先进风力发电机生产工艺1

先进风力发电机生产工艺

声明：

本发明的工艺是： 1。甲风力发电机叶片，包括：a）一个第一端部，b）一间隔开的第二端，所述第一端，和c）一个前缘连接所述第一端和所述第二端并基本上符合的球状体的表面上具有极性的轴，所述前缘近似的正弦波具有中性轴基本上平行于所述叶片的纵向轴线，所述纵向轴线约平分的弦的所述第一端和一根弦的所述第二端和斜槽相对所述极轴使得的投影超出所述第一端的所述纵向轴线不相交所述极轴。 2。如工艺要求1所述的风力发电机叶片的所述第一端和所述第二端还包括一个后缘连接，并间隔开的从所述前缘，所述后缘的近似的正弦波的形状具有中性轴基本上平行于所述纵向轴线的所述叶片的表面基本上符合所述球体。 3。根据工艺要求1的方法，其中该风力发电机叶片，所述叶片进一步包括一个近似椭圆形的表面，所述椭圆的长轴基本上平行于所述叶片的弦轴和短轴基本上垂直布置排列被定义到所述长轴和所述表面。 4。如工艺要求3所述的风力发电机叶片，其中所述短轴的长度限定，所述椭圆是大于靠近所述第一端的所述叶片的比所述长度的所述短轴靠近所述第二端的所述叶片。 5。一种风力发电机，包括：a）一个布置有关的旋转轴线旋转的叶片支承件，以及b）连接到所述的叶片，叶片支承件，所述的叶片，包括：i）的第一端;ⅱ）间隔开的第二端，所述第一端;和ⅲ）的前缘连接所述第一端和所述第二端和所述叶片基本上符合具有极轴旋转椭球体的表面，所述前缘近似的正弦波，具有基本上平行的纵向轴线的中性轴，所述纵向轴线约平分的弦的所述第二端和斜槽相对的所述第一端部和一个和弦到所述极轴的投影，使得超出所述第一端的所述纵向轴线不相交，所述极轴。 6。根据工艺要求5 的风力发电机，其特征在于，所述叶片附连到所述叶片支承件靠近所述第一端的所述叶片和靠近所述叶片的所述第二端，所述第一和所述第二端被布置，使得所述的所述叶片的纵向轴线相对偏斜的旋转轴线，所述叶片支承件和一个投影表示所述叶片超出所述第一端不相交的所述纵向轴线的旋转轴线，所述叶片支承件。 7。如工艺要求6所述的风力发电机，其特征在于，部分的所述纵向轴线的所述叶片的靠近中间之间的所述第一端和所述第二端歪斜相对于所述旋转轴线的所述涡轮机以一个角度，所述角度大于15度且小于比90度 8。根据工艺要求5 的风力发电机，其特征在于，所述的旋转轴线基本上是垂直的。 9。根据工艺要求5的风力发电机，其特征在于，所述的旋转轴线基本上是水平的。 10。如工艺要求5所述的风力发电机的，所述风向标表面进一步近似椭圆形，所述椭圆被定义 11 由布置成基本上垂直于所述纵向轴线的所述叶片和短轴基本上垂直布置于所述长轴和所述纵向轴线的长轴。 。如工艺要求5所述的风力发电机，还包括一个后缘连接所述第一端和所述第二端部与所述叶片，并隔开的所述前缘的所述叶片，所述后缘近似一个正弦波的形状具有基本上平行于中性轴所述纵向轴线的所述叶片和基本上效法到所述表面的所述旋转椭球。 12。根据工艺要求11 的风力发电机，其特征在于，所述叶片附连到所述叶片支承件靠近所述第一端的所述叶片和靠近所述叶片的所述第二端，所述第一和所述第二端被布置，使得所述的所述叶片的纵向轴线相对偏斜向所述的转动轴线 13。如工艺要求12所述的风力发电机，其特征在于，部分所述纵向轴线的所述叶片的靠近中间之间的所述第一端和所述第二端歪斜相对于所述旋转轴线的所述涡轮机以一个角度，所述角度大于15度且小于（超过90度） 14。根据工艺要求11 的风力发电机，其特征在于，所述的旋转轴线基本上是垂直的。 15。根据工艺要求11 的风力发电机，其特征在于，所述的旋转轴线基本上是水平的。 16。根据工艺要求11 的风力发电机，其特征在于，所述叶片表面进一步近似椭圆形，所述椭圆的长轴定义的布置基本上的弦，所述叶片和短轴基本上垂直于布置所述长轴和所述纵向轴线。 17。如工艺要求16所述的风力发电机，其特征在于，所述所述椭圆面的短轴是更大的靠近所述长度的第一

