专利名称：一种大型风力发电机及其分段式叶片的制作方法
技术领域：
本发明涉及风力发电领域，具体地，涉及一种大型风力发电机及其分段式叶片。
背景技术：
风力发电是风能利用的重要形式，风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源， 大力发展清洁能源是世界各国的战略选择。风电技术装备是风电产业的重要组成部分，也是风电产业发展的基础和保障，世界各国纷纷采取激励措施推动本国风电技术装备行业发展，目前，我国风电技术装备行业已经取得较大成绩，据统计2010年末我国风电装机容量
跃居世界第一。随着风电装备朝着大型化发展，风机叶片作为风能捕获的关键部件，其设计制造面临着越来越多的困难，目前世界上最长的叶片达到66. 5米，安装在6MW风机上，随着未来 7丽，甚至10丽以上的风机研发出来，对应的叶片长度也将达到80米，甚至100米以上。如果继续采用现有技术的叶片，会带来包括制造工艺，材料成本及运输方面的问题。同时，中国南方地区风资源在进行深入开发，这些地区经济发达，用电负荷大，风能密度大且电网坚强，不存在制约风电发展的并网与消纳等问题。风电将改变为“集中+分散”的发展模式，转向开发低风速风场，并鼓励分散接入电网。这意味着，需开发更长的叶片应用在低风速地区。而这些地区交通往往不方便，大叶片运输成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造、运输方便且成本低的风力发电机的分段式叶片。本发明的另一目的在于提供一种安装有上述分段式叶片的风力发电机。为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种大型风力发电机的分段式叶片，包括叶根及与叶根连接的叶尖，所述叶根包括筒体、叶形骨架及蒙皮，所述叶形骨架置于筒体外圆周侧且与筒体连接，所述蒙皮蒙覆于叶形骨架外且与筒体连接。进一步地，所述叶形骨架为多个，在筒体外圆周上沿筒体轴向依次设置，且所述多个叶形骨架的叶顶端的连线形成流畅的叶片后缘。进一步地，所述筒体及蒙皮均采用金属材质。 进一步地，所述叶形骨架与筒体通过焊接方式连接，所述蒙皮通过铆钉、点焊或者螺栓与筒体及叶形骨架连接。进一步地，与所述叶形骨架内侧对应的筒体上开有维护孔。进一步地，包括叶尖变桨系统，所述叶尖变桨系统包括叶尖变桨驱动机构及叶尖变桨轴承；所述叶尖变桨驱动机构设置在叶根的筒体内且与叶尖变桨轴承连接。所述叶根与叶尖通过叶尖变桨轴承可转动连接。进一步地，所述叶根的筒体通过螺丝与叶尖变桨轴承连接。
进一步地，所述叶尖上与叶根连接的部位预埋有螺纹头，叶尖通过双头螺栓与叶尖变桨轴承连接。一种大型风力发电机，包括风机轮毂，所述风机轮毂上安装有上述的分段式叶片。进一步地，包括叶根变桨系统，所述叶根变桨系统包括叶根变桨驱动机构及叶根变桨轴承；所述叶根变桨驱动机构设置在风机轮毂内且与叶根变桨轴承连接，所述风机轮毂与叶根通过叶根变桨轴承可转动连接。本发明通过采用上述技术方案，具有如下有益效果I、本发明的风力发电机采用分段式叶片形式，分段叶片容易制造，方便运输，现场装配简单；叶根部分采用筒体、叶形骨架及蒙皮结构，其中筒体为支撑主体，叶形骨架也在起到支撑作用的同时可以减少支撑骨架材料用量，外加蒙皮，尤其是金属蒙皮的设计，在叶片整体结构稳固的同时可减轻叶片重量，降低制造、运输成本。2、通过对叶形骨架的排列结构进行设计，符合叶片的气动性能要求。3、通过在与叶形骨架内侧对应的筒体上开有维护孔，可方便叶片蒙皮的维护，同时也可以减轻叶片重量，方便运输减少成本。4、由于叶尖部位短小且结构轻便，通过设置叶尖变桨系统，可对叶尖进行分段变桨，更容易实现快速功率调节、气动刹车及停机维护等操作。5、本发明的大型风力发电机由于含有上述分段式叶片，也具有上述的有益效果， 同时，通过在大型风力发电机中设置叶尖变桨系统及叶根变桨系统，双独立的变桨系统可实现冗余设计，大大提高风力发电机的运行可靠性及安全性。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图I为分段式叶片的整体结构示意图2为分段式叶片的叶根结构示意图3为分段式叶片的叶尖结构示意图4为分段式叶片的叶尖变桨系统结构示意图5为分段式叶片的叶尖变桨效果图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。如图1、2所示，本发明的一种大型风力发电机的分段式叶片，包括叶根I及与叶根 I连接的叶尖2，通过将叶片分段设计，可以解决现有技术中的制造及运输困难问题；其中叶根I包括筒体11、叶形骨架12及蒙皮13，叶形骨架12置于筒体11外圆周侧且与筒体11 连接，蒙皮13蒙覆于叶形骨架12外且与筒体11连接。通过上述叶根部分的结构设计，可以在保证叶片整体结构稳固的情况下减少材料成本，降低叶片的重量，方便运输。