DE19807477C2

DE19807477C2 - rotor

Info

Publication number: DE19807477C2
Application number: DE19807477A
Authority: DE
Inventors: Ulf-Carsten Ehlert
Original assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2000-01-13
Anticipated expiration: 2018-02-25
Also published as: DE19807477A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Rotor mit Rotorblättern mit einer jeweiligen Blatt achse sowie ein Verfahren zum Steuern von Rotorblättern eines solchen Rotors.The invention relates to a rotor with rotor blades with a respective blade axis and a method for controlling rotor blades of such a rotor.

Im Zeitalter der alternativen Energien werden gerade in Deutschland immer mehr Windkraftanlagen installiert. Deutschland hat beispielsweise auf diesem Gebiet die USA als Land mit der größten installierten Leistung aus Windkraft abgelöst. Bekannt sind dabei die am häufigsten verwendeten Auftrieb nutzen den Horizontalachsen-Anlagen, deren Dreiblatt-Rotor dem Winde zugewandt, also luvseitig, angeordnet ist. Weiterentwicklungen tendieren dabei sehr deutlich zu größeren Anlagen mit 1,5 Megawatt Nennleistung und mehr. Die dazu benö tigten Türme der Windkraftanlagen, an denen die jeweiligen Rotoren angeord net sind, erreichen daher Höhen von mehr als 70 Metern, wobei die Längen der einzelnen Rotorblätter 30 Meter überschreiten können. Bei derartigen Ausfüh rungen erweist es sich als sehr sinnvoll, stark ausgeprägten Leichtbau zu ver wenden. Bei zunehmender Schlankheit der Rotorblätter und Türme wird jedoch die Schwingungsanfälligkeit und damit einhergehend auch die Geräusch entwicklung der gesamten Anlage erhöht.In the age of alternative energies, especially in Germany more wind turbines installed. Germany, for example, has this Territory of the United States as the country with the highest installed wind power replaced. Known to use the most commonly used buoyancy the horizontal axis systems, whose three-bladed rotor faces the winch, that is, on the windward side. Further developments tend to be very clear to larger systems with a nominal output of 1.5 megawatts and more. The necessary Towers of the wind turbines on which the respective rotors are arranged net, therefore reach heights of more than 70 meters, the lengths of the individual rotor blades can exceed 30 meters. With such execution It proves to be very sensible to use strong lightweight construction turn. However, with increasing slenderness of the rotor blades and towers the susceptibility to vibrations and the associated noise development of the entire plant increased.

Aus der jeweiligen Art der Anströmung ergibt sich für die Windkraftanlage eine aerodynamische Belastung außerhalb der Rotorebene, welche zum Teil stochastisch und zum Teil periodisch auftritt. Neben dynamischen Belastungen der Anlage führt dies auch zu Schallentstehung. Diese Schwingungen werden sowohl auf andere Anlagenkomponenten übertragen als auch als Schall abge strahlt. Daneben wirken das Antriebsmoment und die Schwerkraft innerhalb der Rotorebene auf die Rotorblätter der Windkraftanlage ein. Zur Erhöhung der Le bensdauer einer Windkraftanlage einerseits, welche in der Regel 20 Jahre und darüber betragen soll, und zur Verbesserung der Akzeptanz andererseits ist es erforderlich, die dynamische Belastung und die Schallabstrahlung der Wind kraftanlage zu reduzieren. Dazu muß die Schwingungsentstehung sowohl an den Blättern als auch im Triebstrang reduziert werden. Darüber hinaus wird die Übertragung der Schwingungen auf andere Anlagenkomponenten zu verhindern gesucht.The respective type of inflow results in an aerodynamic load for the wind power plant outside the rotor plane, which occurs partly stochastically and partly periodically. In addition to dynamic loads on the system, this also creates noise. These vibrations are both transferred to other system components and emitted as sound. In addition, the drive torque and gravity act on the rotor blades of the wind turbine within the rotor plane. To increase the life of a wind turbine on the one hand, which should generally be 20 years and over, and to improve acceptance on the other hand, it is necessary to reduce the dynamic load and the noise emission of the wind turbine. For this, the generation of vibrations must be reduced both on the blades and in the drive train. In addition, attempts are made to prevent the transmission of vibrations to other system components.

