风力发电站上的叶片的桨距.pdf

本发明涉及用于风力发电站的叶片，其带有用于安装在圆形变桨距轴承中的组装面，其变桨距轴线相对叶片的纵向轴线成角度，叶片包括横截面基本为椭圆形的叶根部，组装面布置在叶根部中。本发明还涉及风力发电站，其总体具有安装在变桨距轴承中的可调节桨距的叶片，当叶片的前边缘在风中上仰时，叶片最外侧的部分和塔架之间的距离增加。这是通过使叶片的纵向轴线以特殊的方式与该叶片的变桨距轴线成角度来实现的。本发明还涉及控制风力发电站的方法，包括通过在工作过程中绕叶片的变桨距轴线调节叶片的桨距以增加风力发电站的转子扫风面积和/或增加至少一个叶片的最外侧部分与塔架之间的距离，其中变桨距轴线相对叶片的纵向轴线成角度。

1、  一种用于风力发电站的叶片，所述叶片包括用于安装在圆形变桨距轴承中的至少一个组装面，所述变桨距轴承具有相对所述叶片的纵向轴线成角度的变桨距轴线，所述叶片的特征在于，包括横截面基本为椭圆形的叶根部，所述横截面与所述叶片的纵向轴线基本垂直，其中所述至少一个组装面布置在所述叶根部中。

2、  根据权利要求1所述的用于风力发电站的叶片，其特征在于还包括至少一个变桨距轴承。

3、  一种风力发电站，包括塔架和具有多个叶片的转子，其中至少一个桨距可调的叶片可转动地安装在变桨距轴承中，所述风力发电站的特征在于，所述至少一个叶片的纵向轴线相对所述至少一个叶片的变桨距轴线成角度，以便当所述叶片的前边缘迎风上仰时，所述叶片的最外侧部分和所述塔架之间的距离增大。

4、  根据权利要求3所述的风力发电站，其特征在于，所述至少一个叶片的变桨距轴线形成角度偏离转子平面。

5、  根据权利要求3-4中的一项或多项所述的风力发电站，其特征在于，所述至少一个叶片的变桨距轴线沿与转动方向相反的方向相对所述叶片的纵向轴线成一角度。

6、  根据权利要求3-5中的一项或多项所述的风力发电站，其特征在于包括权利要求1-2中的一项或多项所述的叶片。

7、  根据权利要求3-6中的一项或多项所述的风力发电站，其特征在于包括用于测量风速的一个或多个风速仪，所述风速用于控制至少一个叶片的桨距。

8、  根据权利要求3-7中的一项或多项所述的风力发电站，其特征在于还包括用于测量至少一个叶片的位置的一个或多个位置测量仪，所述位置用于控制至少一个叶片的桨距。

9、  根据权利要求3-8中的一项或多项所述的风力发电站，其特征在于还包括用于测量至少一个叶片与塔架之间的距离的一个或多个距离测量仪，所述距离用于控制至少一个叶片的桨距。

10、  一种控制风力发电站的方法，其特征在于，包括在操作过程中通过关于叶片的变桨距轴线调节所述叶片的桨距来增加所述风力发电站的转子扫风面积，其中所述变桨距轴线相对所述叶片的纵向轴线成角度。

11、  一种控制风力发电站的方法，其特征在于包括在操作过程中通过关于至少一个叶片的变桨距轴线调节所述至少一个叶片的桨距来增加所述至少一个叶片的最外侧部分与塔架之间的距离，其中所述变桨距轴线相对所述叶片的纵向轴线成角度。

