專利名稱：一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其分段式葉片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)力 發(fā)電領(lǐng)域，具體地，涉及一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其分段式葉片。
背景技術(shù)：
風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能利用的重要形式，風(fēng)能是可再生、無污染、能量大、前景廣的能源，大力發(fā)展清潔能源是世界各國的戰(zhàn)略選擇。風(fēng)電技術(shù)裝備是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，也是風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和保障，世界各國紛紛采取激勵(lì)措施推動(dòng)本國風(fēng)電技術(shù)裝備行業(yè)發(fā)展，目前，我國風(fēng)電技術(shù)裝備行業(yè)已經(jīng)取得較大成績，據(jù)統(tǒng)計(jì)2010年末我國風(fēng)電裝機(jī)容量
躍居世界第一。隨著風(fēng)電裝備朝著大型化發(fā)展，風(fēng)機(jī)葉片作為風(fēng)能捕獲的關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)制造面臨著越來越多的困難，目前世界上最長的葉片達(dá)到66. 5米，安裝在6MW風(fēng)機(jī)上，隨著未來7麗，甚至10麗以上的風(fēng)機(jī)研發(fā)出來，對(duì)應(yīng)的葉片長度也將達(dá)到80米，甚至100米以上。如果繼續(xù)采用現(xiàn)有技術(shù)的葉片，會(huì)帶來包括制造工藝，材料成本及運(yùn)輸方面的問題。同時(shí)，中國南方地區(qū)風(fēng)資源在進(jìn)行深入開發(fā)，這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，用電負(fù)荷大，風(fēng)能密度大且電網(wǎng)堅(jiān)強(qiáng)，不存在制約風(fēng)電發(fā)展的并網(wǎng)與消納等問題。風(fēng)電將改變?yōu)椤凹?分散”的發(fā)展模式，轉(zhuǎn)向開發(fā)低風(fēng)速風(fēng)場，并鼓勵(lì)分散接入電網(wǎng)。這意味著，需開發(fā)更長的葉片應(yīng)用在低風(fēng)速地區(qū)。而這些地區(qū)交通往往不方便，大葉片運(yùn)輸成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種制造、運(yùn)輸方便且成本低的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分段式葉片。本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種安裝有上述分段式葉片的風(fēng)力發(fā)電機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分段式葉片，包括葉根及與葉根連接的葉尖，所述葉根包括筒體、葉形骨架及蒙皮，所述葉形骨架置于筒體外圓周側(cè)且與筒體連接，所述蒙皮蒙覆于葉形骨架外且與筒體連接。進(jìn)一步地，所述葉形骨架為多個(gè)，在筒體外圓周上沿筒體軸向依次設(shè)置，且所述多個(gè)葉形骨架的葉頂端的連線形成流暢的葉片后緣。進(jìn)一步地，所述筒體及蒙皮均采用金屬材質(zhì)。 進(jìn)一步地，所述葉形骨架與筒體通過焊接方式連接，所述蒙皮通過鉚釘、點(diǎn)焊或者螺栓與筒體及葉形骨架連接。進(jìn)一步地，與所述葉形骨架內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)的筒體上開有維護(hù)孔。進(jìn)一步地，包括葉尖變槳系統(tǒng)，所述葉尖變槳系統(tǒng)包括葉尖變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及葉尖變槳軸承；所述葉尖變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在葉根的筒體內(nèi)且與葉尖變槳軸承連接。所述葉根與葉尖通過葉尖變槳軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。[0014]進(jìn)一步地，所述葉根的筒體通過螺絲與葉尖變槳軸承連接。進(jìn)一步地，所述葉尖上與葉根連接的部位預(yù)埋有螺紋頭，葉尖通過雙頭螺栓與葉尖變槳軸承連接。一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)機(jī)輪轂，所述風(fēng)機(jī)輪轂上安裝有上述的分段式葉片。進(jìn)一步地，包括葉根變槳系統(tǒng)，所述葉根變槳系統(tǒng)包括葉根變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及葉根變槳軸承；所述葉根變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)且與葉根變槳軸承連接，所述風(fēng)機(jī)輪轂與葉根通過葉根變槳軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。本實(shí)用新型通過采用上述技術(shù)方案，具有如下有益效果I、本實(shí)用新型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用分段式葉片形式，分段葉片容易制造，方便運(yùn)輸， 現(xiàn)場裝配簡單；葉根部分采用筒體、葉形骨架及蒙皮結(jié)構(gòu)，其中筒體為支撐主體，葉形骨架也在起到支撐作用的同時(shí)可以減少支撐骨架材料用量，外加蒙皮，尤其是金屬蒙皮的設(shè)計(jì)，在葉片整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的同時(shí)可減輕葉片重量，降低制造、運(yùn)輸成本。