端部，所述叶片比所述长度与所述短轴靠近所述第二端 18。根据工艺要求17 的风力发电机，其特征在于，所述的旋转轴线基本上是垂直的。19。根据工艺要求17 的风力发电机，其特征在于，所述的旋转轴线基本上是水平的。 20。根据工艺要求17 的风力发电机，其特征在于，所述叶片被安装到所述叶片支承件靠近所述第一端的所述叶片和靠近所述叶片的所述第二端，所述第一和所述第二端被布置，使得所述的所述叶片的纵向轴线相对偏斜到所述的旋转轴线的所述叶片支承件 21。如工艺要求17所述的风力发电机，还包括另一种附着在叶片，所述叶片支持，所述另一个叶片包括另一个前缘和另一个后缘，所述前缘位于所述叶片沿径向进一步从所述叶片支承件的所述的旋转轴线比所述另一后缘 22。如工艺要求21所述的风力发电机，还包括一个帽覆盖的一个，所述第一和所述第二端部，所述叶片的和结束所述另一个叶片。 23。阿风动力的能量转换器，包括：a）一个基础; b）一个基本上垂直的塔由支持具有一个第一端的所述基础和第二端部;）一个风力发电机的旋转地安装在所述塔靠近所述第二端; d）一个电源发送装置具有第一连接到所述风力发电机和一个第二连接; e）一个飞轮转动由所述第二连接，所述电力传输装置，一团所述飞轮变量的一定量的物质，包括通过改变所述飞轮;和f）一个能量转换器连接到所述飞轮的旋转能量转换成另一种形式的能量的所述飞轮 24。风动力能源，根据工艺要求23的转换器，其特征在于所述飞轮包括：a）一个中空的环面安排有关的径向中心的旋转; b）一个流体，和c）的流体控制，以选择性地控制流体的流动的外部的所述源极之间飞轮和所述环面 25。风动力能源，如工艺要求23的转换器，其特征在于，所述风力发电机包括：a）一个叶片支持部支持的所述塔，用于旋转有关的旋转轴线;二）连接到所述的第一叶片，叶片支承件，所述第一叶片，包括：i）一个第一端;ⅱ）间隔开的第二端，所述第一端，一个近似平分线的弦，所述第一和所述的第二端部限定的纵向轴线的所述的叶片;ⅲ）的前缘连接所述第一端和所述第二端，所述前缘近似的正弦波具有中性轴基本上平行于所述纵向轴线的所述叶片和符合的球状体的表面，所述椭球体具有极性轴偏斜相对于不相交的投影，所述纵向轴线，所述叶片超出所述第一端和iv）的后缘连接所述第一端和所述第二端，并从所述前缘隔开，所述纵向轴线的所述叶片的所述后缘近似一个正弦波的形状具有基本上平行于中性轴符合所述表面的所述旋转椭球体;及c）另外一个叶片连接到所述叶片支承件，所述另一个叶片包括另一个前缘和另一个后缘，所述前缘位于所述第一叶片沿径向进一步从所述的旋转轴线比所述另一个后缘 26。风动力能源，如工艺要求25的转换器，其特征在于，所述与所述第一叶片的叶片表面进一步近似椭圆形，所述椭圆的长轴基本上平行于所述叶片的弦轴和短轴基本上垂直于布置排列被定义所述长轴和所述表面。