12、  根据权利要求10-11中的一项或多项所述的控制方法，其特征在于包括利用风速调节至少一个叶片的桨距。

13、  根据权利要求10-12中的一项或多项所述的控制方法，其特征在于，独立地调节各个叶片的桨距。

14、  根据权利要求10-13中的一项或多项所述的控制方法，其特征在于，循环地改变至少一个叶片的桨距。

15、  根据权利要求10-14中的一项或多项所述的控制方法，其特征在于，在-10度至+30度之间改变至少一个叶片的桨距。

16、  对风力发电站上的至少一个叶片进行桨距调节的应用，用于控制/调节至少一个叶片的最外侧部分与塔架之间的距离。

17、  对风力发电站上的至少一个叶片进行桨距调节的应用，用于控制/调节所述风力发电站的转子扫风面积。

风力发电站上的叶片的桨距
技术领域
本发明涉及风力发电站的叶片以及包括塔架和带有多个叶片的转子的风力发电站，其中至少一个叶片以桨距可调的方式安装在变桨距轴承上。此外，本发明还涉及控制这种风力发电站的方法。
背景技术
风力发电站能够实现的电力输出直接取决于转子扫风面积(rotorarea)的尺寸，并且因此取决于叶片的有效长度。根据经验，叶片缩短1％将导致电力输出降低2-3％。为了节省材料和重量，风力发电站的叶片通常非常柔韧，因此由风产生弯曲非常容易理解。由此得出的结论是，叶片的变形导致转子扫风面积减小，从而导致不期望的功率输出的降低。
此外，叶片的变形对于新型风力发电站的设计来说通常是一种限制性的尺寸因素，因为人们必须确保叶片不会碰撞到塔架。将转子设置得进一步远离塔架是不理想的，因为主轴长度的增加将在塔上产生更大的动量，从而在轮毂的齿轮和轴承中产生不理想的力。
取决于风速问题，因此理想的是增加转子扫风面积以更好地利用风和增加低风速时的功率输出(在低风速时)，以及改变叶片的形状以避免它们在高风速时碰撞塔架(在高风速时)。
EP1019631提出制造一种预弯曲的叶片，该叶片能够部分地补偿由风造成的弯曲。然而，叶片全部的有用长度仍然只能在精确地处于特别设计的风速条件下才能获得。在其他风速下，所述叶片将仍然迎风上弯或向后弯曲。
确保叶片不与塔架接触的其他方法为形成锥形，其中叶片被迎风向前安装以形成锥形，或者倾斜，其中主轴及其整个转子平面被向上转动约5°。然而，这些构造方法都会导致有效转子扫风面积减小(与具有特定长度的叶片对比)，并且因此可获得的功率输出降低。
风力发电站根据三种方法通过叶片调节在不同的风速下所获取的能量。
类似于飞机可能失去提升力并且失速，叶片也会变成失去提升力并且转子的输出会被降低。在被动失速调节涡轮机中，每个叶片以特定的攻角固定地安装在轮毂上。所述叶片被构造成在大风条件下在后侧上产生湍流。这种失速中断叶片的提升。风力越强，湍流和随之产生的制动效果越强，从而调节叶片的功率输出。
主动失速调节风力涡轮机在调节输出时将叶片的后边缘迎风上弯很小的角度(负桨距角)。这是通过将整个叶片绕其轴线转动(调节桨距)发生的-最常见的是通过液压系统实现的。
近年来和大型风力发电站的大部分转子都是桨距可调的。根据风力条件进行调整功率输出，其中叶片的前边缘被迎风上弯(正桨距角)，与前文提到的将叶片的后端迎风上弯的主动失速调节涡轮机不同。
发明内容
本发明的目的是提供一种风力发电站，其能够消除上面提到的有效转子扫风面积减小以及叶片和塔架之间间隙减小的问题。
因此本发明涉及一种用于风力发电站的叶片所述叶片包括用于安装在圆形变桨距轴承中的至少一个组装面，所述变桨距轴承具有相对所述叶片的纵向轴线成角度的变桨距轴线，所述叶片包括横截面基本为椭圆形的叶根部，所述横截面与所述叶片的纵向轴线基本垂直，其中所述至少一个组装面布置在所述叶根部中。本发明的实施例额外地涉及一种还包括至少一个变桨距轴承的叶片。变桨距轴线相对叶片的纵向轴线成角度，其有利的方面在于安装在风力发电站上的叶片能够在调节桨距时移入或移出转子平面。例如，这样能够通过调节叶片的桨距在经过塔架的过程中控制和调节叶片与塔架之间的距离，并且类似地可通过调节桨距使转子扫风面积最优化。通过下文的说明，可以看出更多和其他优点。所述叶片的叶根部的椭圆形横截面是有利的，因为叶片具有跨过所述变桨距轴承的大致光滑的、不间断的并且连续的过渡部分，虽然相对于其垂直于叶片纵向轴线的通常位置发生了偏转。此外，一种非常简单的机构可以提供一种叶片，该叶片能够绕除叶片的轴线之外的其它轴线调节桨距-仅仅通过简单地改造叶根的形状。
