及让钢索不触碰到叶片。

在某些优选的实施例中，所述前连接筒和所述后连接筒通过中连接筒连接，所述前连接筒上的连接点以及所述后连接筒上的连接点均距离所述中连接筒有一设定距离，从而可以让叶片更加稳以及让钢索不触碰到叶片。

在某些优选的实施例中，所述中连接筒上均匀设置有与所述叶片的数量相同的叶片法兰盘，所述叶片法兰盘用于配合最靠近所述连接筒的分段上的所述分段法兰盘将所述叶片固定在所述连接筒上，从而将叶片固定在连接筒上。

本申请涉及的风力发电机通过分段法兰盘连接每一分段，以及钢索稳定叶片轴和叶片，从而可以让风力发电机的运输更加便捷，进一步地，每一分段子叶片由多个分块组成，通过焊缝焊接的方式将多个分块组合成一个分段子叶片，从而可以使叶片做的更长、更宽，进而提高捕风能力，带动更多的转子转动并产生更多的电力，大大的提高风力发电机的发电效率，同时还能保障叶片的稳定性，确保风力资源可以得到更高效的利用。

附图说明

图1为本发明一实施方式的新型风力发电机的叶片分块示意图；

图2为本发明一实施方式的新型风力发电机的叶片横切面示意图；

图3为本发明一实施方式的新型风力发电机的叶片分段示意图；

图4为本发明一实施方式的新型风力发电机的叶片碗示意图；

图5为本发明一实施方式的新型风力发电机的连接筒示意图；

附图标记：分段100、分段子叶片110、分块111、叶片轴120、法兰盘130、叶片碗140、吊环141、轴承座141、横拉钢索150、前斜拉钢索160、后斜拉钢索170、连接筒200、前连接筒210、前连接点211、中连接筒220、后连接筒230、后连接点231。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请参考图1、图2、图3、图4和图5，其示出了风力发电机的叶片分块的一个示意图。其中，风力发电机包括多个叶片，每一个叶片都可以包括多个分段，叶片的数量例如为3片、6片、9片以及12片等，本申请在此没有限制。

风力发电机包括连接筒和能够安装在所述连接筒上的多个叶片，其中，每一叶片由多个分段100组成，叶片是用来捕获风并将风力传送到转子轴心，例如，现代600千瓦风力发电机上，每个叶片的测量长度大约为20米，而且被设计得很像飞机的机翼。而本申请的叶片可以是从首端到末端越来越大，其中，每一分段100包括：叶片轴120、能够固定在叶片轴120上的分段子叶片110、用于与其他分段100或连接筒200连接的法兰盘130以及用于稳定叶片轴120的叶片碗140和至少一根钢索，每一分段子叶片由多个分块111组成。由于本申请的改进点主要集中在风力发电机的连接筒和叶片上，因此其他必要部件未作详细说明。本领域技术人员可以理解，例如风力发电机的其他必要部件还可以包括电源装置和调节机构，电源装置与调节机构电连接，电源装置可以为调节机构供电，例如，风力发电机的结构主要由叶片、轮毂、主轴、控制器、齿轮箱、刹车装置、发电机、冷却系统、风速仪、风向标、偏航系统等组成。在一个具体示例中，叶片的叶片轴120可以使用钢管或D型型钢做纵梁，钢板做肋梁，叶片内填泡沫塑料外覆玻璃钢蒙皮的机构形式，叶片纵梁的钢管及D型型钢从叶根至叶尖的截面逐渐变小，以满足扭曲叶片的要求并减轻叶片重量。

在一个具体示例中，叶片可以包括三个分段，从远离连接筒至靠近连接筒的方向每一个分段的宽度是逐渐变小的，长度也可以逐渐变小，每一分段中的分段子叶片的形状可以呈梯形，本申请在此没有限制。例如叶片可以由第一分段100、第二分段100和第三分段100组成，当然也可以是其他数量的分段，例如也可以为2段或者更多段，本申请在此没有限制。每一分段设置有法兰盘130用于与其他分段或连接筒连接，例如，第一分段100首端的法兰盘130与连接筒200的法兰盘130固定连接，第一分段100的末端的法兰盘130与第二分段100首端的法兰盘130固定连接，第二分段100末端的法兰盘130与第三分段100首端的法兰盘130固定连接，两个法兰盘130连接时可以在两个法兰盘130之间加上法兰垫，最后用螺栓将两个法兰盘固定使其紧密结合起来，本申请在此没有限制。

在一具体示例中，叶片可以捕获风能并将风力传送到转子轴心，其中，叶片的翼型设计和结构形式可以直接影响机组的性能和功率；叶片材料的强度和刚度是决定风力发电机性能优劣的关键，叶片的品种，可以包括木制叶片及布蒙皮叶片、钢梁玻璃纤维蒙皮叶片、铝合金等弦长挤压成型叶片、玻璃钢复合叶片和碳纤维复合叶片等，本申请在此没有限制。

