垂直轴风力机转子的塔架结构制造技术

具有多个叠置平台水平面(NE)的塔架结构能够支撑一个或多个垂直轴风力机转子(32)，使得每个转子扫过的区域放大，从而提高风力机所恢复的机械功率。此外，塔架结构抵抗由堆叠到显著高度的转子的旋转产生的机械应力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】垂直轴风力机转子的塔架结构
本专利技术涉及一种支撑一个或多个垂直轴风力机转子的塔架结构。
技术介绍
已经提出了具有多个叠置平台水平面、用于支撑垂直轴风力机转子的塔架结构，转子位于每个平台水平面中。例如，文件FR2，945，325描述了一种中空穿孔塔架结构，将所述中空穿孔塔架结构设计为，无论垂直轴转子的旋转位置如何都容纳垂直轴转子。但是，在该文件中所述的塔架结构会影响转子叶片周围的风流量，导致每个转子的气流效率降低。此外，所述中空结构不一定使风力发电的性能达到最大，在塔的几何结构与其结构元件的组成方面皆是如此。
技术实现思路
在这种情况下，本专利技术的目的是，与现有塔架结构相比，至少改善下列标准中的某些标准：-塔架结构对风力机的运行的干扰越少越好。尤其是，该结构对风力机转子叶片周围风流量的影响很小，从而提高由塔架结构支撑的每个转子的气流效率；-塔架结构具有较高刚性以及较高的抗机械力能力，所述机械力是通过风力机转子旋转产生的，包括转速变化的情况下，亦是如此；-与现有结构相比，塔架结构使每个风力机转子都能够在其旋转过程中扫过较大区域，增加了转子所恢复的机械功率；-塔架结构不承受明显的振动，这种振动可能是由穿过结构的风流量产生的，或者由转子的旋转产生的。尤其是通过塔架结构的重要刚性以及通过其轻盈的结构组件实现这一目的；-与其支撑的风力机转子分开的塔架结构本身使得风压暴露减少；-很容易把塔架结构在其运行场地平稳地安装在地上，或者在近海安装的情况下，将其安装在漂浮物上；-降低了塔架结构的总质量，从而限制原材料的成本并且有助于结构的组成元件的运输。尤其是，期望塔架结构具有模块化几何结构，其中很容易运输每个结构组件；而且-可在运行场地轻松迅速地完成塔架结构的组装。为了达到上述目的或者其它目的中的至少一个目的，本专利技术的第一方面提出一种具有多个叠置平台水平面、用于支撑至少一个垂直轴风力机转子的新型塔架结构，结该构具有垂直对称轴，并且在围绕该对称轴旋转±120°(度)时保持与其本身相同。该结构包括线性刚性段的一个组件，至少包括：-三个立柱，分别在结构的底部和顶部之间延伸；-至少两组平台段；以及-支撑段。在根据本专利技术的塔架结构中，同一组的平台段组装在结构的平台水平面上，以便在该平台水平面上形成水平的多边形。每个平台段都构成多边形的一条边，而且多边形中连续的两个平台段的各个末端之间的连接体构成多边形的顶点。每个多边形的三个顶点，称为边缘顶点，分别连接到三个立柱，而且每个多边形的任意两个边缘顶点被该多边形的至少一个其它顶点隔开，所述其它顶点称为一对两个边缘顶点的中间顶点。此外，对于任何多边形的每对边缘顶点而言，至少一个中间顶点通过两个支撑段进一步倾斜地连接到至少一个立柱，这对边缘顶点之中一个边缘顶点连接到所述立柱，所述两个支撑段分别朝向塔的顶部和底部。对于每个多边形而言，每个中间顶点都位于由该多边形的边缘顶点构成的三角形外侧。该结构进一步适合容纳一个风力机转子或者多个叠置的风力机转子，每个转子都容纳在两个连续的平台水平面之间，而且每个转子的轴都与结构的对称轴一致。这种塔架结构是由有限数量的段构成的，可以在结构上优化所述段的外径，所以其风压暴露特别低。因为相同的原因，所以结构降低了对风力机转子叶片周围的风流量的干扰。在某些风向下，测试表明，该结构对发电性能也有有利影响。换言之，塔架结构对每个叶片的气流效率的影响非常小。因此增加了每个转子从风力中恢复的机械功率。而且，这种塔架结构主要是由三角形构成的，所以几何变形很少或者没有几何变形。每段主要经受拉力或压缩应力，几乎没有剪切应力，同时减少了弯曲失稳。