專利名稱：一種大功率風力發(fā)電機及其葉片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及風力發(fā)電技術領域，尤其涉及一種大功率風力發(fā)電機的葉片。本實用新型還涉及一種包括上述葉片的大功率風力發(fā)電機。
背景技術：
風力發(fā)電機是將風能轉換為機械能的動力機械，又稱風車；風力發(fā)電是將風力發(fā)電機的葉片迎風掃掠面積內截獲的風能轉化成電能的過程。在風力發(fā)電過程中，風輪葉片迎風面與風速的夾角直接影響到風力發(fā)電機對風能的吸收，當夾角達到某一定值時吸收效率最高。為了使風輪在低風速時具有最佳吸收率，高風速時不吸收超過發(fā)電機能力的風能， 所以就需要變槳機構。變槳機構是一種風力發(fā)電機的調節(jié)裝置，風力較大時，通過調節(jié)變槳機構使葉片迎角減??；風力較小時，通過調節(jié)變槳機構使葉片迎角增大；從而控制吸收的機械能，一方面保證獲取最大的能量(與額定功率對應)，同時減少風力對風力機的沖擊。目前的變槳風力發(fā)電機都采用整個葉片變槳，即整個葉片轉動以改變迎角大小。 但是隨著風力發(fā)電機功率越來越大，葉片尺寸也不斷增大，3麗葉片達到50m、5麗葉片達 60m、IOMW葉片將達80m或更長。葉片尺寸的增大，使得葉片變槳笨重、緩慢，且使得變槳回轉支承尺寸增大，變槳電機所需的功率也增大，這對風力發(fā)電機的零部件的制造采購造成很大的困難。這些零部件尺寸、重量的增加和成本的提高對大型風力發(fā)電機的輕量化設計、 高性能低成本規(guī)劃造成了障礙。因此大功率風力發(fā)電機的變槳設計問題已成為了風力發(fā)電機大型化發(fā)展道路中的一大難題。因此，如何在現(xiàn)有技術的基礎上，改進大功率風力發(fā)電機的葉片結構，使其實現(xiàn)葉片變槳靈活，且其所需要的變槳機構尺寸較小，是本領域的技術人員目前急需解決的技術問題。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題為提供一種大功率風力發(fā)電機的葉片，該葉片變槳靈活，且所需要的變槳機構的尺寸較小。本實用新型要解決的另一個技術問題為提供一種包括上述葉片的大功率風力發(fā)電機。為解決上述技術問題，本實用新型提供一種大功率風力發(fā)電機的葉片，包括變槳機構；還包括葉根定槳段和葉尖變槳段，所述葉根定槳段和葉尖變槳段通過回轉支承可轉動地連接，且轉動中心線沿所述葉片的長度方向，所述葉根定槳段的頂部固定連接有驅動所述葉尖變槳段相對于所述葉根定槳段轉動的所述變槳機構。優(yōu)選地，所述回轉支承的外圈連接所述葉根定槳段，其內圈連接所述葉尖變槳段。優(yōu)選地，所述葉根定槳段、所述葉尖變槳段均通過雙頭螺柱固定連接于所述回轉支承。優(yōu)選地，所述回轉支承的內圈的內壁設有內齒，所述變槳機構的輸出軸固定連接有齒輪，所述齒輪與所述內齒嚙合。 優(yōu)選地，所述葉根定槳段為鑄鐵葉片。優(yōu)選地，所述葉尖變槳段為碳纖維葉片。本實用新型所提供的葉片，包括變槳機構、葉根定槳段和葉尖變槳段，葉根定槳段和葉尖變槳段通過回轉支承可轉動地連接，且轉動中心線沿葉片的長度方向，葉根定槳段的頂部固定連接有變槳機構，該變槳機構驅動葉尖變槳段相對于葉根定槳段轉動。采用這種結構的葉片，將葉片設置成葉根定槳段和葉尖變槳段的組合體，當葉片需要變槳時，啟動葉片的變槳機構，使其輸出軸轉動，從而驅動葉尖變槳段相對于葉根定槳段在垂直于葉片長度方向的平面轉動，實現(xiàn)部分葉片變槳，取代了現(xiàn)有技術的整個葉片變
