专利名称：一种大型风力发电机组的新型风轮结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电机组设备的零部件，具体地说，本发明是一种大型风力发电机组的风轮。
背景技术：
功率设计是风力机设计的关键问题，功率大小和风轮直径相关。在风力机设计中追求的目标是最经济的风力发电机。为改善风力发电的稳定性，提高机组的经济性，降低产品成本，风力发电机组叶片从结构、形状及其他方面都顺应了叶片大型化和轻量化的方向发展。但是随着风轮直径的增加，轮毂的直径基本还保持在两米左右，这制约着叶片根部直径的尺寸，而且叶片的大型化使得风轮结构无论在设计制造、运输上还是叶片的维护方面都增加了难度和成本。风轮是风力发电机的关键部件之一，其良好的设计，可靠的质量和优越的性能是保证安全稳定运行的决定性因素。由于轮毂直径小，叶片靠近叶根部分的发电效率极低，甚至在做负功，使得整支叶片的捕风效率降低。而且整支叶片受力大的部分集中在叶尖，使得叶根部分所受弯矩较大，这就要求叶片根部具有足够的刚度，这对于叶片根部结构的设计要求是相当高的。
发明内容
本发明目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种大型风力发电机组的新型风轮结构。本发明提出了新型的风轮技术方案，不仅使得轮毂的叶片安装凸台长度达到五米到二十米，而且由于轮毂是由钢结构骨架和复合材料蒙皮结构组成，降低了整个风轮结构的成本。特别是通过使用该新型风轮结构，叶片没有了对功率贡献极小的过渡段翼型， 整个叶片都是翼型结构，而且通过使用该新型风轮结构，叶片的尺寸可以缩短，叶片的扫掠面积增加，整支叶片都运行在高旋转线速度区，叶片的相对风速提高，提高了叶片的捕风效率，这使得同样长度的叶片的输出功率增加。而且使得叶片从生产制造、运输到安装都更容易得多，减少了风轮制造、运输及安装的成本。本发明具有如下构成一种大型风力发电机组的新型风轮结构包括轮毂和叶片，叶片通过连接装置和轮毂连接。轮毂呈四通形式，包括轮毂体、主轴安装凸台及三个叶片安装凸台。轮毂由钢结构骨架和复合材料蒙皮结构组成。叶片安装凸台的长度为五米到二十米，即轮毂直径达到十几米到几十米。轮毂体、主轴安装凸台及三个叶片安装凸台呈整体式结构或分体式结构，即可以整体制造成型，也可以采用分体结构装配而成。叶片为薄壳结构，叶片由迎风面、背风面和抗剪腹板组成。叶片结构没有了过渡段翼型结构，整个叶片为全翼型面结构。叶片材料是树脂基复合材料。复合材料蒙皮结构是由树脂基复合材料制成的蒙皮结构。主轴安装凸台和三个叶片安装凸台的端面开有供连接叶片和主轴用的通孔；叶片根部具有供连接叶片安装凸台用的连接孔。本发明的主要优点是本发明轮毂的直径达到了十几米到几十米，由于轮毂是由钢结构骨架和复合材料蒙皮结构组成，和现有的钢结构轮毂及复合材料叶片结构相比，降低了整个风轮的制造成本；采用了全翼型结构的叶片不仅提高叶片的捕风效率，还使得同样长度的叶片的输出功率增加；在同样的输出功率下，降低了叶片长度，便于生产和运输及安装。
图1是本发明的一种具体风轮结构示意图；图2是本发明的轮毂结构示意图；图3是本发明的叶片示意图。图中序号说明1为轮毂体，2为叶片，3为主轴安装凸台，4为叶片安装凸台。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述本发明提供了一种新型风轮结构，以实现最经济及最大限度地利用风资源，使得同样长度的叶片的输出功率较高。如图1所示，本发明风轮结构是由轮毂和叶片2组成。轮毂是由钢结构骨架和复合材料蒙皮结构组成。该复合材料蒙皮结构是树脂基复合材料蒙皮结构。 如图2所示，轮毂采用铸造或焊接形成，包括轮毂体1、主轴安装凸台3及三个叶片安装凸台4。轮毂体1、主轴安装凸台3及三个叶片安装凸台4可以整体制造成型，也可以采用分体结构装配而成。在每个安装凸台端面都有供连接的通孔。叶片2采用树脂基复合材料制成，叶片根部具有供连接使用的连接孔。叶片2为薄壳结构，叶片2由迎风面、背风面和抗剪腹板组成。叶片结构没有了过渡段翼型结构，整个叶片为全翼型面结构，如图3所示。风轮安装时，先吊装轮毂进行安装，然后再吊装叶片2，采用连接装置连接轮毂和叶片2。上述是对本发明做出的具体描述，任何不脱离本发明精神和范围的改进和替换都属于本发明的保护范围。本发明以其权利要求所限定。
权利要求
1.一种大型风力发电机组的新型风轮结构，该风轮结构包括轮毂和叶片，所述叶片通过连接装置和轮毂连接，轮毂呈四通形式，包括轮毂体、主轴安装凸台及三个叶片安装凸台，其特征在于，轮毂是采用钢结构骨架和复合材料蒙皮结构组成。
2.根据权利要求1所述的风轮结构，其特征在于，叶片安装凸台的长度达到五米到二十米。
3.根据权利要求1或2所述的风轮结构，其特征在于，轮毂体、主轴安装凸台及三个叶片安装凸台呈整体式结构或分体式结构。
4.根据权利要求书1所述的风轮结构，其特征在于叶片为薄壳结构，叶片由迎风面、 背风面和抗剪腹板组成。
5.根据权利要求书1所述的风轮结构，其特征在于整个叶片为全翼型面结构。
6.根据权利要求4或5所述的风轮结构，其特征在于叶片材料是树脂基复合材料。
7.根据权利要求1所述的风轮结构，其特征在于，所述复合材料蒙皮结构是由树脂基复合材料制成的蒙皮结构。
8.根据权利要求1所述的风轮结构，其特征在于，所述主轴安装凸台和三个叶片安装凸台的端面开有供连接叶片和主轴用的通孔；叶片根部具有供连接叶片安装凸台用的连接孔。
全文摘要
本发明是一种大型风力发电机组的风轮结构。该发明包括轮毂和叶片，轮毂呈四通形式，包括轮毂体、主轴安装凸台及三个叶片安装凸台。轮毂是采用钢结构骨架和复合材料蒙皮结构，轮毂体、主轴安装凸台及三个叶片安装凸台可以整体制造成型，也可以采用分体制造后装配而成，叶片安装凸台的长度达到5m到20m，降低了整个风轮的制造成本。叶片为薄壳结构，由迎风面、背风面和抗剪腹板组成，叶片结构没有了过渡段翼型结构，整个叶片由全翼型面结构组成。通过使用该新型风轮结构，叶片的尺寸可以缩短，叶片的扫掠面积增加，整支叶片都运行在高旋转线速度区，叶片的相对风速提高，提高了叶片的捕风效率，使得同样长度的叶片的输出功率增加。
文档编号F03D11/00GK102345569SQ20111033328
公开日2012年2月8日 申请日期2011年10月14日 优先权日2011年10月14日
发明者任伟华, 王和, 陈利琴 申请人:内蒙古航天亿久科技发展有限责任公司