[发明专利]全叶尖风力发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力发电装置，特别是一种叶片全部设置于三角珩架式支撑架支撑的外轮缘上的全叶尖风力发电机，适用于多种风力发电场所。

背景技术

目前，广泛应用的以风能为动力的大型水平轴风力发电装置，大多采用传统轮毂上设置三个叶片的结构。这样的风电装置叶片少，对叶轮整体而言，风的受力就小，尤其是占叶片总体长度四分之一左右的根部，为了强度保障，采用筒形结构，气动性能为零；占叶片长度四分之二的是中部，因其所处位置，对于相同的单位面积而言，所产生的扭矩不如叶片尖部；而只占叶片总长度四分之一左右的尖部，为了稳定，防御变形过度，叶片尖部较窄，所以气动性能较弱。这种传统叶片的空气动力性能即差，又笨重，叶轮中间阻风面积大，对于材质要求高，并且效率低、制造成本高，大型叶片吊装运输也制约了风电装置大型化的发展。机座设置于几十米高的单一塔筒之上，承重范围因单机容量大小不同，从几十吨至二百余吨不等，如此的重量及高度又是单一塔筒所支撑，故存在着重心不稳定因素，单一结构塔筒又受到吊机、吊装高度极限制约，难以获取更高处的风能，以及电机驱动的偏航、变桨系统结构复杂，变速箱调速范围窄等影响所造成的发电机低效，因此，对上述风力发电装置的改进，成为本领域技术人员普遍研究的对象。

本发明人曾根据现有大型风力发电机存在的机械强度差、实施难度大、实用性差等问题，公开了公告号为CN100467862C的“抗强风风力发电机”，以便解决超大型叶片抗破坏性强风能力较差的缺陷。同时也对公开号为US005765990A的“用于产生电能的风轮”、公开号为DE20213062U1的“包含可组合装置的能源获取风力设备”等存在的叶片不适应大型风力发电机的问题，设计出专利号为CN101603509A的“加强型风力发电机”，该机设有转盘式平台和组装其上的叶轮组，聚风罩，叶轮组中心轴两端利用轴承、轴承座组装在转盘式平台上所设置的中心轴支架上，主叶片根部固定中心轴上的叶片连接套上。叶尖固定在叶轮组的轮缘上，叶片中部固定于叶轮中间所设传动支撑圈上，副叶片设置传动支撑圈与轮缘之间。传动支撑圈与发电机轮直接啮合，中心轴两端分别固定斜拉索固定盘，斜拉索的一端与斜拉索固定盘连接，另一端穿过传动支撑圈与轮缘固定在一起，叶片中间另设有叶片斜拉索与斜拉索固定盘连接在一起。该风力发电机虽然利用斜拉索为大型叶轮制造提供了安全技术保障，从根本上解决了现有大型风力发电机存在的上述问题，但因其转盘式平台没有设计偏航驱动装置，叶片连接方式及变浆、刹车等功能还需完善，故还存在以下缺陷：其一是发电机所处位置高、稳定性差，实施难度大；其二是主、副叶片分别保留了叶片根部及叶片中部，尤其是副叶片设置在传动支撑圈与轮缘之间实施难度大、机械强度难以保障。究其原因主要是由于采用的是单体结构的轮缘，只有一个支撑点，所以无法将叶片设置在轮缘上。

综上所述，现有大型风力发电机的叶片普遍存在设置不合理，叶片效率低，实施难度大，机械强度难以保障等问题，另外，根据理论计算，相同单位面积的叶片尖部对于叶轮所产生的扭力，远大于叶片中部及根部，因此，现有叶片的结构不适合高效风力发电机的风载要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种全叶尖风力发电机，从根本上解决了现有风力发电机存在的叶片效率低，机械强度差、实施难度大等问题，其轮体设计合理，叶片结构简单，具有完备的液压偏航、变桨功能，全叶尖受力均匀，便于安装、调整，使用安全可靠，延长了整机使用寿命。

本发明所采用的技术方案是：该全叶尖风力发电机包括固定在塔筒上的偏航平台，组装在偏航平台上的有由机架、轴承座、空心转轴和斜拉索支撑的水平轴叶轮组，发电机及液压管路，其技术要点是：所述水平轴叶轮组包括利用三角珩架连接两个外轮缘和一个内轮缘构成的轮体，通过叶片变桨装置组装在轮体外轮缘上的叶片，以及固定在轮体外周凸出叶片高度的传动刹车一体圈；轮体的内轮缘与空心转轴上的牵引法兰之间利用斜拉索支撑连接在一起，叶片变桨装置组装在轮体外轮缘上，叶片变桨装置上的叶片底端采用铰链或铰接轴构成叶片铰接端，叶片上端作为活动支撑端与液压缸的活塞杆端铰接在一起，并通过活塞杆的伸缩完成叶片的变桨；空心转轴的两侧设置主刹车盘，分别固定在轴承座或机架上的主刹车钳夹持在主刹车盘的两侧；偏航平台的上、下台盘之间设有偏航轴承、限位架及使上台盘绕下台盘中心转动的液压马达驱动的传动装置；偏航轴承包括固定在上台盘底部的带有内齿圈的轴承上圈，固定在下台盘上部的轴承下圈，在轴承上、下圈沟道内设置有滚动轮 ，滚动轮轴的两端通过轴承组装在轴承上圈所延伸岀的支撑架上。

所述偏航平台至少由三根塔筒支撑。