提供一种涉及风车转动体的设计方法。该风车转动体包括：旋翼毂，设置于旋翼毂上的轴承和安装于轴承上的风车翼。该风车转动体设计方法包括：提供表示含有风车转动体的风力发电装置的运转环境的运转环境数据和风车翼的设计数据；根据运转环境数据和设计数据，计算出在该运转环境下的、风车翼的长度方向的各位置的风车翼的翼的质量中心的位置；在从风车翼的翼根到翼前端的范围内，对算出的翼的质量中心位置与风车翼的长度方向各位置的单位长度质量的乘积进行积分而得到积分值，而计算出依存于所得到的积分值的值，该值就是评价值。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及风车转动体设计方法、风车转动体设计支援装置及风车转动体，特别是在风力发电装置中，防止所使用的风车翼(叶片)与塔架接触，而且能够使俯仰力矩降低。
技术介绍
伴随着迎风型风力发电装置的风车转动 体径的增大，S卩，风车翼的长大化，产生因为风负荷所引起的风车翼的挠曲量增大的问题。风车翼的挠曲量的增大，风车翼可能与塔架接触，所以考虑到风车翼的挠曲量，必须设计一种防止风车翼与塔架接触的风力发电装置。公知有三种防止风车翼与塔架接触的方法。第I种方法，风车翼的俯仰轴(风车翼的旋转轴)向迎风侧倾斜(设置锥形角)。第2种方法，风车翼向迎风侧弯曲(预先弯曲)。第3种方法，翼根部的初始安装面与俯仰轴保持倾斜角，风车翼相对于俯仰轴倾斜安装(根切)。这些方法的每一种，都使风车翼的前端远离塔架，有效的防止了风车翼与塔架的接触。这样的技术，例如，美国专利申请公开第2009/0304513A1、美国专利第6，582，196B1、美国专利申请公报第2010/0104444A1及德国专利申请第102006041383A1中公开。但是，单单采用这些方法，因为风车翼的长大化，作用于翼旋转轴承负载的不均衡的增大，无法消除使风车翼绕着俯仰轴旋转所必要的俯仰力矩的增大的问题。首先，在这种情况下，相反作用于翼旋转轴承的负载的不均衡可能会增大。俯仰力矩的增加，必须增大搭载在旋翼毂的俯仰控制机构的驱动能力，这不是设计风力发电装置所希望的。但是，如果通过风车翼的设计可以减小使风车翼绕俯仰轴旋转所必要的俯仰力矩，就可以避免这一问题。于是，通过专利技术者的研究，采用最适合的设计手法，可以减小使风车翼绕俯仰轴旋转所必要的俯仰力矩。所述公知技术中，没有涉及到关于减小俯仰力矩的技术。现有技术文献专利文献专利文献I :美国专利申请公开第2009/0304513A1专利文献2 :美国专利第6，582，196B1专利文献3 :美国专利申请公报第2010/0104444A1专利文献4 :德国专利申请第102006041383A
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种设计技术，以使风车翼绕俯仰轴旋转所必要的俯仰力矩减小。在本专利技术的第一个观点中，提供一种风车转动体的设计方法，该风车转动体包括旋翼毂，设置于所述旋翼毂上的轴承，安装于所述轴承上的风车翼。该风车转动体设计方法包括提供运转环境数据和所述风车翼的设计数据，该运转环境表示含有风车转动体的风力发电装置的运转环境；根据运转环境数据和设计数据，计算出在该运转环境下的风车翼的长度方向各位置的风车翼的翼的质量中心的位置；在从风车翼的翼根到翼前端的范围内，对算出的翼的质量中心位置与风车翼的长度方向各位置的单位长度质量的乘积进行积分而得到积分值，而计算出依存于所得到的积分值的值，该值就是评价值。