[发明专利]用于风力涡轮机的转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的转子，其中风力涡轮机至少包括塔架、所述塔架顶部上的舱以及转子，所述转子具有50米或更大的直径，并且连接到基本上水平的主轴，所述主轴可转动地安装在所述舱中，所述风力涡轮机是转子面向上风的类型，其中所述转子包括至少一个叶片(但优选为3个叶片)和毂，所述叶片具有细长形状并具有根端和梢端，其中所述叶片在所述根端处连接到所述毂，并且所述毂和所述叶片之间的接合部包括倾斜机构，另外所述转子具有通过由叶片扫过区域描绘的转子平面，所述转子平面具有锥形形状，即，转子平面朝着上风方向具有角度，其中所述锥形形状至少部分地起源于所述毂的形状，并且所述转子的一个叶片具有组合半径特定实度(combined radius specific solidity)Sol_r：

叶片半径r＝转子半径R的30％，其中Sol_r≤0.036

叶片半径r＝转子半径R的40％，其中Sol_r≤0.03

叶片半径r＝转子半径R的50％，其中Sol_r≤0.0245

叶片半径r＝转子半径R的60％，其中Sol_r≤0.021

叶片半径r＝转子半径R的70％，其中Sol_r≤0.0175

叶片半径r＝转子半径R的80％，其中Sol_r≤0.014

叶片半径r＝转子半径R的90％，其中Sol_r≤0.0115

叶片半径r＝转子半径R的96％，其中Sol_r≤0.0095，

其中，Sol_r具有低于任何给定叶片半径之间的线性插值的水平。组合特定实度Sol_r的定义：

其中，n是转子上叶片的数量，chord是特定半径处叶片的弦的长度，R是转子的最大直径。

背景技术

在风能行业中公知的是使风力涡轮机具有基础、顶部具有舱且具有固定到主轴的转子的塔架。已经开发了几种不同的设计，但看来被称为“丹麦式”的类型已成为最常用和最有效的设计。“丹麦式”风力涡轮机也称为前转轮，具有基本上水平的主轴，并且转子具有三个叶片并面向上风方向。随着风力涡轮机的尺寸变得越来越大，转子直径为80米，并且对于非常大的来说甚至高达大约125米，出现了一些工程挑战。其中一个挑战是在风力涡轮机的不同工作条件下在转动叶片的末梢和塔架之间获得足够的间隙。

过去已经使用了几种不同的方法来形成所需的间隙。获得足够间隙的最常用方法是制造具有一定硬度的叶片并在安装转子的端部将主轴向上倾斜几度，通常为4-6度。还普遍已知使用这样的转子，即其中叶片安装到毂，使得通过转子描绘的平面限定出锥形，并相对于平的转子平面成几度的角度。该角度通常称为锥角β。

还进行了其他尝试，其中转子上的叶片被形成有预弯曲，如EP1019631B1中描述的，或者具有与预弯曲结合的锥形，如EP1596063A2描述的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于风力涡轮机的转子，其中消除了上面提到的关于末梢到塔架间隙的缺陷，并且获得必要的末梢到塔架间隙。此外，本发明的目的在于提供一种允许叶片具有低的组合半径特定实度Sol_r的转子结构。

本发明涉及根据说明书的引言部分和权利要求1的前序部分的用于风力涡轮机的转子，其中所述转子的叶片在所述叶片的长度方向上包括至少两个叶片部分，至少一个叶片部分沿着叶片并相对于第二叶片部分具有弯曲，所述弯曲造成所述叶片的梢端相对于叶片根部的轴线在叶片的翼宽方向和上风方向上偏移(x)，偏移(x)相对于从叶片的梢端到叶片根部的距离(L)的比(x/L)在0和0.1之间，所述距离(L)垂直于叶片的根端的平面测量，所述偏移(x)作为从叶片根部的轴线的垂直偏移量测量，所述转子具有在0和10度之间的锥角β，所述锥角β在叶片根部的轴线和垂直于所述主轴的轴线之间测量。

具有纤细叶片轮廓并且同时具有也称为叶片“预弯曲”的相对小的比(x/L)以及锥形成形的转子平面具有许多好处。首先，纤细叶片轮廓具有使得来自风的负荷最小的好处，因为暴露于风的叶片面积更小了，因此更少的应力和负荷从叶片传递到风力涡轮机结构的其他部分。