本发明还涉及一种风力发电站，包括塔架和具有多个叶片的转子，其中至少一个桨距可调的叶片可转动地安装在变桨距轴承中，所述至少一个叶片的纵向轴线相对所述至少一个叶片的变桨距轴线成角度，以便当所述叶片的前边缘迎风上仰时，所述叶片的最外侧部分和所述塔架之间的距离增大。因此，其有利的方面在于，能够以比传统的桨距调节涡轮机更复杂和先进的方式移动各个叶片的整体或其一部分，其中通过桨距调节叶片可以仅仅绕其自身的纵向轴线转动。从而能够实现根据风速和转速对风力发电站的改进控制。
通过以这种方式使变桨距轴线形成角度，可以实现移入和离开转子平面的运动，从而可以增加叶片和塔架之间的距离。能够在经过塔架的过程中增加叶片和塔架之间的距离具有主要的优点，即在操作过程中能够以连续和逐渐的方式被调节到所需的程度。因此，倾斜、形成锥形和预弯曲已经变得完全地或者部分地多余，因为可以通过调节叶片桨距这种可替换的方式获得相同的输出。因此，例如可根据本发明通过在转子上设置变桨距轴承向风力发电站提供永久性的锥形，并且变桨距轴承可以在设定永久性桨距之前进行设定。叶片还可以被制造的更轻，因为根据本发明教导的桨距调节，可以在不产生塔架碰撞的危险下实现更大的叶片挠曲。因此可以在叶片的制造中实现节省材料，并且可以减小影响轮毂、轴承和齿轮的力。进一步的选择是，增加的间隙可用于使叶片做得更长并且因此增加风力发电站的功率输出。或者，转子可以移动更靠近塔架，从而主轴可以被制造得更短，这也是结构上的主要优点。上文公开的技术方案的另一个显著的优点为，将叶片或多或少地迎风向前调节桨距将增加有效的转子扫风面积，否则该转子扫风面积将随着由风导致的叶片弯曲而减小。增加的转子扫风面积显著地增加了转子可能的功率输出和对风力的利用。
根据本发明的一个实施例，至少一个叶片的变桨距轴线形成角度偏离转子平面和/或与在与转动方向相反的方向上相对叶片的纵向轴线成角度。因此仅仅通过调节桨距即可使叶片以不同的方式移入和/或移出转子平面，从而能够显著地增加控制和调节风力发电站的可能性。例如，桨距调节能够使叶片向上转动并且远离塔架，从而可以减少由经过塔架产生的推力冲击、功率波动、振动和噪声。通过本发明的桨距调节实现了一种选择，即转动叶片使得叶片交错地或逐渐地经过塔架。这样也降低了推力冲击、功率波动、振动和噪声。
根据进一步的实施例，风力发电站还包括上文所述的叶片。其优点参见对于叶片的描述。
根据一个实施例，所述风力发电站还包括用于测量风速的一个或多个风速仪，用于测量至少一个叶片的位置的一个或多个位置测量仪，和/或用于测量至少一个叶片与塔架之间的距离的一个或多个距离测量仪，这些参数被用于控制至少一个叶片的桨距。从而可以在操作过程中通过调节叶片桨距这种简单的方式控制和调节叶片和塔架之间的间距。类似地，该实施例能够从空气动力学角度在旋转路径的所有位置上考虑风速分布并且最优化地调节叶片轮廓。
本发明还涉及一种控制风力发电站的方法，包括在操作过程中通过关于叶片的变桨距轴线调节叶片的桨距来增加风力发电站的转子扫风面积，其中所述变桨距轴线相对所述叶片的纵向轴线成角度。该方法的优点与上文描述的风力发电站的优点相同。
本发明还涉及一种控制风力发电站的方法，包括在操作过程中通过关于叶片的变桨距轴线调节叶片的桨距，来增加至少一个叶片的最外侧部分与塔架之间的距离，其中所述变桨距轴线相对所述叶片的纵向轴线成角度。该方法的优点如上文所述。