第一实施形态中，优选的是，运转环境数据包括第一数据，表示风力发电装置的额定风速；第二数据，表示运转风力发电装置所容许的最低温度及对应于该最低温度的空 /又 o另外，评价值F利用如下公式(I)计算F 1 x(z)m(z)dz，( I )Z0 其中，在公式(I)中，z轴被定义为沿轴承的中心轴方向。X轴是垂直于z轴，且含有X轴、Z轴的平面被设定义与风车转动体的旋转面垂直。X(Z)是在Z轴上的位置Z的、在运转环境下的风车翼的翼的质量中心的X轴方向的位置，Hl(Z)是在Z轴上的位置Z的风车翼的单位长度的质量。Z。是风车翼的翼根在Z轴上的位置，Z1是翼前端在Z轴上的位置。在第一实施形态中，X(Z)通过以下公式⑵计算x(z) = A X (z) - A xPRE (z)-zsin 0，…(2)其中，Ax(Z)是在该运转环境下的、由风负载所引起的所述X轴方向的所述翼的质量中心的位移，风车翼的预先弯曲量Axpke(Z)是在位置z上的、无负载时所述风车翼的所述翼的质量中心在所述X轴方向的位置，根切倾斜角0是在所述风车翼的翼根部的、所述风车翼的延伸方向与所述轴承的中心轴之间的夹角度。在该风车转动体设计方法中，更加优选的是为了所述积分值的减小而修正所述设计数据。在风车翼的翼根部是圆筒形的情况下，也可以把在翼根部的风车翼的延伸方向定义为圆筒形的中心线。本专利技术的其他观点，提供一种风车转动体的设计支援装置。该风车转动体包括旋翼毂、设置于旋翼毂上的轴承、安装于轴承上的风车翼。该设计支援装置备有存贮装置和运算装置，所述存贮装置存贮表示含有所述风车转动体的风力发电装置的运转环境的运转环境数据和所述风车翼的设计数据；所述运算装置通过运行程序计算评价值，根据所述运转环境数据和所述设计数据，计算出在所述运转环境下的所述风车翼的长度方向各位置的所述风车翼的翼的质量中心的位置，并且在从风车翼的翼根到翼前端的范围内，对算出的翼的质量中心位置与风车翼的长度方向各位置的单位长度质量的乘积进行积分而得到积分值，而计算出依存于所得到的积分值的值，该值就是评价值。本专利技术的其他观点提供一种风车转动体的设计支援程序，该风车转动体具备有旋翼毂、设置于旋翼毂上的轴承和安装于轴承上的风车翼。该风车转动体的设计支援装置程序是在计算机中按照下述步骤进行计算所述风车翼的翼的质量中心的位置的步骤，以存贮装置中预备的表示以含有所述风车转动体的风力发电装置的运转环境的运转环境数据和所述风车翼的设计数据为基础，在所述运转环境下的、计算出所述风车翼的长度方向各位置的所述风车翼的翼的质量中心的位置；以及，计算评价值的步骤，在从风车翼的翼根到翼前端的范围内，对算出的翼的质量中心位置与风车翼的长度方向各位置的单位长度质量的乘积进行积分而得到积分值，而计算出依存于所得到的积分值的值，该值就是评价值。本专利技术的其他观点提供一种风车转动体，该风车转动体包括旋翼毂、设置于旋翼毂上的轴承和安装于轴承上的风车翼。其中，当第一方向被设定沿轴承中心轴方向，第二方向与第一方向垂直，且第一方向和第二方向所规定的平面垂直于风车转动体的旋转面时，所述风车翼形成以下形状在气温为运转含有所述风车转动体的风力发电装置所容许的最低温度的情况下，且在吹着额定风速的风的情况下，当在所述翼根以外对曲线引切线时，从所述曲线的所述一致位置离开的部分位于切线与轴承的中心轴之间，所述曲线是由风负荷引起的风车翼的翼的质量中心在第二方向的位置的相对于从风车翼的翼根开始在第一方向的距离进行变化的曲线，所述切线是位于 所述风车翼的翼的质量中心与所述轴承的中心轴一致的位置。本专利技术提供一种设计技术，减小风车翼绕俯仰轴旋转时所必要的俯仰力矩。