Die Blattwurzeln der Rotorblätter von Windkraftanlagen sind im Betrieb erheb lichen Schlag- und Schwenkbiegemomenten ausgesetzt. Bei Helikoptern bei spielsweise werden bekanntermaßen Schlag- und Schwenkgelenke eingesetzt, um die aerodynamischen Momente durch die Momente der Zentrifugalkräfte auszugleichen. Dies kann, wie sich gezeigt hat, nur bei großen Drehzahlen ge schehen. Die Rotorblätter von Windkraftanlagen erreichen jedoch üblicherweise nicht die dazu erforderliche Größenordnung der Drehzahlen. Es muß daher die jeweilige Blattwurzel der Rotorblätter die aerodynamischen Momente aufneh men.The blade roots of the rotor blades of wind turbines are high in operation exposed to impact and swivel bending moments. With helicopters at for example, knock and swivel joints are known to be used, the aerodynamic moments by the moments of the centrifugal forces balance. As has been shown, this can only be achieved at high speeds happen. However, the rotor blades of wind turbines usually reach not the order of magnitude of the speeds required for this. It must therefore respective blade root of the rotor blades absorb the aerodynamic moments men.

Es ist beispielsweise aus der EP 0 025 791 B1 bekannt, zur Entlastung der Blattwurzeln der Rotorblätter bei starrem Blattanschluß die Rotorblätter selbst um einen Konuswinkel γ windabwärts aus der Rotorebene zu neigen bzw. eine Verdreheinrichtung um die Blattachse vorzusehen. Dadurch wird den Zentrifugalkräften ein Hebelarm gegeben, der das entstehende Moment dem aerodynamischen Schlagbiegemoment entgegenwirken läßt. Es hat sich jedoch als nachteilig erwiesen, daß bei konstanter Drehzahl und fest eingestelltem Konuswinkel γ das entlastende Moment der Zentrifugalkräfte unabhängig von dem tatsächlich auftretenden Schlagbiegemoment konstant bleibt. Dadurch können dennoch an der Blattwurzel des jeweiligen Rotorblattes hohe Belastungen auftreten. Darüber hinaus ist der Konuswinkel γ bei Luvläufern, also bei vor dem Turm montiertem Rotor, durch den jeweiligen Abstand der Blattspitze von einem Turm, an dem der Rotor befestigt ist, begrenzt. Aus Sicherheitsgründen muß nämlich zur Vermeidung einer Kollision des Rotorblattes mit dem Turm ein bestimmter Abstand der jeweiligen Blattspitze vom Turm eingehalten werden.It is known, for example, from EP 0 025 791 B1 to relieve the load on the Blade roots of the rotor blades with a rigid blade connection, the rotor blades themselves to incline a cone angle γ downstream of the rotor plane or a To provide a rotating device around the blade axis. This will Centrifugal forces given a lever arm that the resulting moment counteracts aerodynamic impact bending moment. However, it has proven to be disadvantageous that at constant speed and fixed Cone angle γ the relieving moment of the centrifugal forces independent of the actually occurring impact bending moment remains constant. Thereby can still high at the blade root of the respective rotor blade Loads occur. In addition, the cone angle γ for windward rotors, So with the rotor mounted in front of the tower, by the respective distance of the Blade tip limited by a tower to which the rotor is attached. Out Safety reasons must namely to avoid a collision of the Rotor blade with the tower a certain distance from the respective blade tip be adhered to by the tower.