说明：

交叉参考相关应用

不适用。

本发明的背景

本发明涉及到一个风力 涡轮机。

现代的风力 涡轮机被分为两大类：水平轴的涡轮机轴和垂直轴的涡轮机。水平轴风力 涡轮机通常包括一个塔和一个风扇等有关的轴线基本上平行于地球表面的旋转塔的顶部安装在转子。的水平轴风力 涡轮机的转子，或远离的风的方向和偏航机构需要旋转的转子绕垂直轴的塔，在适当的对准，以保持转子与风流必须面对。由于机械装置提供功率到地面可能导致转子偏航对准与风的能量转换装置，如发电机，功率传输设备;及相关设备通常也安装塔架顶上。一个结构上强大和昂贵塔，是需要支持的高架设备的重量。此外，冷却塔结构必须将抗蚀剂从运动的转子叶片和塔架的相互作用所产生的压力脉动产生的振荡和疲劳。同样，压力脉冲由风塔遮光创建导致转子的叶片的弯曲诱导中的叶片和其它转子部件的疲劳。横轴

涡轮机的维护可能是复杂的，因为该设备位于塔顶。一辆大型吊车，通常需要更换设备或支持的转子在轴承更换或维修过程中。虽然水平轴风力 涡轮机的安装是相对复杂和昂贵的，它们是目前使用的最常见的风力 涡轮机配置。

，一般地，垂直轴风力 涡轮机包括一个中心轴垂直排列的相对于地面和可旋转地支撑绕轴排列的多个叶片或轮叶和大致垂直的风流动。垂直轴涡轮机不需要偏航机构对齐叶片与风力发电机或其它能量转换器和相关的电力传输设备可以安装在地面上的涡轮机的底座，有可能显着减少的复杂性和成本的安装。

升力和阻力的类型，一般分为垂直轴风力 涡轮机。拖放型垂直轴风力 涡轮机，例如由3杯风速计和的萨沃纽斯风力 涡轮是由撞击杯子，桶，或绕一垂直轴布置的桨叶上的露出部分的面积由风产生的力旋转。萨沃纽斯，美国专利。号1697574，引入本文作为参考，公开了一种垂直轴风力 涡轮机，可以被描述为每桶切割一半长度与偏移量，以形成两个勺和安装在一个垂直的轴的两半。萨沃纽斯涡轮机的效率的由转子侧的收集产生的功率是有限的，因为所产生的转子的另一侧通过拖放抵销。此外，由于暴露的风流动的导料勺的面积变化的涡轮机的旋转，转矩甚至不整个革命的轴和将产生没有转矩启动旋转，如果转子是与风流对准不当。另外，拖动型涡轮机的杯子或桨片的最大速度是大致相等的风的速度（叶尖速比≈1）。虽然这种类型的涡轮机可以产生高扭矩和用于泵送水和类似的任务可以是有用的，高效的生产的电力，商业风力 涡轮机的一个主要用途的旋转速度通常是太慢。

依靠升降式垂直轴涡轮机产生的升力的风流动的空气箔获得的叶尖速度超过了风的速度。大流士，美国专利。编号1835018，引入本文作为参考，公开了一种风力 涡轮机，典型化升力型垂直轴风力 涡轮机。的的达里厄风力 涡轮机是唯一的垂直轴风力 涡轮机曾经于任何规模的商业生产。的大流士的风力 涡轮机可以包括在其顶部和底部的端部连接到一个垂直的中心轴或直线刀片平行布置在一个圆筒形的鼓轴或鼠笼安排（有时称为作为“Giromill”）的C形的转子叶片。大流士涡轮机通常有两个或三个叶片。由于升力提供的转矩进行旋转，所述叶片的叶尖速度可以超过的风的速度。大流士风力 涡轮机可具有超过三个使适合于这种类型的涡轮机发电的叶尖速比。