此外，实施例涉及一种控制方法，其中风速被用于调节至少一个叶片的桨距。因此，可以利用更高的风速-同样，在狂风条件下，叶片的桨距被连续地调节以便单纯地从空气动力学角度最优化叶片的设置和调整输出。类似地，能够在所有风速下持续地确保叶片与塔架之间的距离处于所需的范围。
进一步的实施例涉及一种根据上文所述的控制方法，其中每个叶片独立地进行桨距调节，和/或叶片的桨距被循环地改变，例如介于-10度至+30度之间。因此由塔影带来的缺陷，例如噪声、载荷变化、叶片上的阵风，以及振动都被显著地降低。此外，独立的和循环的桨距调节使得能够考虑风速分布，从而可以针对叶片实际承受的并且在整个旋转过程中变化的风力，从空气动力学的角度对每个叶片进行最优化的桨距调节。
最后，本发明涉及对风力发电站上的至少一个叶片进行桨距调节的应用，以控制/调节至少一个叶片的最外侧部分与塔架之间的距离，和/或控制/调节风力发电站的转子扫风面积。其优点如上文所述。
附图说明
下面将参照附图对本发明加以说明，其中：
图1示出了风力发电站的典型的输出曲线；
图2示出了从斜前方看去的风力发电站，其带有现有技术中的可调节桨距的叶片；
图3示出了从上方看去的进行了桨距调节和未进行桨距调节的叶片经过塔架的通路；
图4是在前视图中从所述轮毂并且向下看去的风力发电站的截面图，该风力发电站带有根据本发明的实施例的变桨距轴线；
图5示出了从上方看去的叶片经过塔架的通路，其中所述叶片分别根据图4中描绘的变桨距轴线进行了桨距调节和未进行桨距调节；
图6根据本发明的实施例描绘了由于桨距调节而产生的叶片的运动；
图7A示出了根据本发明的实施例的用于风力发电站的带有椭圆形横截面的叶片的最内侧的部分的轮廓；
图7B示出了根据本发明的另一个实施例的用于风力发电站的带有椭圆形横截面的叶片的最内侧的部分的轮廓；
图8为从前方看去的围绕轮毂的风力发电站的横截面视图，该风力发电站带有根据本发明的实施例的变桨距轴线；
图9示出了从上方看去的叶片经过塔架的通路，其中所述叶片分别绕图8中描绘的变桨距轴线进行了桨距调节和未进行桨距调节；
图10是从前方看去的绕轮毂的风力发电站的横截面视图，该风力发电站具有根据本发明的实施例的变桨距轴线和成角度的叶片；
图11示出了从侧面看去由轮毂往下的风力发电站，该风力发电站具有根据本发明的实施例的形成角度偏离转子平面的变桨距轴线；和
图12示出了从上方看去的叶片经过塔架的通路，其中所述叶片分别为未进行桨距调节以及绕图11描绘的变桨距轴线进行了正和负的桨距调节。
具体实施方式
图1示意性地示出了风力发电站的典型输出曲线。该曲线示出了随风速V变化的所获得的功率P。风力发电站在具有速度v₀的起始风作用下开始产生电流，其中，在桨距调节和主动失速调节桨距的情况下，通常采用5°的桨距来启动转子。在这里和下文中，正桨距角由迎风上弯的叶片轮廓的前边缘限定，也可参见下面的图3中更详细的描绘。由此开始，功率输出随着风速的不断增加而增加，直到风速增加到速度v₁。在这个范围101内，风力发电站被构造成使风力发电站产生的功率和生产率最大化。在风速为v₁时，风力发电站产生最大功率P_max。速度v₁的大小取决于不同的因素，例如经济因素，包括例如发电机的尺寸和建立所述风力发电站的地点的风力条件。从风速v₁开始直到停止风v₂为止，风力发电站被构造成产生恒定的最大功率P_max，这类似于桨距调节叶片-通过随风速变化逐渐增加叶片桨距实现，或者通过允许叶片越来越多地失速实现的。后者是通过叶片的设计自动地实现的(被动失速调节叶片)，或者是通过对叶片施加负桨距角实现的，其中叶片轮廓的后边缘被迎风上弯(主动失速调节叶片)。通常，叶片在约-5°至+25-30°之间的范围内调节桨距。在更高风速下可以实际获取的额外的功率通常不被利用，这是因为这在经济上是不可行的，一方面因为这种高风速发生的频率，另一方面因为相应更高的风力载荷在更强的传动装置、塔架、发电机等方面所需的额外的生产成本。在速度v₁和v₂之间的这个范围102内，风力发电站通常被构造成使风力发电站上的载荷最小化以维持功率。类似地，在设定带有相对柔韧的叶片的风力发电站的尺寸时，还通常需要考虑叶片必须不能变形或弯曲得太厉害以至于碰撞塔架(根据弯曲确定尺寸)，这是在区域102中的高风速条件下相当重要的参数。
