[发明专利]风力发电机

说明书

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。

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。