[发明专利]一种水平轴线风力涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及一种水平轴线风力涡轮机，具有半径在0.6m和1.5m之间的转子，特别是这种类型的风力涡轮机，它有相对于转子轮毂具有固定倾斜角度的叶片，并有可变的转速。

背景技术

水平轴线风力涡轮机包括支承结构，该支承结构通常由单个竖直直立部件构成，转子以悬臂形式连接在该支承结构上，该转子绕水平轴线旋转。支承结构还支承发电装置，该发电装置由转子来机械驱动。所述发电装置包括机械和电部件(慢轴，转子装配在该慢轴上；齿轮箱；快轴，发电机与该快轴连接；逆变器等)。

转子又包括与慢轴刚性连接的中心轮毂以及固定在该转子上的多个叶片。

转子可以是具有固定叶片的类型以及具有可运动叶片的类型。在前一种情况下，叶片具有相对于轮毂的固定位置(因此，倾斜角度不随时间变化)，而在后一种情况下，叶片可以绕相应径向旋转轴线旋转，该径向旋转轴线布置在与转子的旋转轴线垂直的平面中，这样，它们能够改变其倾斜角度，并增加或不增加风相对于它们的入射角。

通常，具有可运动叶片的方案用于相对较大的涡轮机(也就是说，功率等于至少几十kW)，而对于具有小功率输出(几kW)的涡轮机，叶片通常为固定式。实际上，尽管使用可运动叶片能够使得叶片的倾斜角度适应风速，从而提高涡轮机的效率，但是与涡轮机的生产和管理相关联的更大成本使得具有可运动叶片的方案对于小型涡轮机并不利，因此该小型涡轮机制造成具有固定叶片。

如前所述，本发明就用于这种类型的涡轮机，特别是该涡轮机的转子直径在1.2m和3m之间，通常具有几kW的额定功率。

尽管这种类型的涡轮机自身为已知，但是它们目前能够保证的性能并不是最佳，特别是在风速相对于设计速度变化的情况下。

实际上，尽管各涡轮机通常能够保证对于特定设计风速的良好效率，但是一旦实际速度偏离设计速度，性能就会明显下降。

发明内容

在本文中，形成本发明基础的技术目的是提供一种水平轴线风力涡轮机，具有半径在0.6m和1.5m之间的转子，该水平轴线风力涡轮机克服了上述缺点。

特别是，本发明的技术目的是提供具有半径在0.6m和1.5m之间的转子的水平轴线风力涡轮机，该水平轴线风力涡轮机保证在风速变化时效率更高和更均匀(与现有技术的风力涡轮机相比)。

所述技术目的和所示目标基本通过一种具有半径在0.6m和1.5m之间的转子的水平轴线风力涡轮机来实现。

一种水平轴线风力涡轮机，具有半径在0.6m和1.5m之间的转子，其中：

-风力涡轮机包括：支承结构，转子在有水平旋转轴线的情况下与该支承结构可旋转地连接；以及发电装置，该发电装置由转子机械驱动；

-转子包括中心轮毂，在两个和六个之间的叶片在有固定倾斜角度的情况下与该中心轮毂的周边刚性连接；

-各叶片具有相对于旋转轴线径向定向的主延伸方向，并沿主延伸方向离开旋转轴线一个接一个地包括：

连接部分，该连接部分位于叶片的第一端处，并固定至中心轮毂上；

基部部分，该基部部分从连接部分开始延伸；

中间部分，该中间部分从基部部分开始延伸；以及

端部部分，该端部部分从中间部分开始延伸至叶片的第二端；

-对于各叶片，叶片的长度可识别为等于基部部分、中间部分和端部部分沿主延伸方向测量的总长度，该叶片的长度在450mm和1400mm之间；

其中：

基部部分沿主延伸方向延伸的长度在叶片长度的10％和20％之间，并根据型面SG6040来形成；

端部部分沿主延伸方向延伸的长度在叶片长度的70％和80％之间，并根据型面SG6043来形成；以及

中间部分沿主延伸方向延伸的长度在叶片长度的5％和15％之间，并形成为具有沿主延伸方向的可变型面，该中间部分使得基部部分的型面SG6040与端部部分的型面SG6043连接。

所述的水平轴线风力涡轮机，各叶片的基部部分具有：与连接部分连接的内部基部型面，该内部基部型面包括主弦，该主弦相对于与旋转轴线垂直的平面形成角度Φ，该角度Φ等于32°±5％，且该主弦的长度与所述转子半径的比等于0.149±5％；以及与中间部分连接的外部基部部分，该外部基部部分包括主弦，该主弦相对于与旋转轴线垂直的平面形成角度Φ，该角度Φ等于19.5°±5％，且该主弦的长度与所述转子半径的比等于142±5％。