一种可收折的双排同轴叶片风力发电机装置，含有两排叶片组件，每排叶片组件包含两个两段式折叠叶片及叶片收折装置，其主叶片为定浆叶片，其根部通过耳轴连接座与轮毂铰接，另一位置与叶片收折装置连接，两排叶片展开后形成十字正交布置，折叠叶片均采用倾斜折叠叶片，可以进行发电功率的调节；两排叶片分别位于风机塔架的前部及后部，通过风机前轮毂及后轮毂连接在同一个主轴上，进行同向和同步的旋转，可以由收折驱动装置来控制叶片的收折与展开。本发明专利技术所提供的装置具有结构简单、受力均衡、叶片具有完全的收折与展开、控制简便、发电效率高等特点，是适合舰船风电、海上石油平台风电等的风力发电装置。
【技术实现步骤摘要】
一种可收折的双排同轴叶片风力发电机装置
本专利技术涉及大型风力发电机叶片结构，属于风力发电设备领域。
技术介绍
风能资源在世界范围内非常丰富，几乎所有的地区和国家都有可观的风能储量。近年石油危机频发，世界各国的石油储量、煤储量都将在数百年内耗竭，因此，中国、美国、英国、西班牙等国家都逐渐将注意力转移到新能源的开发与利用当中。风能作为可再生能源的重要组成部分之一，在引起研究者广泛关注的同时，也得到了各国政府的大力支持。从上世纪70年代到现代，世界风电取得了惊人的发展。1996年的世界风电总发电量仅为12.2TWh；十年后，2008年全世界风电发电量即达到约219TWh，占当年世界总发电量20261TWh的1.1％，在三年之间，全世界风电的发电量达到了的460TWh(2011年)，占当年世界发电总量22018TWh的2.1％。上世纪90年代初，德国设计制造的200kW的风机大规模投产，这种风机的风轮直径为25m，塔架高度30m。2011年3月，维斯塔斯(Vestas)发布了风轮直径达到164m的7MW海上风机。三菱电力系统欧洲(MPSE)则发布了风轮直径165m的7MW海上风力发电机组，西门子、阿尔斯通、Nordex也在2011年推出6MW的大型风力发电机组，叶片的大型化能够显著提升风力发电机的单机装机容量，显著提升风场中风能的利用效率。目风机叶片正不断地朝着大型化方向发展，单个叶片的重量和额定功率分别正比于叶片长度的三次方和二次方关系，目前陆地和海上主流风力发电装备组分别为1～3MW和3～5MW，其叶片长度为26～50m和50～65m。随着叶片长度增加，重量增长过快，随之而来的运输及安装等问题，都使轻量化成为人们研究的重点。在过去，风机叶片材料主要采用木材、帆布及金属。现在则主要采用质量较轻的玻璃钢、碳纤维增强复合材料等新型复合材料。丹麦的LM公司一直是全球最大的风力发电集团，其市场份额占世界的45％。LM公司目前生产的最长叶片为61.5m，材质为环氧基玻纤维增强复合材料，单支叶片重量达到了17.7吨。可以看出单纯依靠玻璃钢等复合材料已不能满足叶片大型化、轻量化的发展要求。必须从叶片、叶片系统等方面进行全新的研究，目前风电装备的发展趋势是：大型化、轻量化、海上风电、高可靠性、高可控性、以及合理的制造/安装/维护成本。特别是对于海上舰船、海上石油平台，需要更加高效的、具有收折功能、便于功率调节的风电技术。针对风电技术中的高效率、叶片的收折功能、功率的简捷调节这三个问题，本专利技术提出一种新型的叶片系统，可以大幅度提高风力发电机捕获风能的能力，叶片具有收折功能，利用倾斜叶片实现功率调节的分段定浆叶片技术。
技术实现思路
海上具有很好的风力资源，海上运输在全球的物流中又占有很大的比重，并且消耗很多的能源，如何充分利用海上风能资源正是人们所追求的绿色能源目标；本专利技术针对海上舰船移动平台及海上石油钻井平台，提出用于一种叶片可以收折的风力发电机装置，解决海上风力发电机装置的叶片过长不利于过桥、进港，遭遇台风而出现叶片折损等特殊问题，以及进一步大幅度提高风机的发电效率，提出一种可收折的双排风力发电机装置。本专利技术的技术方案如下：一种可收折的双排同轴叶片风力发电机装置，含有叶片、前后轮毂、主轴及发电机，所述的叶片采用两段式折叠叶片，该两段式折叠叶片包括主叶片和折叠叶片，本专利技术的技术特征还在于：该风力发电机装置还包括前排叶片收折装置和后排叶片收折装置；两个两段式折叠叶片和前排叶片收折装置构成前排叶片组件；两个两段式折叠叶片和后排叶片收折装置构成后排叶片组件；前排叶片组件的两个折叠叶片展开后位于同一直线上，后排叶片组件的两个折叠叶片展开后也位于同一直线上，前排叶片组件叶片展开后所在的平面与后排叶片组件叶片展开后所在的平面形成十字正交布置。上述技术方案中，所述的前排叶片收折装置包括相对主轴对称布置的两组收折连杆组件和前端支架，每组收折连杆组件均包括第一收折连杆、第二收折连杆、收折驱动装置以及设置在前端支架上的支架固定座；前端支架与主轴同轴，其一端固定在前轮毂上，另一端安装有支架固定座；前排两个主叶片的根部均通过第一耳轴连接座与前轮毂铰链；前排的第一收折连杆的一端通过第二耳轴连接座与前排的主叶片铰接，另一端与收折驱动装置相连；前排的第二收折连杆的一端与收折驱动装置连接，另一端与支架固定座铰接；后排叶片收折装置的结构以及该结构与后排两个主叶片的连接结构与前排结构相同。本专利技术的技术另一技术特征是：前排叶片收折装置及后排叶片收折装置中的收折驱动装置均采用蜗轮蜗杆的方式进行驱动，使得前排叶片组件及后排叶片组件的主叶片均在收折的任意位置上自锁。