ο由此可見，這種結構的葉片變槳輕便、靈活，且需要的變槳機構的尺寸也相應減小，使得驅動功率減小，進一步減小了葉片的生產(chǎn)成本。本實用新型還提供一種大功率風力發(fā)電機，包括風輪；還包括上述的葉片，所述葉片固定連接于所述風輪的輪轂。由于上述葉片具有上述的技術效果，因此，包括該葉片的大功率風力發(fā)電機也具有相應的技術效果，在此不再贅述。

圖1為本實用新型所提供的大功率風力發(fā)電機的葉片的一種具體實施方式
的結構示意圖；圖2為圖1中的葉根定槳段和葉尖變槳段連接處的局部放大圖。其中，圖1和圖2中的附圖標記與部件名稱之間的對應關系為1葉根定槳段；2葉尖變槳段；3變槳機構；4回轉支承；31齒輪；41外圈；42內圈；43內齒。
具體實施方式
本實用新型的核心為提供一種大功率風力發(fā)電機的葉片，該葉片變槳靈活，且所需要的變槳機構的尺寸較小。本實用新型的另一個核心為提供一種包括上述葉片的大功率風力發(fā)電機。為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。請參考圖1，圖1為本實用新型所提供的大功率風力發(fā)電機的葉片的一種具體實施方式
的結構示意圖。在一種具體的實施方式中，如圖1所示，本實用新型所提供的大功率風力發(fā)電機的葉片包括葉根定槳段1、葉尖變槳段2和變槳機構3，葉根定槳段1是葉片中比較笨重、對風能吸收影響不大的部分，葉根定槳段1固定連接于風輪；葉尖變槳段2是葉片中比較靈活、對風能吸收影響較大的部分，葉尖變槳段2與葉根定槳段1通過回轉支承4可轉動地連接，且轉動中心線沿所述葉片的長度方向；變槳機構3是葉片中驅動葉片變槳的部件，其固定連接于葉根定槳段1的頂部，該變槳機構3驅動葉尖變槳段2相對于葉根定槳段1轉動。[0025]采用這種結構的葉片，將葉片設置成葉根定槳段1和葉尖變槳段2的組合體，當葉片需要變槳時，啟動葉片的變槳機構3，使其輸出軸轉動，從而驅動葉尖變槳段2相對于葉根定槳段1在垂直于葉片長度方向的平面轉動，實現(xiàn)部分葉片變槳，取代了現(xiàn)有技術的整個葉片變槳，這種結構的葉片變槳輕便、靈活，且需要的變槳機構3的尺寸也相應減小，使得驅動功率減小，進一步減小了葉片的生產(chǎn)成本。同時，由于這種結構的葉片的驅動功率減小，進一步減小了大功率風力發(fā)電機的風輪的成本和重量，同時降低了葉片制造和運輸?shù)碾y度。此外，本文中出現(xiàn)的“根部”指的是葉片靠近風力發(fā)電機的風輪一側的部分，即圖1 中葉片的左側部分；文中出現(xiàn)的“頂部”指的是葉片遠離風力發(fā)電機的風輪一側的部分，即圖1中葉片的右側部分，應當理解，這些方位詞是以說明書附圖中為基準設立的，它們的出現(xiàn)不應當影響本實用新型的保護范圍。需要說明的是，上述實施方式并未限定上述葉根定槳段1和葉尖變槳段2通過回轉支承4連接的具體形式，也并未限定上述變槳機構3驅動葉尖變槳段2的具體形式，事實上，凡是包括由回轉支承4連接的葉根定槳段1和葉尖變槳段2，且變槳機構3驅動葉尖變槳段2轉動的風力發(fā)電機的葉片均屬于本實用新型的保護范圍內。