附图说明图I表示第一实施形态的风力发电装置的结构的侧视图。图2表示第一实施形态的旋翼毂与风车翼的连接结构的例子的立体图。图3A表示风车翼的翼面形状的例子的俯视图。图3B表示从翼弦方向观察的风车翼结构的主视图。图4表示风车转动体轴承的中心轴与风车翼的翼根部的中心线的关系的侧视图。图5表示在不采用“根切法”的情况下，风车翼的翼根部与A-A剖面的翼剖面的位置关系。图6表示在采用“预先弯曲法”，不采用“根切法”的情况下，翼的质量中心的迎风方向(X轴方向)的位置的、相对于从翼根向俯仰轴方向(z轴方向)的位置的变化的曲线图。图7表示在采用“根切法”的情况下，风车翼的翼根部与A-A剖面及B-B剖面的翼剖面的位置关系。图8表示在采用“预先弯曲法”和“根切本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种风车转动体的设计方法，其中，该风车转动体包括旋翼毂、设置于所述旋翼毂上的轴承和安装于所述轴承上的风车翼，其特征在于，该风车转动体的设计方法包括 提供运转环境数据和所述风车翼的设计数据，该运转环境表示含有所述风车转动体的风力发电装置的运转环境； 根据所述运转环境数据和所述设计数据，计算出在所述运转环境下的、所述风车翼的长度方向的各位置的所述风车翼的翼的质量中心的位置； 在从所述风车翼的翼根到翼前端的范围内，对算出的所述翼的质量中心位置与所述风车翼的长度方向各位置的单位长度质量的乘积进行积分而得到积分值，而计算出依存于所得到的积分值的值，该值就是评价值。2.如权利要求I所述的风车转动体设计方法，其特征在于，包括 所述运转环境数据包括第一数据，表示所述风力发电装置的额定风速；第二数据，运转所述风力发电装置所容许的最低气温或所述最低气温所对应的空气密度。3.如权利要求2所述的风车转动体设计方法，其特征在于， 所述评价值利用以下公式(I)计算得出F= fZlx(z)m(z)dz，( I ) Z0 其中，在公式(I)中，Z轴被定义为沿所述轴承的中心轴方向，X轴被定义为垂直于所述Z轴，且含有所述X轴、所述Z轴的平面与所述风车转动体的旋转面垂直， F是所述评价值， x(z)是在所述Z轴上的位置Z的所述运转环境下的所述风车翼的翼的质量中心的所述X轴方向的位置， Hl(Z)是在Z轴上的位置Z的所述风车翼的单位长度的质量， Z0是所述翼根在所述Z轴上的位置， Z1是所述翼前端在所述Z轴上的位置。4.如权利要求3所述的风车转动体设计方法，其特征在于， 所述X(Z)利用以下公式⑵计算得出 X (z) = A X (z) - A xPRE (z) -zsin 0 , . . . (2) 其中，Ax(z)是，在所述运转环境下，由风负荷所引起的所述X轴方向的所述翼的质量中心的位移， 所述风车翼的预先弯曲量Axpke(Z)是，在位置z上，无负载时所述风车翼的所述翼的质量中心在所述X轴方向的位置， 所述根切倾斜角e是，在所述风车翼的翼根部，所述风车翼的延伸方向与所述轴承的中心轴之间的角度。5.如权利要求I至4中的任意一项所述的风车转动体设计方法，其特征在于，还包括 修正所述设计数据以减小所述积分值。6.如权利要求I所述的风车转动体设计方法，其特征在于， 所述风车翼的...
【专利技术属性】
技术研发人员：藤冈秀康，中村昭裕，黑岩隆夫，林义之，林祯彦，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：
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