结构还具有较高的刚性以及较高的抗机械力的能力，所述机械力是通过转子的旋转和/或加速产生的。这些三角形还减少了塔架结构中的振动传播。换言之，塔架结构使得较高的刚性与降低的总重量之间达到优化平衡。通过这些良好的机械性能，塔架结构可进一步用于支撑附加设备，比如移动电话天线。由于每个平台水平面中的多边形，中间顶点在边缘顶点的三角形以外侧，所以每个风力机转子可以扫过的区域延伸到边缘顶点的三角形之外。转子扫过的区域因此较大，同时仍保持包含在结构之中。在本专利技术的背景下，术语“转子扫过的区域”的含义是转子每个叶片所追踪的圆锥或圆柱的侧面区域。此外，构成塔架结构的段数量较少，还有助于降低其现场制作和安装费用。最后，将塔架结构安装在地面上，或者在近海操作的情况下，安装在漂浮物上的情况下，围绕垂直中心轴的三重对称通过三个脚使塔架结构具有较高稳定性。在本专利技术的优选实施例中，可单独采用或者将其中几个相结合地采用下列改进：-每个立柱可平行于容纳结构的对称轴的各个子午面；-每组平台段可包括长度相同的六个平台段，所以每个多边形都是正六边形。于是，对于每个六边形以及对于该六边形的每对边缘顶点而言，这对单个中间顶点通过四个支撑段倾斜地连接到这对边缘顶点的两个立柱，两个立柱之中的一个朝向塔的顶部，另一个朝向塔的底部。此外，对于每个六边形而言，把三个中间顶点连接到朝向底部的立柱的六个支撑段具有第一个共同长度，把同样三个中间顶点连接到朝向顶部的立柱的六个支撑段具有第二个共同长度；-在结构的两个连续平台水平面之间，连接这两个连续平台水平面的最高中间顶点或最低中间顶点的所有支撑段都可以连接到结构的同一个高度的立柱；-对于每个平台水平面而言，塔架结构可进一步包括径向段，所述径向段分别从该平台水平面的多边形的至少某些顶点按照结构的对称轴的方向延伸，以形成风力机转子支撑。该径向段可能只与中间顶点关联；-对于至少一个平台水平面以及对于该平台水平面的多边形的至少某些顶点而言，两个径向段可从多边形的每个顶点分别朝向位于结构的对称轴上的两个收敛点延伸，所述两个收敛点沿着对称轴间隔开，而且为平台水平面的多边形的顶点所共用，径向段从所述平台水平面的多边形的顶点延伸；-至少在最低平台水平面和最高平台水平面之间，每个立柱都可以是直线型的，并且能够按照朝向塔的顶部的向上的方向接近结构的对称轴，。在这两个平台水平面之间，立柱于是构成等边三角形基座的锥体的边缘；-立柱、平台段和支撑段之中至少某些段沿着所述立柱、平台段或支撑段的至少一部分长度具有呈圆形横截面的外边界。因此可以在立柱或各段对机械应力的抵抗性与对风流量的最低干扰之间实现更好的平衡；而且-由于模块化配置，塔架结构可包括用于容纳n个风力机转子的n+1个平台水平面，其中n是小于二十的非零整数，更好地，等于三、四、五或六。本专利技术的第二方面提出一种塔，该塔包括：-按照本专利技术的第一方面的塔架结构；以及-至少一个垂直轴风力机转子，每个转子都容纳在结构的两个连续平台水平面之间，而且每个转子的轴都可以与结构的对称轴一致。有利的是，为了增加至少一个风力机转子扫过的区域，转子旋转一圈过程中，该转子的上部径向末端所追踪的路径可以通过突出到水平面上而径向延伸到刚好位于转子之上的平台水平面的多边形的边缘顶点的三角形外面。同一特征也可以相对于刚好位于转子下面的平台水平面而应用到该转子的下部径向末端。为了避免明显的不平衡，并减少每个风力机转子旋转可能产生的振动，每个转子都可以包括三个风力机叶片。