還可以進一步設置上述葉根定槳段1和葉尖變槳段2的連接方式。如圖1所述，回轉支承4包括外圈41和內圈42，內圈42通常為光滑的連接面，外圈41的內壁設有齒，在內圈42和外圈41之間通過滾珠滑動連接。在另一種具體的實施方式中，葉根定槳段1固定連接于回轉支承4的外圈41，葉尖變槳段2固定連接于回轉支承4 的內圈42。通過這種結構，能夠方便地實現(xiàn)葉根定槳段1和葉尖變槳段2的可轉動連接，從而保證葉尖變槳段2可相對葉根定槳段1轉動。當然，上述變槳葉片并不限于葉根定槳段1連接回轉支承4的外圈41，葉尖變槳段 2連接回轉支承4的內圈42，也可以采用葉根定槳段1連接回轉支承4的內圈42，葉尖變槳段2連接回轉支承4的外圈41。還可以進一步設置上述葉根定槳段1、葉尖變槳段2與回轉支承4的連接方式。在另一種具體的實施方式中，上述葉根定槳段1可以通過雙頭螺柱與回轉支承4 的外圈41固定連接。通過雙頭螺柱固定連接葉根定槳段1和回轉支承4，具有結構簡單的特點，并且雙頭螺柱可以采用標準件，其加工制造程序方便的優(yōu)點。相同地，上述葉尖變槳段2也可以通過雙頭螺柱固定連接于回轉支承4的內圈42。當然，除了采用雙頭螺柱連接的方式，上述葉根定槳段1、葉尖變槳段2還可以通過螺栓連接、焊接等固定連接。還可以進一步設置上述變槳機構3驅動葉尖變槳段2的具體結構。請參考圖2，圖2為圖1中的葉根定槳段和葉尖變槳段連接處的局部放大圖。在另一種具體的實施方式中，如圖2所示，上述回轉支承4的內圈42的內壁可以設有內齒43，變槳機構3的輸出軸固定連接有齒輪31，該齒輪31與回轉支承4的內齒43嚙合。采用這樣的結構，通過齒輪嚙合的傳動方式，當變槳機構3轉動時，能夠將動力傳遞至回轉支承4的內圈42，從而驅動與內圈42固定連接的葉尖變槳段2轉動，實現(xiàn)葉片變槳。除此之外，還可以通過設置變槳機構3的齒輪31的齒數(shù)和回轉支承4的內圈42的齒數(shù)來得到預定的傳動比，達到減速的目的，從而使得葉尖變槳段2進行合理速度的變槳， 齒輪31傳動還具有平穩(wěn)性高、傳動運動準確可靠的優(yōu)點。[0037]需要說明的是，上述變槳機構3的齒輪31與回轉支承4的內壁可以嚙合于回轉支承4的部分內齒43，也可以設置齒輪31與回轉支承4的所有內齒43均嚙合，凡是通過齒輪 31嚙合的葉片均在本實用新型的保護范圍內。當然，上述變槳機構3也可以采用其他方式驅動葉尖變槳段2轉動，例如可以將變槳機構3的輸出軸與回轉支承4的內圈42固定連接，同樣可以使得變槳機構3驅動葉尖變槳段2轉動。需要說明的是，上述變槳機構并不僅限于齒輪傳動的機構，還可以利用曲柄搖桿機構的原理，采用液壓缸推動回轉支承4的內外圈相對轉動，即將液壓缸的一端與回轉支承4的內圈42固定連接，其另一端與外圈41固定連接，當液壓缸伸縮時，推動回轉支承4 的內外圈相對轉動，從而實現(xiàn)葉片的變槳。當然，除了采用液壓缸驅動的形式以外，還可以采用絲杠驅動內外圈相對轉動。還可以進一步設置上述葉根定槳段1和葉尖變槳段2的葉片材料。在另一種具體的實施方式中，上述葉根定槳段1可以具體為鋁合金葉片，以保證葉根定槳段1能夠具有較高的強度，并且具有較小的重量。當然，葉根定槳段1還可以采用其他高強度的金屬，例如可以采用鑄鐵葉片、鋼葉片等。