[实用新型]一种具有自适应风向流线型塔筒的新型风力机

说明书

技术领域

本实用新型属于风电系统的建筑技术领域，具体涉及一种具有自适应风向流线型塔筒的新型风力机。

背景技术

作为新能源产业的先驱者，风力机逐渐朝着大功率化发展，同时伴随着塔筒结构呈现出超高细的特点。作为典型的风敏感结构，风力机塔筒的结构形式既要保证风力发电的工艺要求，同时必须具有足够的强度和稳定性。因此采取适当的工程结构构造措施，调整风力机塔筒表面风压分布，降低整体结构所受风荷载并减小耗材，同时减弱上游涡旋尾流对下游风力机所处风场的不利影响，是结构工程师努力的方向。

就目前来说，改变风力机塔筒形状是主要方案之一，但改变塔筒形状也有诸多缺点。例如需要制作异型模板，增大了施工难度，最为严重的是，由于塔筒是固定不动的，风向的随机性有时会增大新型塔筒结构的风荷载作用，极端情况下甚至会导致塔筒失稳倒塌，对社会经济及安全造成不利的影响。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的不足，提供一种具有自适应风向流线型塔筒的新型风力机。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有自适应风向流线型塔筒的新型风力机，其特征在于，包括：塔筒、机舱、风轮、旋转装置和基座；所述塔筒安装在基座上，塔筒包括上部和下部，所述上部具有流线型横截面，所述下部为壁厚均匀的圆柱体结构；所述机舱固定安装在塔筒的顶部，机舱中设有偏航系统，所述风轮安装在机舱上；所述旋转装置安装在塔筒底部的外侧，旋转装置受偏航系统控制，通过齿带结构驱动塔筒在基座上进行自适应风向旋转。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述上部的横截面形状为根据傅里叶级数拟合得到的流线型。

以上部的横截面质心为坐标原点，顺风向为X轴正方向，横风向为Y轴正方向，则横截面形状边缘点纵坐标y满足：

其中，x为横截面形状边缘点的横坐标，a₀、a₁......a_n是傅里叶系数，n为≥2的正偶数，ω是三角形式傅里叶级数的形状角频率。

所述旋转装置包括电机和齿牙连接带，所述电机安装在下部的外侧，所述齿牙连接带连接下部和电机，下部的顶部外周处均匀固定有多个齿牙，齿牙连接带一端与齿牙相契合，另一端与电机输出轴相契合。

所述下部和基座由上至下依次安装有上滚轮槽、底部滚轮和下滚轮槽，所述上滚轮槽和下滚轮槽为相对设置的环形凹槽，上滚轮槽与下部的底面固定连接，下滚轮槽与基座的顶面固定连接，所述底部滚轮同时位于上滚轮槽和下滚轮槽中。

所述下部的外周由上至下均匀地固定有多个环形卡板，所述卡板的外周设有环形的限制外壳，所述限制外壳固定在基座上，限制外壳与卡板和下部均不接触，限制外壳的内侧壁由上至下均匀地固定有多个环形卡槽，所述卡槽与下部不接触，每个卡槽都对应于相邻的两个卡板之间，卡槽中均匀分布有多个侧滚轮，卡槽和限制外壳的内侧壁共同构成侧滚轮的滚动轨道，所述侧滚轮与卡板相接触。

所述基座为半径6m、高度1m的圆柱体结构。

所述上部高78m，下部高5m。

本实用新型的有益效果是：在提升风力机整体结构抗风及稳定性能的同时，减小整体结构风荷载、降低塔筒的自身耗材并显著减弱上游塔筒涡旋尾流对下游风力机所处风场的不利影响，且具有构造简单、施工方便的优点，适合推广使用。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是本实用新型根据傅里叶级数拟合得到的流线型塔筒底部截面形状示意图。

图3是本实用新型塔筒下部的结构示意图。

图4是本实用新型塔筒下部的剖视图。

图5是本实用新型齿牙连接带、齿牙、卡板和卡槽的局部示意图。

图6是本实用新型齿牙连接带与电机旋转输出轴的局部示意图。

图7是风力机圆形塔筒典型高度处横截面速度流线图。

图8是风力机流线型塔筒典型高度处横截面速度流线图。

图9是圆形和流线型塔筒的典型高度处压力系数及阻力系数的对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型。

如图1到图4所示的新型风力机，采用3MW水平轴大型风力机，主要包括塔筒1、机舱2、风轮3、旋转装置4和基座5。