本专利技术的又一技术特征是：前排叶片组件及后排叶片组件的主叶片均为定浆叶片，连接在主叶片上的折叠叶片均采用倾斜的折叠叶片，折叠叶片通过折叠驱动装置绕旋转轴进行折叠与展开。所述折叠叶片的旋转轴与主叶片的翼展线形成一个非正交的倾斜角。本专利技术的技术特征还在于：所述主叶片的长度与折叠叶片长度的比为1:0.3～1：0.5。风机前轮毂及后轮毂都连接在同一个风机主轴上，进行同向和同步的旋转。本专利技术与现有的技术相比，具有以下特点及突出效果：①采用叶片收折装置来实现叶片的收折与展开，可以使得叶片完全收拢，减少叶片的高度，以适应一些特殊的情况，如舰船、海上石油平台等，②采用双排叶片，可以大幅度提高风力发电机对风能的捕获能力及发电效率，③将两排叶片分别布置在塔架的前端及后端，可以使得叶片的自重对偏航轴承及塔架的受力更为均匀，解决偏航轴承及塔架的偏载问题，④采用定浆主叶片及折叠叶片，使得叶片进行了分段，便于制造、运输及安装，并且没有变桨系统，而采用叶片的折叠进行功率的调节，使得功率的控制更为简单有效，⑤将前排及后排的叶片设计为十字交叉布置，可以使得前排叶片所产生的尾流对后排叶片影响较小。因此，本专利技术所述的一种可收折的双排同轴叶片风力发电机装置具有较高的发电效率、便捷的收折功能、有利的结构布局、简捷的功率调节、较轻的结构重量和较高的安全性等特点。附图说明图1为本专利技术提供的一种可收折的双排同轴叶片风力发电机装置示意图。图2为可收折的双排同轴叶片风力发电机装置的收折状态图。图中：1-前排叶片组件；2-前轮毂；3-后排叶片组件；4-后轮毂；5-前端支架；6-支架固定座；7a-第一收折连杆；7b-第二收折连杆；8-收折驱动装置；9-第一耳轴连接座；10-主叶片；11-折叠叶片；12-折叠驱动装置；13-风机主轴；14-发电机；15-变速箱；16-偏航系统；17-塔架；18-前排叶片所在平面；19-后排叶片所在平面；20-后端支架；21-前排叶片收折装置；22-后排叶片收折装置；23-第二耳轴连接座；24-折叠叶片倾斜角。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的结构及具体实施方式作进一步的说明：图1为本专利技术提供的一种可收折的双排同轴叶片风力发电机装置示意图，所述装置含有前排叶片组件1、前轮毂2、后排叶片组件3、后轮毂4、风机主轴13、变速箱15及发电机14，前排叶片组件1的两个叶片位于风机塔架17的前部。两个两段式折叠叶片和前排叶片收折装置21构成前排叶片组件1；两个两段式折叠叶片和后排叶片收折装置22构成后排叶片组件3。两段式折叠叶片包括主本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可收折的双排同轴叶片风力发电机装置，含有叶片、前后轮毂、风机主轴及发电机，所述的叶片采用两段式折叠叶片，该两段式折叠叶片包括主叶片(10)和折叠叶片(11)，其特征在于：该风力发电机装置还包括前排叶片收折装置(21)和后排叶片收折装置(22)；两个两段式折叠叶片和前排叶片收折装置构成前排叶片组件(1)；两个两段式折叠叶片和后排叶片收折装置(22)构成后排叶片组件(3)；前排叶片组件(1)的两个折叠叶片展开后位于同一直线上，后排叶片组件(3)的两个折叠叶片展开后也位于同一直线上，前排叶片组件(1)叶片展开后所在的平面(18)与后排叶片组件(3)叶片展开后所在的平面(19)形成十字正交布置。
【技术特征摘要】
1.一种可收折的双排同轴叶片风力发电机装置，含有叶片、前后轮毂、风机主轴及发电机，所述的叶片采用两段式折叠叶片，该两段式折叠叶片包括主叶片(10)和折叠叶片(11)，其特征在于：该风力发电机装置还包括前排叶片收折装置(21)和后排叶片收折装置(22)；两个两段式折叠叶片和前排叶片收折装置构成前排叶片组件(1)；两个两段式折叠叶片和后排叶片收折装置(22)构成后排叶片组件(3)；前排叶片组件(1)的两个折叠叶片展开后位于同一直线上，后排叶片组件(3)的两个折叠叶片展开后也位于同一直线上，前排叶片组件(1)叶片展开后所在的平面(18)与后排叶片组件(3)叶片展开后所在的平面(19)形成十字正交布置；所述的前排叶片收折装置(21)包括相对主轴对称布置的两组收折连杆组件和前端支架(5)，每组收折连杆组件均包括第一收折连杆(7a)、第二收折连杆(7b)、收折驱动装置(8)以及设置在前端支架(5)上的支架固定座(6)；前端支架(5)与风机主轴同轴，其一端固定在前轮毂(2)上，另一端安装有支架固定座(6)；前排两个主叶片(10)的根部均通过第一耳轴连接座(9)与前轮毂(2)铰链；前排的第一收折连杆(7a)的一端通过第二耳轴连接座(23)与前排的主叶片(10)铰接，另一端与收折驱动装置(8)...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾攀，杨沾沛，雷丽萍，谢炜，陆红亚，莫戈，杨阳，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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