[发明专利]具有带空气动力学特性的叶片承载结构的风力涡轮机

说明书

公开了一种风力涡轮机(1)，该风力涡轮机包括：塔架(2)；经由偏航系统安装在塔架(2)上的机舱(3)；可旋转地安装在机舱(3)上的轮毂(4)，轮毂(4)包括叶片承载结构(5)；以及经由铰链(7)连接到叶片承载结构(5)的一个或多个风力涡轮机叶片(6)。每个风力涡轮机叶片(6)由此被布置成相对于叶片承载结构(5)在最小枢转角和最大枢转角之间进行枢转运动。叶片承载结构(5)设置有一个或多个元件(8)，所述一个或多个元件被构造成通过增大叶片承载结构的升力和/或减小叶片承载结构的阻力来改进叶片承载结构(5)的表面的空气动力学特性。升力的增大和/或阻力的减小作为叶片承载结构(5)和来风之间的迎角(AOA)的函数而变化。

技术领域

本发明涉及一种具有一个或多个叶片的风力涡轮机，所述叶片枢转地连接到叶片承载结构。本发明的风力涡轮机提高了转子的扫掠区域的利用。

背景技术

风力涡轮机通常设置有风力涡轮机叶片，风力涡轮机叶片通常被设计为从风力涡轮机的转子径向延伸的一体件，并且被设计成具有机翼型形状。这种形状提供了作用在叶片上的优化的升力和阻力，这然后导致风力资源的优化利用。此外，这些风力涡轮机叶片可以是俯仰控制的，即，通过使风力涡轮机叶片围绕纵向轴线旋转来调节风力涡轮机叶片相对于来风的迎角。

替代地，风力涡轮机可设置有风力涡轮机叶片，该风力涡轮机叶片经由铰链连接到叶片承载结构，从而允许改变限定在风力涡轮机叶片和叶片承载结构之间的枢转角。在这种风力涡轮机中，当枢转角变化时，风力涡轮机的转子的直径以及由此转子扫过的面积变化。这种风力涡轮机类型的叶片承载结构通常不具有有利的空气动力学特性，因此其并不有助于风力涡轮机的能量转换。然而，它占据转子的扫掠区域的一部分，并且因此由叶片承载结构占据的区域可以被认为是扫掠区域的不活动部分。

US4,632,637公开了一种高速顺风水平轴风力涡轮机，该风力涡轮机具有三个周向间隔开的轻质叶片，这些叶片具有内支撑臂、径向向外设置的叶片节段，这些叶片节段枢转地连接到支撑臂，以便在高风力状况或高旋转速度下顺风笔直地折叠。

发明内容

本发明的实施方式的目的是提供一种具有铰接叶片的风力涡轮机，与现有技术的具有铰接叶片的风力涡轮机相比，该风力涡轮机具有提高的空气动力学性能，特别是在低风速下。

本发明的实施方式的另一目的是提供一种风力涡轮机，与现有技术的具有铰接叶片的风力涡轮机相比，该风力涡轮机具有增大的有效扫掠区域，特别是在低风速下。

本发明提供了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括：塔架；经由偏航系统安装在塔架上的机舱；可旋转地安装在机舱上的轮毂，该轮毂包括叶片承载结构；以及经由铰链连接到叶片承载结构的一个或多个风力涡轮机叶片，每个风力涡轮机叶片由此被布置成相对于叶片承载结构在最小枢转角和最大枢转角之间进行枢转运动，

其中，所述叶片承载结构设置有一个或多个元件，所述一个或多个元件被构造成通过增大所述叶片承载结构的升力和/或减小所述叶片承载结构的阻力来改进所述叶片承载结构的表面的空气动力学特性，并且

其中，升力的增大和/或阻力的减小作为叶片承载结构与来风之间的迎角(AOA)的函数而变化。

因此，本发明提供了一种风力涡轮机，该风力涡轮机包括连接到叶片承载结构的一个或多个风力涡轮机叶片。风力涡轮机可以仅包括一个机舱，在这种情况下，风力涡轮机是单转子类型的。在这种情况下，机舱通常安装在塔架的顶部上。替代地，风力涡轮机可以包括两个或更多个机舱，在这种情况下，风力涡轮机是多转子类型的。在这种情况下，机舱中的至少一些可直接安装在塔架上和/或机舱中的至少一些可经由承载结构例如包括在远离塔架的中心轴线的方向上延伸的臂安装在塔架上。每个机舱可以经由单独的偏航系统安装在塔架上，或者两个或更多个机舱可以经由共同的偏航系统安装在塔架上，在这种情况下，这些机舱相对于塔架一起偏航。