2、通過對(duì)葉形骨架的排列結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，符合葉片的氣動(dòng)性能要求。3、通過在與葉形骨架內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)的筒體上開有維護(hù)孔，可方便葉片蒙皮的維護(hù)，同時(shí)也可以減輕葉片重量，方便運(yùn)輸減少成本。4、由于葉尖部位短小且結(jié)構(gòu)輕便，通過設(shè)置葉尖變槳系統(tǒng)，可對(duì)葉尖進(jìn)行分段變槳，更容易實(shí)現(xiàn)快速功率調(diào)節(jié)、氣動(dòng)剎車及停機(jī)維護(hù)等操作。5、本實(shí)用新型的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)由于含有上述分段式葉片，也具有上述的有益效果，同時(shí)，通過在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中設(shè)置葉尖變槳系統(tǒng)及葉根變槳系統(tǒng)，雙獨(dú)立的變槳系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)計(jì)，大大提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行可靠性及安全性。下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖I為分段式葉片的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為分段式葉片的葉根結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為分段式葉片的葉尖結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為分段式葉片的葉尖變槳系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為分段式葉片的葉尖變槳效果圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用于說明和解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。如圖1、2所示，本實(shí)用新型的一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分段式葉片，包括葉根I及與葉根I連接的葉尖2，通過將葉片分段設(shè)計(jì)，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中的制造及運(yùn)輸困難問題；其中葉根I包括筒體11、葉形骨架12及蒙皮13，葉形骨架12置于筒體11外圓周側(cè)且與筒體11連接，蒙皮13蒙覆于葉形骨架12外且與筒體11連接。通過上述葉根部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可以在保證葉片整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的情況下減少材料成本，降低葉片的重量，方便運(yùn)輸。為了保證整個(gè)葉片的氣動(dòng)性能，上述葉形骨架12為多個(gè)，在筒體11外圓周上沿筒體11軸向依次設(shè)置，且多個(gè)葉形骨架12的葉頂端的連線形成流暢的葉片后緣。[0033]在上述實(shí)施例中，還可以對(duì)葉根I的筒體11及蒙皮13的材質(zhì)進(jìn)行設(shè)定，如筒體11及蒙皮13均可采用金屬材質(zhì)，當(dāng)然，對(duì)筒體11及蒙皮13的材質(zhì)并不限于金屬材質(zhì)。葉尖2部分可采用常規(guī)環(huán)氧樹脂葉片或者碳纖葉片。在上述實(shí)施例中，還可以對(duì)葉根I的各組成部分的連接形式進(jìn)行設(shè)定，如葉形骨架12與筒體11通過焊接方式連接，蒙皮13通過鉚釘、點(diǎn)焊或者螺栓與筒體11及葉形骨架12連接，通過打磨后，蒙皮13表面噴漆處理，實(shí)現(xiàn)防腐。為了方便蒙皮13定期維護(hù)及進(jìn)一步減少葉片的重量，上述實(shí)施例中，在與所述葉形骨架12內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)的筒體11上開有維護(hù)孔14。在上述實(shí)施例中，考慮到葉尖2結(jié)構(gòu)輕小，還可對(duì)分段式葉片的功能做進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，例如，為分段式葉片設(shè)計(jì)一個(gè)葉尖變槳系統(tǒng)，如圖4所示，葉尖變槳系統(tǒng)包括葉尖變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3及葉尖變槳軸承4 ;葉尖變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3設(shè)置在葉根的筒體11內(nèi)且與葉尖變槳軸承4連接。葉根I與葉尖2通過葉尖變槳軸承4可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。 上述實(shí)施例中的葉根I與葉尖2通過葉尖變槳軸承4可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，可采用如下具體連接形式葉根的筒體11通過螺絲與葉尖變槳軸承4連接。如圖4所示，葉尖上與葉根連接的部位預(yù)埋有螺紋頭21 (如圖3所示)，葉尖2通過雙頭螺栓與葉尖變槳軸承4連接。其中筒體11可以與葉尖變槳軸承4的外圈連接，葉尖2與葉尖變槳軸承4的內(nèi)圈連接，通過葉尖變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3驅(qū)動(dòng)葉尖變槳軸承4轉(zhuǎn)動(dòng)使葉尖變槳到不同槳距角度，實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，當(dāng)葉尖2調(diào)節(jié)到順槳位置，可實(shí)現(xiàn)葉片氣動(dòng)剎車，如圖5所示。