图2示出了带有转子203的风力发电站201，其中所述转子203具有绕其主轴和转动中心207转动的三个叶片202并且转动方向如箭头208所示。转子平面204的尺寸-叶片202扫过的面积-是该风力发电站能够从风中获取的能量大小以及由此产生的功率的共同决定因素。经验表明，半径减小1％将使产生的功率大小减少2-3％。因此叶片的有效长度对于风力发电站的生产率来说至关重要。取决于制成叶片202的材料，叶片可能具有相当大的柔韧性，该柔韧性又将导致叶片205的最外边的部分由于风载荷而产生相当大的变形和弯曲。例如，30米玻璃纤维叶片可能在与通常的工作条件对应的风速下产生高达6米的弯曲。因此该弯曲相当大地减少了转子扫风面积204。很清楚的是，在涡轮机的构造和尺寸设计中考虑叶片的弯曲以避免叶片与塔架206碰撞是很重要的。
图2还示出了如何通过使叶片202绕其纵向轴线211转动从而调节叶片202的桨距210，在当前情形中纵向轴线211与叶片202的变桨距轴线212重合。从而，调节叶片桨距210不会使转子平面204发生变化。这可以从图3中更明确地看出，其中图3是截面图，其示出了从上方向下朝向地面看去的塔架206的横截面。直线和箭头301描绘了叶片202经过塔架206的运动。叶片轮廓301已经对应其位置做出了描绘，其中一方面是0°桨距转动时的位置(302)，另一方面是叶片轮廓的前边缘305被迎风上弯成正桨距角的位置304。
图4示出了在前视图中朝向转子轮毂401看去的、并且具有根据本发明的实施例的可调节桨距的叶片202的风力发电站的一部分。虽然仅仅完整地示出了一个叶片202，但已经暗示了其余两个叶片的位置。在图的左边，示出了转子轮毂401以及一个叶片的叶根402和变桨距轴承403的局部放大图。如图所示，叶片202的变桨距轴线212不延伸穿过转子的转动中心207。在所示的实施例中，变桨距轴线212还相对于叶片的纵向轴线211成一角度，因此变桨距轴承403相应地不再与传统的桨距或主动失速调节涡轮机那样类似地垂直于纵向轴线211。这里，变桨距轴线212被设置成与转动方向208相反地相对于叶片的纵向轴线211成一角度404。当在叶片202绕变桨距轴线调节桨距同时使前边缘305迎风向上时，类似于在提升的风速条件下的失速调节涡轮机，叶片被同步地向前转动并且脱离最初的转子平面。因此叶尖和塔架之间的距离增加，塔架碰撞的风险被显著地降低。同时，由于风的压力导致的在叶片弯曲同时叶片迎风向前的运动意味着有效转子扫风面积(叶片在转动过程中扫过的面积)增加。这还意味着转子的性能和风力发电站从风中获取的能量大小也显著地增加。叶片向外转动的多少以及与塔架的间隙增加的多少取决于变桨距轴线相对于叶片纵向轴线所形成的角度的大小以及桨距调节支承与转动中心之间距离的大小，当然，还取决于桨距调节角度的大小。
通过能够以这种方式调节桨距从而移动叶片，还可以减小当各个叶片经过塔架时产生的推力冲击。这可以通过例如根据叶片旋转路径中的叶片位置循环地和/或独立地改变叶片桨距而实现。此外，所述桨距调节可以在风力发电站的控制中与一个或多个风速仪一起使用，以便通过直接调节所述叶片的桨距根据所测得的风速、变形或位置连续地调节叶片与塔架之间的距离。还可以通过使用设置在一个或多个叶片上的位置测量仪或通过使用记录塔架和经过的叶片之间距离的距离测量仪在连续或间断测量的基础上执行这种调节或控制。调节叶片桨距的另一个选择为在叶片上或叶片中使用可用于确定参数(例如叶片的弯曲、应变和变形)的应变仪。