虽然垂直轴风力 涡轮机的安装有潜在比水平轴涡轮机不太复杂和昂贵的，垂直轴的涡轮机的商业上的成功的缺乏是表示这种类型的涡轮机的大的缺点。是必需的，由于没有塔安装的风力 涡轮机的主要成本被消除。然而，接近地面的风速度非常低，紊流边界层的影响。其结果是，垂直轴涡轮机的输出，尤其是较低的一半的转子，是有限的，整体效率是比较低的。此外，人的导线可能需要以稳定的垂直轴，这可能使涡轮不切实际在广泛养殖或内置地区。当功率转换设备可被安装在地面上，通常需要起重机解除垂直的轴和叶片的轴承更换或维修。此外，升降式垂直轴涡轮机是不自起动，但可以用来作为电动机启动涡轮机的发电机连接到电力网。

什么是需要的，因此，是一种风力 涡轮机，结合较低的成本和降低复杂性的一个垂直轴风力 涡轮机具有较高的水平轴风力 涡轮机的效率和性能的。

附图说明附图

图。图1是装有垂直轴的风力 涡轮机的实施例的电动发电安装的剖开的透视图。

图。图2是剖视图，图的仰角的电气安装发电。1。

图。图3是本发明的风力 涡轮机的正视的剖视图。

图。图4是一个风力 涡轮机的正视图。

图。图5是一个剖视图，图的风力 涡轮机。4沿Z-Z线的图。4。

图。图6是图的风力 涡轮机的底视图。4。

图。图7是产生的风力 涡轮机的叶片的形状的方法的示意性说明。

图。图8是沿V-V线的图的风力 涡轮机的叶片的剖视图。4。

图。图9是本发明的风力 涡轮机的实施例的水平轴的透视图。

发明的具体

详细参见附图，其中本发明的类似的部分由相同的附图标记标识，并且，更具体地，图。图1和图2，风力功率能量的转换器，用于发电20是示出本发明的风力 涡轮机系统的实施例的一垂直轴线。所述能量转换器安装20，一般地，包括了基础或支承，这反过来，支持风力发电机26塔架24的基座22。位于一个或多个电动发电机28的基础上，22驱动的飞轮

34。发电机28连接到飞轮34通过驱动轴30被连接到一个直角的驱动器32，其可转动地连接到飞轮。直角驱动器32也可以包括可变比例的传动装置或其它动力传动部件，如泵和电机的静水可变风力条件下，来控制发电机28的旋转速度。的动力传递装置，其可旋转地连接的飞轮34和风力发电机26，在塔24的顶部。示例性动力传动装置，如图所示。图1和2所示，包括一个离合器33，以选择性地连接到一个主驱动轴36，其连接到由风力发电机26和旋转飞轮34。然而，其他已知的动力传动装置可用于从风力发电机26的飞轮34传送功率。例如，由风力发电机26连接到被驱动的液压泵供给压力流体驱动的液压马达，连接到旋转的飞轮34。虽然图示的能量转换器安装20结合可以用来升高的流体或其他形式的能量转换为旋转能量的风力发电机的发电机，泵或其它的能量转换装置，连接到所述飞轮。同样地，所述能量转换器安装20包括一个直角驱动器32中，但与主驱动轴36，发电机28，以及其他的能量转换装置，以及动力传递装置，可以安装在线。