本實(shí)用新型還提供了一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)機(jī)輪轂，風(fēng)機(jī)輪轂上安裝有上述的分段式葉片。由于安裝了上述分段式葉片，該大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)也具有相同的有益效果。還可以對(duì)上述實(shí)施例的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功能做進(jìn)一步的改進(jìn)，即設(shè)計(jì)除了葉尖變槳系統(tǒng)外的另一套變槳系統(tǒng)-葉根變槳系統(tǒng)，葉根變槳系統(tǒng)包括葉根變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及葉根變槳軸承；葉根變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)且與葉根變槳軸承連接，風(fēng)機(jī)輪轂與葉根通過葉根變槳軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。上述葉根變槳系統(tǒng)與葉尖變槳系統(tǒng)原理一致，通過對(duì)應(yīng)的變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)整支葉片變槳。通過在大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)中設(shè)置雙套相互獨(dú)立的變槳系統(tǒng)，該冗余設(shè)計(jì)可以大大提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行可靠性及安全性。最后應(yīng)說明的是以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分段式葉片，其特征在于，包括葉根及與葉根連接的葉尖，所述葉根包括筒體、葉形骨架及蒙皮，所述葉形骨架置于筒體外圓周側(cè)且與筒體連接，所述蒙皮蒙覆于葉形骨架外且與筒體連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的分段式葉片，其特征在于，所述葉形骨架為多個(gè)，在筒體外圓周上沿筒體軸向依次設(shè)置，且所述多個(gè)葉形骨架的葉頂端的連線形成流暢的葉片后緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的分段式葉片，其特征在于，所述筒體及蒙皮均采用金屬材質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分段式葉片，其特征在于，所述葉形骨架與筒體通過焊接方式連接，所述蒙皮通過鉚釘、點(diǎn)焊或者螺栓與筒體及葉形骨架連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的分段式葉片，其特征在于，與所述葉形骨架內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng)的筒體上開有維護(hù)孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的分段式葉片，其特征在于，包括葉尖變槳系統(tǒng)，所述葉尖變槳系統(tǒng)包括葉尖變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及葉尖變槳軸承；所述葉尖變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在葉根的筒體內(nèi)且與葉尖變槳軸承連接，所述葉根與葉尖通過葉尖變槳軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分段式葉片，其特征在于，所述葉根的筒體通過螺絲與葉尖變槳軸承連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的分段式葉片，其特征在于，所述葉尖上與葉根連接的部位預(yù)埋有螺紋頭，葉尖通過雙頭螺栓與葉尖變槳軸承連接。
9.一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)機(jī)輪轂，其特征在于，所述風(fēng)機(jī)輪轂上安裝有權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的分段式葉片。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括葉根變槳系統(tǒng)，所述葉根變槳系統(tǒng)包括葉根變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及葉根變槳軸承；所述葉根變槳驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在風(fēng)機(jī)輪轂內(nèi)且與葉根變槳軸承連接，所述風(fēng)機(jī)輪轂與葉根通過葉根變槳軸承可轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的分段式葉片，包括葉根及與葉根連接的葉尖，所述葉根包括筒體、葉形骨架及蒙皮，所述葉形骨架置于筒體外圓周側(cè)且與筒體連接，所述蒙皮蒙覆于葉形骨架外且與筒體連接。本實(shí)用新型的分段式葉片通過上述結(jié)構(gòu)的設(shè)置，具有制造、運(yùn)輸方便且成本低的優(yōu)點(diǎn)；本實(shí)用新型還公開了一種包括上述分段式葉片的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，具有上述的相同優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用兩套獨(dú)立的葉片變槳控制系統(tǒng)，通過冗余設(shè)計(jì)大大提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行可靠性及安全性。
文檔編號(hào)F03D7/00GK202545133SQ20122015982
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
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