本发明描述的变桨距轴线的另一优点为，风力发电站的叶片可以被预先设定为具有特定量的最初桨距角并且因此具有叶片转动，其相对于风力发电站运转所处的风力条件和局部条件(例如易于发生湍流的区域)是最优的。如上文所述，叶片的桨距调节还可用于替代那些用于获得与带有锥形的或预弯曲的叶片的转子相同的输出的方法，或者作为这些方法的备选方案。
本发明的另一实施例是将变桨距轴承布置在叶片下方一段距离处，以便仅仅对叶片的最外侧的部分进行桨距调节。这种布置的优点在于，在这种情况下，因为不能转动那么多的材料，所以变桨距轴承可以被构造得更小。类似地，能够更快地对所述叶片进行桨距调节。根据另一实施例，上述的成角度的变桨距轴承还可与那些叶片绕其自身的轴线进行桨距调节的传统的变桨距轴承相结合。因此增加和改进了与各种风力条件相关的最佳地控制风力发电站的选择。另一种选择是将转子构造成每个叶片带有多个变桨距轴承，各个变桨距轴承可以具有相同的或不同的变桨距轴线。例如，这样能够将一个轴承预先设定成提供形成锥形的效果，同时另一个支承连续地调节叶片的桨距。根据再一个实施例，变桨距轴承还可以被布置成与转子的转动中心具有不同的距离，从而在某些情况下，最外侧的变桨距轴承相对于叶片的最内侧部分向叶片的最外侧部分提供额外的桨距角(或反之亦然)。
图5和6描绘了叶片(图6中的所有叶片)如何向前转动以及如何由于绕着如前述图4中那样定向的成角度的变桨距轴线进行桨距调节而离开最初的转子平面。与图3类似，图5示出了从上向下朝地面看去的塔架206的截面图。直线和箭头301描绘了叶片202经过塔架206的运动。其中绘制了叶片轮廓301，其一方面对应处于0°桨距转动的位置(302)，另一方面对应处于正桨距角的位置304，其中叶片轮廓的前边缘305迎风306转动。与传统的绕叶片纵向轴线调节桨距的叶片不同，此处的桨距调节将产生更大的间隙501，并且在经过塔架过程中在叶片202与塔架206之间产生更大的距离。
在前视图中，图6示出了两个完整的转子，每个转子带有三个叶片，一方面一个转子处于无桨距调节的状态601，另一方面另一个转子处于所有叶片都具有相同的桨距的状态602。这里，对于每个叶片来说，变桨距轴线原则上与图4和5类似地定向。当叶片进行桨距调节时，叶片向前迎风上弯(如图6中清楚地呈现)且离开最初的转子平面204，并且与塔架(未示出)之间的距离增加。叶片向前转动并且离开转子平面的程度取决于变桨距轴线所成角度的大小、所述变桨距轴承所布置的位置(轮毂向上，距叶片的远近程度)和执行桨距调节的程度。该附图还清楚地描绘出通过根据本发明进行桨距调节来改变转子平面204，603的面积。在所示的情况下，转子扫风面积603看起来相对于最初的转子扫风面积204已经减小了，但是如果根据叶片的材料和结构考虑到叶片在风中弯曲是最常见的，则非常重要的是，在对叶片603进行桨距调节的情形下，实际的和最终的转子扫风面积能够显著地大于以使用传统方式对叶片进行桨距调节的情形。同时，与塔架之间的距离增大。
图7A和7B示出了根据本发明的用于风力发电站的叶片202的不同实施例，其中所述叶片构造具有相对叶片的纵向轴线211成角度的变桨距轴承403。通常，变桨距轴承可以只设置在叶片上、只作为轮毂的一部分、位于轮毂和叶片之间的过渡元件中或在叶片和轮毂之间形成过渡部，这也是根据本发明的变桨距轴承的一种情形。图7A示出了在最远端带有叶根板610的叶片的最内侧的部分，叶片在该叶根板610处安装到轮毂上并且在视图中在转子正上面。这里所示的叶片一方面绕相对叶片的纵向轴线211成角度的变桨距轴线212调节桨距，另一方面用虚线720描绘了其未进行桨距调节的位置。通常，叶片的叶根具有圆形的横截面，从而与圆形的叶根板和圆形的变桨距轴承相一致。圆形但是成角度的变桨距轴承403在这里是通过简单的结构方式获得的，即将叶片构造成具有椭圆形横截面的叶根部或区域723(如阴影721所示)，从而当所述叶根部723被“斜”切时，能够形成圆形的横截面和圆形的组装面722，其中变桨距轴承能够被有利地构造于所述组装面722中。待施加到叶片的叶根部的精确的椭圆形状将取决于变桨距轴承和变桨距轴线相对于叶片纵向轴线所形成的角度的大小以及如何形成该角度。叶片部的所描述的构造同样是有利的，因为其确保跨过变桨距轴承形成连续的并且大致光滑的过渡，而于桨距的设定无关。
