[发明专利]风轮机转子以及风轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种风轮机转子以及一种包括这种转子的风轮机。

背景技术

用于生成电力的风轮机是已知的，并且以增加的数量来使用以提供持久的电力供应。风轮机可以产生的最大功率与所述风轮机的叶片的扫掠面积成比例，所述扫掠面积与叶片长度的平方近似成比例。需要增大风轮机的尺寸以增大所述风轮机能够提供的最大功率，从而降低供应能量的成本。然而，仅通过线性按比例增大风轮机部件无法获得输出功率的线性按比例增加。

例如，如果每一个叶片的长度增加一倍，则扫掠面积增加到四倍。然而，每一个叶片的重量与长度的立方大致成比例，使得重量增加到八倍。

在已知的风轮机中，叶片固定到轮毂，从而通过连接到轮毂的轴驱动发电机。该结构的实例在WO03/098034A1、DE10311025A1、US2006/0251516A1、EP0058791A1和US6951443B1中公开。

由轴驱动的发电机典型地需要使用变速箱来增加旋转速度以提供更有效的发电。然而，变速箱不便的地方在于变速箱增加了风轮机的成本、重量和维修要求。已经使用了直接驱动式发电机，并且DE10255745A1和US6285090B1中公开了这种结构的实例。

WO02/09950A1公开了这种类型的发电机。所述风轮机包括转子，所述转子的边缘通过抗拉构件连接到轮毂而类似装轮辐的自行车车轮。轮毂由轴向分隔开的风轮机叶片结构驱动。

CA26265452A1公开了一种具有直接驱动式发电机的风轮机。涡轮转子的叶片固定到环形套筒，所述环形套筒通过从轮毂径向延伸的杆连接到轮毂并设置在垂直于旋转轴线的共用平面中。叶片的力在环形套筒处被分解，叶片的内端部连接到所述环形套筒。因此，环形套筒必须被制造成具有足够的强度以便能够承受这些力。对于具有绕着旋转轴线约为12米的半径以及约为3.5米的横截面直径的环形套筒，制造相对昂贵且环形套筒相当重。因此，风轮机的运输和组装趋向于较昂贵。

US7042109B2公开了风轮机的各种结构，其中涡轮转子直接或者通过变速箱驱动无铁芯环式发电机。在该文献的图3中所显示的结构中，叶片在转子轮毂内延伸到轮毂轴承，并且发电机转子固定到轮毂。作用在叶片上的力中平行于旋转轴线的分量被传递到轴承并且还被传递到发电机转子。叶片生成的转矩被传递到发电机转子。

还公知的是具有固定到轮毂并通过绳或电缆结构支撑的叶片的风轮机。在这种涡轮机中，轮毂再次通过轮轴且典型地通过变速箱驱动发电机。这种类型的风轮机不适于比较高的发电，这是因为在保持结构的整体性的同时不能充分地增加扫掠面积。

GB1511948A1、WO97/13979A1、US4330714A、US4350895A、WO86/02701A1、WO2007/135391A2、US2005/200134A1、US5118255A、US2050129A、DE19606359A1和US2008/124216A1中公开了风轮机的其它实例。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种风轮机转子，所述风轮机转子包括用于使转子绕着轴线相对于轴旋转的至少一个轴承构件、发电机驱动装置以及多个涡轮叶片和叶片安装装置，叶片在该叶片的径向外端部处没有受到支撑，每一个叶片安装装置被布置成将作用在相关叶片上的所有力中平行于轴线作用的分量基本上仅传递到至少一个轴承构件以及将绕着轴线作用在相关叶片上的转矩基本上仅传递到发电机驱动装置，发电机驱动装置连接到叶片但与叶片分离。

每一个叶片安装装置可以包括第一开口式框架结构。第一开口式框架结构可以包括第一空间框架。

发电机驱动装置可以通过第二开口式框架结构连接到至少一个轴承构件。第二开口式框架结构可以基本上机械地独立于第一开口式框架结构。第二开口式框架结构可以包括至少一个第二空间框架。

从轴线到每一个叶片的径向最内端部的径向距离可以大于从轴线到发电机驱动装置的径向距离。

涡轮叶片和叶片安装装置可以绕着轴线以相等角度分隔开。涡轮叶片可以设置在垂直于轴线的第一平面中或与轴线同轴的截头圆锥表面中。叶片安装装置可以彼此分离。

每一个叶片安装装置可以通过第一构件连接到发电机驱动装置，第一构件用于基本上仅将绕着轴线的转矩从相关叶片传递到发电机驱动装置。第一构件可以是弹性的和/或可以铰接到叶片安装装置和发电机驱动装置，以便基本上能够防止作用在叶片上的所有力中平行于轴线作用的分量传递到发电机驱动装置。