在葉根定槳段1的外部還可以覆蓋一層玻璃鋼，以保證葉根定槳段1的葉片具有良好的氣動性能。上述葉尖變槳段2可以為碳纖維葉片，以減少葉尖變槳段2的重量，減輕葉根定槳段1頂部與葉尖變槳段2根部的連接接口的載荷，從而使得葉片變槳更加輕便、靈活，從而能夠進一步減小變槳機構3的尺寸。當然，上述葉尖變槳段還可以為其他材料的葉片，例如可以為玻璃纖維和碳纖維的組合葉片，或者其他滿足要求的熱塑性材料的葉片。本實用新型還提供一種大功率風力發(fā)電機，包括風輪，還包括上述葉片，葉片固定連接于風輪的輪轂。由于上述葉片具有上述的技術效果，因此包括該葉片的風力發(fā)電機也具有相應的技術效果，在此不再贅述。以上對本實用新型所提供的一種大功率風力發(fā)電機及其葉片進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。
權利要求1.一種大功率風力發(fā)電機的葉片，包括變槳機構(3)；其特征在于，還包括葉根定槳段 (1)和葉尖變槳段O)，所述葉根定槳段(1)和葉尖變槳段( 通過回轉支承(4)可轉動地連接，且轉動中心線沿所述葉片的長度方向，所述葉根定槳段(1)的頂部設有驅動所述葉尖變槳段( 相對于所述葉根定槳段(1)轉動的所述變槳機構(3)。
2.根據(jù)權利要求1所述的葉片，其特征在于，所述回轉支承(4)的外圈連接所述葉根定槳段(1)，其內圈0 連接所述葉尖變槳段O)。
3.根據(jù)權利要求2所述的葉片，其特征在于，所述葉根定槳段(1)、所述葉尖變槳段(2) 均通過雙頭螺柱固定連接于所述回轉支承G)。
4.根據(jù)權利要求2所述的葉片，其特征在于，所述回轉支承(4)的內圈02)的內壁設有內齒(43)，所述變槳機構C3)的輸出軸固定連接有齒輪(31)，所述齒輪(31)與所述內齒 (43)嚙合。
5.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的葉片，其特征在于，所述葉根定槳段(1)為鋁合金葉片。
6.根據(jù)權利要求1-4任一項所述的葉片，其特征在于，所述葉尖變槳段( 為碳纖維葉片。
7.一種大功率風力發(fā)電機，包括風輪；其特征在于，還包括如權利要求1-6任一項所述的葉片，所述葉片固定連接于所述風輪的輪轂。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率風力發(fā)電機的葉片，包括變槳機構(3)；還包括葉根定槳段(1)和葉尖變槳段(2)，所述葉根定槳段(1)和葉尖變槳段(2)可轉動地連接，且轉動中心線沿所述葉片的長度方向，所述葉根定槳段(1)的頂部固定連接有驅動所述葉尖變槳段(2)轉動的所述變槳機構(3)。這種結構的葉片的變槳方式輕便、靈活，需要的變槳機構的尺寸也相應減小，使得驅動功率減小，進一步減小了風力發(fā)電機的風輪的成本和重量，同時降低了制造和運輸?shù)碾y度。本實用新型還公開了一種風力發(fā)電機，包括風輪和上述葉片，所述葉片固定連接于所述風輪的輪轂。該風力發(fā)電機具有與上述葉片相同的技術效果。
文檔編號F03D9/00GK202056007SQ20112013437
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權日2011年4月29日
發(fā)明者成剛, 繆瑞平 申請人:三一電氣有限責任公司