如上文所述，变桨距轴承还可以被设置成轮毂的一部分或作为轮毂与叶片之间的过渡元件。然而，仍然可以将所述轮毂部分或所述过渡元件有利地构造成具有图7A中所示的用于叶片的椭圆形横截面。
图7B也描绘了带有与叶片的纵向轴线211成角度的变桨距轴线212的叶片202的最内侧的部分。与图7A类似，同时描绘了处于未转动的位置720和桨距调节后的位置770的叶片。在该实施例中，叶片终止于设置有所述圆形变桨距轴承403的圆形叶根端或组装面610中(如阴影的横截面722所示)。在该实施例中，叶片的叶根部或最内侧的部分723也具有椭圆形的横截面(如阴影的横截面721所示)以便在所述叶根部723被切除或以倾斜的角度终止时露出所述圆形的叶根端。
作为进一步的实施例，本发明描述的成角度的变桨距轴线还可以利用可转动的轴构造而成，其中所述叶片绕该可转动的轴调节桨距。在这种情况下，可以通过例如带齿的轮、螺旋轴或类似元件转动所述轴。可替换地，所述桨距调节可以通过拉杆和接头实现。
图8和9示出了本发明的替换实施例，其中与图4相比，变桨距轴线以其他方式形成角度。当带有如图8中所示那样定向的变桨距轴线的叶片202进行桨距调节以便后边缘702迎风上弯(负桨距角801)时，所述叶片还被向前转动并离开最初的转子平面204。这种结构与前文中图4中的结构具有相同的优点。因此，该实施例在主动失速调节涡轮机中尤其有利，在操作中，对叶片施加负桨距角801以引起失速，从而减小功率输出。
对于图4和8中描绘的实施例来说，变桨距轴线212不穿过转子的转动中心207是很正常的。与此相反，图10中所示的根据本发明的另一个实施例的变桨距轴线延伸穿过转子的转动中心207，但是仍然相对每个叶片的纵向轴线211成角度404。在该实施例中以及与图4所示的实施例类似，叶片的前边缘的迎风调节桨距，将导致叶片202向前转动并且离开最初的转子平面，并且变桨距轴线212在此也将相对于纵向轴线211向下游或者与转动方向208相反地形成角度。叶片202非径向地安装在轮毂中的所示实施例也是有利的，因为在此叶片202逐渐地经过塔架，以便叶尖在叶根之前经过塔架。因此由于通过塔架导致的叶片上的噪音和力的波动被减小。与更早之前示出的实施例类似，叶片的变桨距轴线和纵向轴线之间的角度404的大小可以根据叶片的长度和所需的转动量来选择。
本发明的另一个实施例如图11所示，其中在侧视图中按照从轮毂向下看去的方向描绘了带有处在竖直的、向下悬挂位置的叶片202的风力发电站。在该实施例中，叶片的变桨距轴线212被布置成相对于叶片的纵向轴线211转动一角度404并且离开最初的转子平面。这里，变桨距轴线212也同样不穿过转子的转动中心207。负桨距角和叶片的前边缘迎风上弯的正桨距角，在当前情形下都会导致叶片迎风向前移动并且导致叶片的最外侧的部分与塔架206之间的距离在经过塔架过程中增大。由于关于所述变桨距轴线212的所述正桨距304和负桨距801所产生的叶片轮廓从叶片进一步向下运动一段距离的运动被描绘在图12中。同样，间隙增加的量取决于变桨距轴线形成的角度大小以及变桨距轴承403被设置在叶片202下方有多远。
根据本发明的另一实施例，变桨距轴线被转动一角度，同时离开转子平面并且相对转子平面中的叶片的纵向轴线成角度。从而，根据叶片在调节桨距时何种运动是理想的，可将图4，8，10和11中描绘的实施例组合起来。
定义：
桨距：在空气动力学领域中，空气的自由流动的方向和叶片轮廓的弦线方向之间的角度。在正桨距角的情况下，叶片的前边缘迎风上弯。
变桨距轴线：调节叶片桨距时所绕的轴线。常规的是，叶片绕其纵向轴线调节桨距。
应当理解，当前说明书和附图中教导的发明可以被修改或改变，但仍然包括在下面的专利权利要求的保护范围之内。