该塔24通常是圆柱形的，并提供必要的强度，刚度，和其他所需性质的任何方便的材料可以被构造。例如，塔24可以包括多个预制的，管状的，钢筋混凝土单位与内部后拉紧电缆，如果有必要，塔式稳定。连接到基础22表面贴装或完全或部分掩埋，确定安装的选址限制，该塔24。参照图。如图3所示，涡轮机26可旋转地支承在塔24的顶部由上部40和下部42的轴承。上轴承40的上部连接到塔架24上的轴承支撑件44和在上部叶片支承件48的中心的轮毂46的熊。用螺栓固定在上部叶片支承件48的轮毂46的50的凸缘上的端部在主驱动轴36上，从而使所述主驱动器轴将与上部旋转叶片支持。在其下端，涡轮机26可旋转地支撑由靠在低级连接到塔架24和 轮毂53的下部叶片支承件54的轴承支撑件52的下部轴承42。

液压油缸56的多个的壳连接到塔架24。可扩展的可移动的活塞杆58的公羊靠在的上部叶片支承件48的轮毂46。当更换的上部40和下部42的轴承，可以提出的涡轮机26，以便通过延伸的相应的液压油缸56的活塞杆58的轴承去除。

风力 涡轮机 26典型地包括5-15叶片80连接到滑片的连接环60，62支持由辐条64，66从中央轮毂46，53的上部48和下部54叶片支撑，分别辐射。参照图。图5和6所示，观察时的方向上的涡轮机26的旋转轴线82，叶片80与一个开放的中心形成一个环形的信封。的涡轮机26的外部包络的形状通常是一个旋转椭球。的风力发电机26的高度91（用括号指明）通常小于50％的塔架24的高度限制的力作用在塔架和所得应力在塔组件。涡轮机具有的直径与高度比在0.45和0.90之间，并且，优选在0.60和0.80之间，提供了一个理想的平衡的速度和转矩，产生充足的功率限制在涡轮组件的应力。

叶片80的风力 涡轮机 26包括由前缘100范围内的表面94，后缘102，上端部86，和第二端部88。A线连接及约二等分的上端86和下端88定义了一个大致的纵向轴线90的叶片80。A线横向延伸的纵向轴线限定了基本上横向的，弦轴96的叶片80。参照图。如图7所示，在叶片90的表面94的形状基本上对应于一个旋转椭球150的表面的一部分，将被覆盖，如果叶片的平面坯料156与它的纵向轴线152相对于极轴的倾斜对准154的旋转椭球体的旋转椭球体的表面上，然后包裹。通常情况下，坯料的纵向轴线152倾斜30°和60°之间的到极轴的椭球的目的产生的表面的，但可以使用其他小或更大的角度的歪斜。领先的100和后端102的叶片80的边缘是细长的上部86和下部88的叶片的两端之间延伸的S-曲线。细长

的S-曲线的结果，从重叠的空白156的叶片，具有空间地对应的领先的100的边和尾部102的叶片边缘和所定义的具有基本上平行于叶片的纵向轴线的中性轴的正弦波，在旋转椭圆体的表面的150。

参照图。如图8所示，观察时的纵向轴线90，在叶片80的表面94的方向上具有椭圆形的配置文件。椭圆的形状由垂直于表面94和长轴182（用括号指明）延伸的弦轴96的叶片80的方向延伸的短轴180的长度确定。短轴180而变化的长度从叶片的上端到下端的叶片，使表面94的椭圆的档案的截短的，锥形椭圆的形式。的纵向轴线90的方向观察时，叶片80的基本上是平面的，在其上端86，如示于图。5，并基本上在它的下端88弯曲，如在图所示。6。空气流过的叶片80的弯曲表面94产生升力，以旋转的涡轮机和杯形的档案的背面95的叶片提高涡轮机的启动通过捕获风。

参照图。如图3所示，当连接到上部48和下部49的叶片支撑，定位的叶片80的纵向轴线90的第一长度的风向标，约的上部86和下部88端部之间的中途，使得以第一角度倾斜104的风力发电机26的旋转轴82。第一角度104是大于15°且小于90°，通常情况下，在22°-44°的范围内的风力发电机的旋转轴线。歪斜的纵向轴线90的叶片80相对于旋转轴82的涡轮机26增加的弦线的翼型为定义由伯努利定律和增加的柱塞的压力施加在叶片的风，以增加的升力和减少拖动力量。细长的S-曲线的领先的100和后端102的边缘会导致部分的纵向轴线延伸穿过的第二长度和三分之一的长度，靠近的上部86和下部88的叶片80的端部基本上相互平行地与斜槽在大于第一角度，减少叶片的尖端处的涡流的影响和提高叶片的能力，以在启动过程中捕捉风的涡轮机的旋转轴线的角度。