最后，塔可进一步包括天线，尤其是移动电话天线，在塔向上的方向上紧随最高风力机转子之后的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种塔架结构，具有多个叠置平台水平面(NE)，用于支撑至少一个垂直轴风力机转子，该结构具有垂直对称轴(Δ)，并且在围绕所述对称轴旋转±120°时保持与其本身相同，该结构包括线性刚性段的组件，至少包括：‑三个立柱(1，2，3)，每一个在结构的基座和顶部之间延伸；‑至少两组平台段(10)；以及‑支撑段(20)，其中，同一组的平台段(10)组装在结构的平台水平面(NE)上，以便在所述平台水平面上形成水平的多边形，每个平台段都构成多边形的一条边，而且多边形中连续的两个平台段的各个边缘之间的连接体构成所述多边形的顶点，每个多边形的三个顶点，被称为边缘顶点(11)，分别连接到所述三个立柱(1，2，3)，而且每个多边形的任意两个边缘顶点被所述多边形的至少一个其它顶点隔开，所述其它顶点被称为这对两个边缘顶点的中间顶点(12)，其中，对于任何一个多边形的每对边缘顶点(11)而言，至少一个中间顶点(12)通过两个支撑段(20)进一步倾斜地连接到至少一个立柱(1，2，3)，这对边缘顶点之中一个边缘顶点连接到所述至少一个立柱，所述支撑段分别朝向塔的顶部和底部，其中，对于每个多边形而言，每个中间顶点(12)都位于由所述多边形的边缘顶点(11)构成的三角形外侧，并且，所述结构进一步适合容纳风力机转子(32)或者多个叠置的风力机转子，每个转子都容纳在两个连续的平台水平面(NE)之间，而且每个转子的轴都与所述结构的对称轴(Δ)一致。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.05 FR 14583601.一种塔架结构，具有多个叠置平台水平面(NE)，用于支撑至少一个垂直轴风力机转子，该结构具有垂直对称轴(Δ)，并且在围绕所述对称轴旋转±120°时保持与其本身相同，该结构包括线性刚性段的组件，至少包括：-三个立柱(1，2，3)，每一个在结构的基座和顶部之间延伸；-至少两组平台段(10)；以及-支撑段(20)，其中，同一组的平台段(10)组装在结构的平台水平面(NE)上，以便在所述平台水平面上形成水平的多边形，每个平台段都构成多边形的一条边，而且多边形中连续的两个平台段的各个边缘之间的连接体构成所述多边形的顶点，每个多边形的三个顶点，被称为边缘顶点(11)，分别连接到所述三个立柱(1，2，3)，而且每个多边形的任意两个边缘顶点被所述多边形的至少一个其它顶点隔开，所述其它顶点被称为这对两个边缘顶点的中间顶点(12)，其中，对于任何一个多边形的每对边缘顶点(11)而言，至少一个中间顶点(12)通过两个支撑段(20)进一步倾斜地连接到至少一个立柱(1，2，3)，这对边缘顶点之中一个边缘顶点连接到所述至少一个立柱，所述支撑段分别朝向塔的顶部和底部，其中，对于每个多边形而言，每个中间顶点(12)都位于由所述多边形的边缘顶点(11)构成的三角形外侧，并且，所述结构进一步适合容纳风力机转子(32)或者多个叠置的风力机转子，每个转子都容纳在两个连续的平台水平面(NE)之间，而且每个转子的轴都与所述结构的对称轴(Δ)一致。2.根据权利要求1所述的塔架结构，其特征在于，每个立柱(1，2，3)都平行于各个容纳所述结构的对称轴(Δ)的各个子午面。3.根据权利要求1或权利要求2所述的塔架结构，其特征在于，每组平台段(10)包括长度相同的六个平台段，所以每个多边形都是正六边形，其中，对于每个六边形以及对于所述六边形的每对边缘顶点(11)而言，这对的单个中间顶点(12)通过四个支撑段(20)倾斜地连接到这对边缘顶点的两个立柱，两个立柱之中的一个朝向塔的顶部，另一个朝向塔的底部，而且其中，对于每个六边形而言，把三个中间顶点(12)连接到朝向底部的立柱(1，2，3)的六个支撑段(20)具有第一个共同长度，并且，把所述三个中间顶点连接到朝向顶部的立柱的六个支撑段具有第二个共同长度。4.根据前述权利要求中任一项所述的塔架结构，其特征在于，在所述结构的两个连续平台水平面(NE)之间，连接所述两个连续平台水平面的最高或最低的中间顶点(12)的所有支撑段(20)都连接到结构的同一个高度的立柱(1，2，3)。5.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉斐尔·梅纳德，
申请(专利权)人：威恩德伊特公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR