用于风力发电机的尾舵及一种水平轴风力发电机的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电设备领域，特别涉及一种用于风力发电机的尾舵及一种水平轴风力发电机。


背景技术：

2.竖立于户外的风力发电机，会因为风的阻力产生相对于支撑杆塔入地支点的破坏性力矩，风机越大，高度越高，风速越高，对支撑杆如地点的力矩越大，产生的拉力越大，需要的杆塔的强度就越高。有些情况，需要斜拉索增强固定，以确保在大风下的结构安全。从而制约了风力发电机，特别是中小型风力发电机在土地紧张区域的应用。


技术实现要素：

3.鉴于此，本实用新型提出了一种用于风力发电机的尾舵，旨在解决现有技术中存在的问题。
4.具体的，一种用于风力发电机的尾舵，包括尾舵本体，尾舵本体设置有用于在有风的条件下给尾舵本体提供垂直向上升力的升力板。
5.风力发电机尾舵是具有一定长度、一定宽度和一定高度的对风装置，其宽度远小于长度和高度，且高度和长度的比值大小为2
‑
5的范围内。所述尾舵本体设置于风力发电机叶轮后面的尾流区内，用于调整风力发电机叶轮的方向，当风力发电机叶轮的扫风面与风向不垂直时，经过尾舵两侧的气流流速不同，导致两侧气压存在差值，从而，风力发电机在压差力的作用下转向，使其叶轮扫风面正对来风的方向，保证风力发电机的效率。
6.在有风的条件下，当风力通过升力板时，因升力板为机翼剖面，从而产生垂直方向升力，升力产生相对于风力发电机的支撑杆入地点的力矩，此力矩与风阻产生的破坏性力矩方向相反，从而部分或全部抵消破坏性力矩。
7.升力的大小与风速的平方成正比，与升力板面积成正比，同时风阻的大小也与风速的平方成正比，与整个杆塔和固定设备的迎风面积成正比。当风速变化时，风阻和升力是同比例变化。只要设计对应面积的升力板，就可以在任何风速下，以升力板的力矩抵消风阻产生的对支撑杆的破坏性力矩。
8.在上述方案的基础上，为了提供稳定的升力，所述升力板成对设置，作为一种具体的方案，成对的升力板沿经过尾舵本体中心轴的纵剖面对称。成对的升力板的数量多少，取决于需要抵消多大的风阻产生的破坏性力矩。由于尾舵本体能够在有风的条件下自动调整方向，固定在尾舵本体上的升力板在有风的条件下也会提供对应的升力。
9.在上述方案的基础上，所述升力板是一块具有一定宽度、一定厚度与一定长度的板件。作为一种实施方案，所述升力板剖面为机翼型；机翼型的升力板的剖面呈下平上凸如同飞机机翼剖面的形状，且圆厚的一边朝向进风方向。
10.本专利还提供一种水平轴风力发电机，包括用于风力发电机的尾舵、支撑杆、机舱、叶轮、发电机和储能装置，所述支撑杆与水平轴风力发电机的连接处在水平方向尽量远
离升力板与尾舵本体的连接处，这种设置的目的是，升力板离支撑杆的水平距离越远，力臂越长，提供的升力力矩越大，效果越好，同时，还可以安全地利用现有的支撑杆，加装风力发电机，降低新安装支撑杆的成本。
11.在此基础上，为了适应不同风力发电机的需求，对于大多数具有尾舵的中小型风力发电机通过在尾舵本体上增加升力板的形式抵消风阻产生的对支撑杆的破坏性力矩，对于没有尾舵的大型风力发电机，可以通过增加用于风力发电机的尾舵，用于抵消风阻产生的对支撑杆的破坏性力矩。
12.本设计的好处在于：1.通过在尾舵两侧设置升力板，可以部分或全部抵消风阻带来的对支撑杆的破坏性力矩，有利于中小型风力发电机在土地紧张区域的安全运行；2.能够大幅降低风力发电机的支撑杆的制造和安装成本，3.可以安全地利用现有的支撑杆，加装风力发电机，降低新安装支撑杆的成本。
附图说明
13.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