为了保证整个叶片的气动性能，上述叶形骨架12为多个，在筒体11外圆周上沿筒体11轴向依次设置，且多个叶形骨架12的叶顶端的连线形成流畅的叶片后缘。在上述实施例中，还可以对叶根I的筒体11及蒙皮13的材质进行设定，如筒体11及蒙皮13均可采用金属材质，当然，对筒体11及蒙皮13的材质并不限于金属材质。叶尖 2部分可采用常规环氧树脂叶片或者碳纤叶片。在上述实施例中，还可以对叶根I的各组成部分的连接形式进行设定，如叶形骨架12与筒体11通过焊接方式连接，蒙皮13通过铆钉、点焊或者螺栓与筒体11及叶形骨架 12连接，通过打磨后，蒙皮13表面喷漆处理，实现防腐。为了方便蒙皮13定期维护及进一步减少叶片的重量，上述实施例中，在与所述叶形骨架12内侧对应的筒体11上开有维护孔14。在上述实施例中，考虑到叶尖2结构轻小，还可对分段式叶片的功能做进一步的设计，例如，为分段式叶片设计一个叶尖变桨系统，如图4所示，叶尖变桨系统包括叶尖变桨驱动机构3及叶尖变桨轴承4 ;叶尖变桨驱动机构3设置在叶根的筒体11内且与叶尖变桨轴承4连接。叶根I与叶尖2通过叶尖变桨轴承4可转动连接。上述实施例中的叶根I与叶尖2通过叶尖变桨轴承4可转动连接，可采用如下具体连接形式叶根的筒体11通过螺丝与叶尖变桨轴承4连接。如图4所示，叶尖上与叶根连接的部位预埋有螺纹头21 (如图3所示)，叶尖2通过双头螺栓与叶尖变桨轴承4连接。 其中筒体11可以与叶尖变桨轴承4的外圈连接，叶尖2与叶尖变桨轴承4的内圈连接，通过叶尖变桨驱动机构3驱动叶尖变桨轴承4转动使叶尖变桨到不同桨距角度，实现功率调节，当叶尖2调节到顺桨位置，可实现叶片气动刹车，如图5所示。本发明还提供了一种大型风力发电机，包括风机轮毂，风机轮毂上安装有上述的分段式叶片。由于安装了上述分段式叶片，该大型风力发电机也具有相同的有益效果。还可以对上述实施例的大型风力发电机的功能做进一步的改进，即设计除了叶尖变桨系统外的另一套变桨系统-叶根变桨系统，叶根变桨系统包括叶根变桨驱动机构及叶根变桨轴承；叶根变桨驱动机构设置在风机轮毂内且与叶根变桨轴承连接，风机轮毂与叶根通过叶根变桨轴承可转动连接。上述叶根变桨系统与叶尖变桨系统原理一致，通过对应的变桨驱动机构，实现整支叶片变桨。通过在大型风力发电机中设置双套相互独立的变桨系统，该冗余设计可以大大提高风力发电机的运行可靠性及安全性。最后应说明的是以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种大型风力发电机的分段式叶片，其特征在于，包括叶根及与叶根连接的叶尖，所述叶根包括筒体、叶形骨架及蒙皮，所述叶形骨架置于筒体外圆周侧且与筒体连接，所述蒙皮蒙覆于叶形骨架外且与筒体连接。
2.根据权利要求I所述的分段式叶片，其特征在于，所述叶形骨架为多个，在筒体外圆周上沿筒体轴向依次设置，且所述多个叶形骨架的叶顶端的连线形成流畅的叶片后缘。
3.根据权利要求I或2所述的分段式叶片，其特征在于，所述筒体及蒙皮均采用金属材质。
4.根据权利要求3所述的分段式叶片，其特征在于，所述叶形骨架与筒体通过焊接方式连接，所述蒙皮通过铆钉、点焊或者螺栓与筒体及叶形骨架连接。
5.根据权利要求I或2所述的分段式叶片，其特征在于，与所述叶形骨架内侧对应的筒体上开有维护孔。
6.根据权利要求I或2所述的分段式叶片，其特征在于，包括叶尖变桨系统，所述叶尖变桨系统包括叶尖变桨驱动机构及叶尖变桨轴承；所述叶尖变桨驱动机构设置在叶根的筒体内且与叶尖变桨轴承连接。所述叶根与叶尖通过叶尖变桨轴承可转动连接。
7.根据权利要求6所述的分段式叶片，其特征在于，所述叶根的筒体通过螺丝与叶尖变桨轴承连接。
8.根据权利要求6所述的分段式叶片，其特征在于，所述叶尖上与叶根连接的部位预埋有螺纹头，叶尖通过双头螺栓与叶尖变桨轴承连接。
9.一种大型风力发电机，包括风机轮毂，其特征在于，所述风机轮毂上安装有权利要求 1-8任一项所述的分段式叶片。
10.根据权利要求9所述的大型风力发电机，其特征在于，包括叶根变桨系统，所述叶根变桨系统包括叶根变桨驱动机构及叶根变桨轴承；所述叶根变桨驱动机构设置在风机轮毂内且与叶根变桨轴承连接，所述风机轮毂与叶根通过叶根变桨轴承可转动连接。
全文摘要
本发明公开了一种大型风力发电机的分段式叶片，包括叶根及与叶根连接的叶尖，所述叶根包括筒体、叶形骨架及蒙皮，所述叶形骨架置于筒体外圆周侧且与筒体连接，所述蒙皮蒙覆于叶形骨架外且与筒体连接。本发明的分段式叶片通过上述结构的设置，具有制造、运输方便且成本低的优点；本发明还公开了一种包括上述分段式叶片的大型风力发电机，具有上述的相同优点，同时，大型风力发电机采用两套独立的叶片变桨控制系统，通过冗余设计大大提高了风力发电机的运行可靠性及安全性。
文档编号F03D7/00GK102606420SQ201210111340
公开日2012年7月25日 申请日期2012年4月16日 优先权日2012年4月16日
发明者叶凡 申请人:国电联合动力技术有限公司