被安装在叶片80，每个叶片的前缘100相邻的叶片的后缘102径向向外突出。叶片的形状和布置的最大表面曝光和升力系数和尽量减少由前述叶片的风产生的遮光效果。另外，通过涡轮机 26的空气流引起的内部的环状的涡轮机中的空气压力。较高的压力在中心的涡轮机上的风产生的推力衰落的水平流动的风在任何速度下，从任何方向或风剪切流动的旋转轴线平行的82侧的叶片80的额外的涡轮机的速度和转矩。涡轮机26将创建的力旋转的涡轮机。 的盖27，连接到安装48的上部叶片覆盖暴露的上部的端部86的叶片80。的盖27减少在空气流中的紊流，并稳定的涡轮机。

而塔24提升了涡轮机 26的速度越高，湍流少风以上的地球表面，结构要求和塔的成本利用小于所需的典型的水平轴涡轮。该塔还没有需要支持的重量的发电机和机械动力传输设备。此外，塔架振动和疲劳所造成的压力波的塔和一个水平轴涡轮机的叶片的俯仰和偏航由转子产生的力是基本上减少或消除所产生的相互作用，降低结构要求和改善塔的稳定性。有没有明显的风遮阳之间的互动中心位于塔24和涡轮机 26。

上部叶片支承件和离合器33的轮毂46连接在输入端的直角驱动器32通过主驱动轴36的涡轮机 26的旋转传递到发电机28。一种可变质量飞轮34也连接到输入的直角驱动器32来调节阵风风所产生的速度波动，和延长发电机28的输出，当风平息。可变质量飞轮34的径向中心的轮毂124连接到由多个管状辐条122包括一个中空的环形圆环120。相对于轮毂124的中空的环形管120升高，以便在圆面旋转体120中的流体，例如水，将流向毂，通过管状辐条122，当飞轮是静止的或缓慢转动。另一方面，当飞轮34旋转时，离心力使泵入轮毂124通过泵128和通过流体控制130控制的流体，通过轮辐122，环形管120向外流动。挡板内部的环面120引起的流体与飞轮34旋转。添加到飞轮34的流体增加的质量和增加的能量的量，可以存储由飞轮和使飞轮吸收更大的速度波动的飞轮的惯性。排水流体从飞轮34降低的质量和惯性的飞轮以缓解涡轮启动。

参照图。9，创新涡轮机也可以被构成为水平轴风力 涡轮机 200。水平延伸的中心轴202被支撑在磁轭204上的基座206，以方便偏航对齐的轴平行的风流是可旋转的。该涡轮机是响应于风流量基本上平行于轴，无论是风剪切在一个垂直的轴配置或风流平行于地球的表面在

水平配置200。被限制时的涡轮机的整体高度，横轴是可取的，例如，当涡轮机使用的电源的船舶。

上面的详细描述中，阐述了许多具体细节，以提供本发明的透彻理解。然而，在本领域中的技术人员将理解，没有这些具体细节的情况下，可以实施本发明。在其他情况下，众所周知的方法，程序，组件和电路并没有被详细描述，以避免模糊本发明。

本说明书中引用的所有的参考文献以引用方式并入。

在前述说明书中已经采用的术语和表达用作说明而不是限制的方面，而且是无意的，在使用这些术语和表达，不包括示出和描述的特征或其部分当量的，它被确认，本发明的范围仅由下面的工艺要求定义和限制。

来源：青岛日川精密机械有限公司风力发电机组