每一分段子叶片110可以由多个分块111通过焊缝焊接的方式组合，从而可以通过法兰盘130及螺栓连接和焊接将多个分块连接成一个分段子叶片并将多个分段连接成一整个叶片，进而可以增加叶片的长度和宽度，且便于运输。在一个具体示例中，本申请实施例分段子叶片的形状为梯形，本申请的方案可以将分段子叶片的大小做的更长更宽，例如最外侧的分段子叶片的高可以为60米，梯形的长边例如为9米，然后可以将该分段子叶片沿长边平均分成3段，每段3米，梯形的高平均分为3段，每段20米，将分段子叶片分成9块，便于运输。同理，越往里分段子叶片的尺寸逐渐缩小，也可以通过上述方式进行分块，在此不作赘述。以上示例仅用于说明本申请可以用于大型叶片，并不用于限定本申请方案具体能够使用的场景，本领域技术人员可以理解，其他叶片尺寸也可以使用本申请的方案进行制作，从而使得大型叶片的运输和安装更加便捷。

需要说明的是，本申请提供的风力发电机上的叶片可以分成多个分段100，每个分段100上的分段子叶片110又可以分成多个分块111，从而可以方便风力发电机的运输，进一步的，还可以增加叶片的长度和宽度，加强风力发电机的捕风与发电能力。

请继续参考图3和图4，在本实施例的一个实现方式中，每一分段100还设置有叶片碗140，叶片碗140的根部设置有轴承座142，轴承座142通过轴承连接叶片轴120，可以使得叶片轴120能够通过轴承在轴承座里自由转动，从而叶片可以根据风向改变迎风面，提高叶片的捕风能力。还能够让多个分段100之间实现转动，增加风力发电机的捕风能力和发电效率。例如，当风吹过叶片时，叶片受到风的作用，向前倾斜，由于叶片与叶片轴120的倾斜角度产生了变化，风力使得叶片带着叶片轴120一起转动，风力发电机叶片的旋转主要受到风向的影响，当风向改变时，叶片的位置和角度也会发生变化，叶片也会随之旋转，为确保叶片能够始终面向风的方向，轴承座142通过轴承连接叶片轴120，以使叶片轴120能够转动。

在一些可选的实施例中，叶片碗140的边上固定有至少一个吊环141，所述至少一个吊环141用于连接所述至少一根钢索，至少一根钢索包括横拉钢索150、前斜拉钢索160和后斜拉钢索170，横拉钢索150与相邻叶片的叶片碗140上的吊环141固定连接，用于叶片横向的稳定；前斜拉钢索160与后斜拉钢索170的一端连接在当前分段100的叶片碗140的吊环141，另一端连接在连接筒200上，从而可以提升叶片纵向的稳定。

在一些可选的实施例中，横拉钢索150包括左横拉钢索和右横拉钢索，左横拉钢索用于连接当前叶片的叶片轴120与左侧相邻叶片的叶片轴120，右横拉钢索用于连接当前叶片的叶片轴120与右侧相邻叶片的叶片轴120，当前叶片的叶片轴120与左侧相邻叶片的叶片轴120共用当前叶片的左横拉钢索，当前叶片的叶片轴120与右侧相邻叶片的叶片轴共用当前叶片的右横拉钢索，例如，当前叶片的叶片轴120的左横拉钢索是左侧相邻叶片的叶片轴120的右横拉钢索，当前叶片的叶片轴120的右横拉钢索是右侧相邻叶片的叶片轴120的左横拉钢索，从而可以将相邻的叶片通过横拉钢索连接，提升整个风力发电机的稳定。

为了使风力发电机的叶片更加稳定，前斜拉钢索160用于连接当前叶片的叶片轴120和连接筒200，后斜拉钢索170用于当前叶片的叶片轴120和连接筒200，从而增加各分段向心方向的稳定性。

在另一些可选的实施例中，叶片碗140的边上固定有四个吊环141，四个吊环141两两对称分布在叶片碗140的边上，四个吊环141分别用于固定前斜拉钢索160的一端、后斜拉钢索170的一端以及左横拉钢索150的一端和右横拉钢索150的一端，左右两根横拉钢索150的吊环141分布在穿过叶片碗140的圆心的第一直线上，前斜拉钢索160的吊环和后斜拉钢索170的吊环141分布在穿过叶片碗140的圆心的第二直线上，第一直线和所述第二直线的较小的夹角小于30度，从而可以使钢索与叶片保持一定的距离，防止叶片的破损。两个用于通过钢索连接邻近的两个分段子叶片，从而提供横向的力稳定各相邻分段子叶片，另外两个用于通过钢索连接当前分段子叶片的叶片轴和风力发电机的连接筒，从而提供朝向连接筒方向的力稳定当前分段子叶片。吊环的数量可以随着所需钢索的数量进行调整，钢索的数量也可以更多或者更少，本申请在此没有限制。

请参考图5，在本实施例的一个实现方式中，风力发电机还包括连接筒200，连接筒200包括前连接筒210和后连接筒230，前连接筒210上设置有固定多根前斜拉钢索160的另一端的多个前连接点211，后连接筒230上设置有固定多根后斜拉钢索170的另一端的多个后连接点231。