14.图1为一种水平轴风力发电机的结构示意图；
15.图2为本专利的实施例1中所述的用于风力发电机的尾舵的结构示意图。
具体实施方式
16.下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
17.实施例1
18.如图1所示，一种用于风力发电机的尾舵，包括尾舵本体1，所述尾舵本体1设置有用于在有风条件下给尾舵本体1提供垂直向上升力的升力板2。
19.风力发电机的尾舵是具有一定长度、一定宽度和一定高度的对风装置，其宽度远小于长度和高度，且高度和长度的比值大小为2
‑
5的范围内。所述尾舵本体1设置于风力发电机叶轮5后面的尾流区内，用于调整风力发电机叶轮5的方向，当风力发电机叶轮5的扫风面与风向不垂直时，经过尾舵两侧的气流流速不同，导致两侧气压存在差值，从而，风力发电机在压差力的作用下转向，使其叶轮5扫风面正对来风的方向，保证风力发电机的效率。
20.在有风的条件下，当风力通过升力板2时，因升力板2为机翼剖面，从而产生垂直方向升力，升力产生相对于风力发电机的支撑杆3入地点的力矩，此力矩与风阻产生的破坏性力矩方向相反，从而部分或全部抵消破坏性力矩。
21.升力的大小与风速的平方成正比，与升力板2面积成正比，同时风阻的大小也与风速的平方成正比，与整个杆塔和固定设备的迎风面积成正比。当风速变化时，风阻和升力是
同比例变化。只要设计对应面积的升力板2，就可以在任何风速下，以升力板2的力矩抵消风阻产生的对支撑杆3的破坏性力矩。
22.如图2所示，为了提供稳定的升力，所述升力板2成对设置且至少一对，设置于所述尾舵本体1的两侧，并沿经过尾舵本体1中心轴a的纵剖面b对称，所述升力板2与所述尾舵本体1可拆卸连接或升力板2与所述尾舵本体1为一体成型。作为一种具体的方案，成对的升力板2数量为一对，固定安装于尾舵安装轴的水平位置，从而提高了升力板2的稳定性。成对的风力板2的数量多少，取决于需要抵消多大的风阻产生的破坏性力矩。由于尾舵本体1能够在有风的条件下自动调整方向，固定在尾舵本体1上的升力板2在有风的条件下也会提供对应的升力。
23.在此基础上，所述升力板2是一块具有一定宽度、一定厚度与一定长度的板件。作为一种实施方案，所述升力板2的剖面形状为机翼型；机翼型的升力板2的剖面呈下平上凸如同飞机机翼剖面的形状，且圆厚的一边朝向进风方向。
24.实施例2
25.一种水平轴风力发电机，包括实施例1中的用于风力发电机的尾舵、支撑杆3、机舱4、叶轮5、发电机和储能装置，支撑杆3与水平轴风力发电机的连接处在水平方向尽量远离升力板2与尾舵本体1的连接处，这种设置的目的是，升力板2离支撑杆3的水平距离越远，力臂越长，提供的升力力矩越大，效果越好。
26.在此基础上，所述尾舵本体1与水平轴风力发电机可拆卸连接或者尾舵本体1与所述机舱4为一体成型。为了适应不同风力发电机的需求，如对于大多数具有尾舵的中小型风力发电机，其尾舵本体1与所述机舱4采用可拆卸连接或者一体成型的方式固定连接，仅需要通过在尾舵本体1上增加升力板2的形式抵消风阻产生的对支撑杆3的破坏性力矩，对于没有尾舵的大型风力发电机，其尾舵本体1与所述机舱4采用可拆卸连接的方式，通过增加用于风力发电机的尾舵，用于抵消风阻产生的对支撑杆3的破坏性力矩。
27.水平轴风力发电机的其他部件都为实现风力发电的常规部件，比如发电机、储能装置等，在此不再赘述。
28.下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。
29.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。