前斜拉钢索160的连接点211与前连接筒210的圆心所在的第三直线，与前斜拉钢索211在连接筒200所在的平面的投影，形成的夹角不为0度，从而可以使钢索与叶片保持一定的距离，防止叶片随风转动时与钢索接触进而导致叶片的破损。

前连接筒210和后连接筒230通过中连接筒220连接，前连接筒210上的连接点211以及后连接筒230上的连接点231均距离中连接筒220有一设定距离，从而可以使斜拉钢索与叶片保持一定的距离，防止叶片转动时接触钢索导致叶片受损。

请继续参考图4和图5，在本实施例的一个实现方式中，中连接筒220上均匀设置有与叶片的数量相同的叶片法兰盘130，叶片法兰盘130用于配合最靠近连接筒200的分段100上的分段法兰盘130将叶片固定在连接筒200上，例如，连接时将中连接筒220上叶片法兰盘130与分段100上的分段法兰盘130放于同一水平线上，且将叶片法兰盘130螺栓的位置与分段法兰盘130螺栓的位置对应一致，在叶片法兰盘130与分段法兰盘130之间加上垫片，使用与法兰盘对应规格的螺栓将叶片法兰盘130与分段法兰盘130连接固定，连接固定时，螺栓的安装方向也相同。

以上的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种新型风力发电机，其特征在于，所述风力发电机包括连接筒和能够安装在所述连接筒上的多个叶片，其中：

每一叶片由多个分段组成，其中，所述每一分段包括：叶片轴、能够固定在所述叶片轴上的分段子叶片、用于与其他分段或所述连接筒连接的分段法兰盘以及用于稳定所述叶片轴的叶片碗和至少一根钢索，每一分段子叶片由多个分块组成，其中，所述叶片从远离所述连接筒至靠近所述连接筒的方向每一个分段的宽度和长度都是逐渐变小的，每一分段中的分段子叶片的形状呈梯形；

所述叶片碗的边上固定有至少一个吊环，所述至少一个吊环用于连接所述至少一根钢索，所述至少一根钢索包括横拉钢索、前斜拉钢索和后斜拉钢索，其中，所述前斜拉钢索和所述后斜拉钢索的一端连接在当前分段的所述叶片碗的吊环，另一端连接在所述连接筒上；

所述多个分块通过焊缝焊接的方式组合成一个分段子叶片。

2.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述叶片碗的根部设置有轴承座，所述轴承座通过轴承连接叶片轴，以使所述叶片轴能够转动。

3.根据权利要求1所述的风力发电机，其特征在于，所述横拉钢索包括左横拉钢索和右横拉钢索，所述左横拉钢索用于连接当前叶片的叶片轴与左侧相邻叶片的叶片轴，所述右横拉钢索用于连接当前叶片的叶片轴与右侧相邻叶片的叶片轴，所述当前叶片的叶片轴与左侧相邻叶片的叶片轴共用所述当前叶片的左横拉钢索，所述当前叶片的叶片轴与右侧相邻叶片的叶片轴共用所述当前叶片的右横拉钢索。

4.根据权利要求3所述的风力发电机，其特征在于，所述前斜拉钢索用于连接当前叶片的叶片轴和所述连接筒，所述后斜拉钢索用于当前叶片的叶片轴和所述连接筒。

5.根据权利要求4所述的风力发电机组合叶片，其特征在于，所述叶片碗的边上固定有四个吊环，所述四个吊环两两对称分布在所述叶片碗的边上，所述四个吊环分别用于固定所述前斜拉钢索的一端、所述后斜拉钢索的一端以及左横拉钢索的一端和右横拉钢索的一端，所述左右两根横拉钢索的吊环分布在穿过所述叶片碗的圆心的第一直线上，所述前斜拉钢索的吊环和所述后斜拉钢索的吊环分布在穿过所述叶片碗的圆心的第二直线上，所述第一直线和所述第二直线的较小的夹角小于30度。

6.根据权利要求5所述的风力发电机，其特征在于，所述风力发电机还包括连接筒，所述连接筒包括前连接筒和后连接筒，所述前连接筒上设置有固定多根所述前斜拉钢索的另一端的多个前连接点，所述后连接筒上设置有固定多根所述后斜拉钢索的另一端的多个后连接点。

7.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述前斜拉钢索的连接点与所述前连接筒的圆心所在的第三直线，与所述前斜拉钢索在所述连接筒所在的平面的投影，形成的夹角不为0度。

8.根据权利要求6所述的风力发电机，其特征在于，所述前连接筒和所述后连接筒通过中连接筒连接，所述前连接筒上的连接点以及所述后连接筒上的连接点均距离所述中连接筒有一设定距离。

9.根据权利要求8所述的风力发电机，其特征在于，所述中连接筒上均匀设置有与所述叶片的数量相同的叶片法兰盘，所述叶片法兰盘用于配合最靠近所述连接筒的分段上的所述分段法兰盘将所述叶片固定在所述连接筒上。