In einer weiteren Konzeption wird in der DE 29 44 718 A1 vorgeschlagen, die Rotorblattlänge weitestmöglich zu reduzieren und die Schlaggelenke in die unmittelbare Nähe der Rotorachse zu verlegen. Neben den schon diskutierten problematischen Aspekten kommt hier noch hinzu, daß dies baulich den Aufbau der Rotorachse stark einschränkt und eine solche Konzeption in der Praxis häufig gar nicht möglich ist.In another conception, DE 29 44 718 A1 proposes that Reduce rotor blade length as much as possible and the flapping joints in the close proximity to the rotor axis. In addition to those already discussed problematic aspects is added here that this structurally the structure the rotor axis is severely restricted and such a concept in practice is often not possible.

Auch die DE 31 30 257 A1 sieht eine Schwenkbarkeit von Propellerflügeln vor. Die Flügel des Propellers sind an Schwenkachsen gelagert, die im wesentlichen senkrecht zur Drehachse des Propellers verlaufen. Im Ergebnis führt dieses ebenfalls zu einer Veränderung des Konuswinkels der Rotorblätter. Mittels Gegengewichten und der dadurch erzeugten Fliehkraft soll bei höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten das Schwenken erfolgen. Hier treten wiederum die gleichen Nachteile auf.DE 31 30 257 A1 also provides for pivoting propeller blades. The blades of the propeller are mounted on pivot axes, which are essentially run perpendicular to the axis of rotation of the propeller. As a result, this leads also to a change in the cone angle of the rotor blades. Means Counterweights and the resulting centrifugal force should be at higher Rotation speeds the swiveling take place. Here turn again the same disadvantages.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Lastspitzen der dyna mischen Wurzelbiegemomente, welche an den Rotorblättern insbesondere im Bereich von deren Blattwurzeln auftreten, zu verringern und dadurch die Le bensdauer der Rotorblätter zu erhöhen.The invention is therefore based on the object, the peak loads of the dyna mix root bending moments, which in particular on the rotor blades Area of their leaf roots occur, thereby reducing the le increase the service life of the rotor blades.

Die Aufgabe wird mit einem Rotor mit Rotorblättern mit einer jeweiligen Blatt achse erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein oder mehrere aktivierbare und deaktivierbare aktive Elemente vorgesehen und so angeordnet sind, daß die Blattachse innerhalb der Rotorebene und/oder aus dieser heraus in Abhängig keit von der an dem jeweiligen Rotorblatt auftretenden aerodynamischen und/oder durch Schwerkraft bedingten Last durch Einwirken des oder der akti ven Elemente neigbar ist. Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Steuern von Rotorblättern eines Rotors dadurch gelöst, daß das Rotorblatt aktiv um die Blattachse der Bewegungsrichtung folgend geneigt wird, und daß jeweils vor dem Passieren des Rotorturms das Rotorblatt zumindest teilweise so weit zurückgestellt wird, daß keine Schwenk- und Schlagbiegemomente von Rotor blatt und Turm auftreten. Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen definiert. The task is done with a rotor with rotor blades with a respective blade axis solved according to the invention in that one or more activatable and deactivatable active elements are provided and arranged so that the Depending on the blade axis within the rotor plane and / or out of it speed of the aerodynamic occurring on the respective rotor blade and / or load due to gravity due to the action of the acti ven elements is inclinable. The task is also accomplished through a process for Controlling the rotor blades of a rotor solved in that the rotor blade is active is inclined about the blade axis following the direction of movement, and that in each case before passing the rotor tower, the rotor blade at least partially as far it is reset that no swivel and impact bending moments of rotor Leaf and tower occur. Developments of the invention are in the respective Subclaims defined.

Dadurch wird vorteilhaft eine Reduzierung des zeitlichen Anteils der hohen Lastspitzen an der Gesamtbelastung des Rotors im Bereich seiner Rotorblätter erzielt. Die jeweilige Rotorblattachse wird aktiv innerhalb der Rotorebene und aus der Rotorebene heraus den äußeren Lasten folgend geneigt. Der Konus winkel ist dabei variabel und wird entsprechend den Erfordernissen durch die aktiven Elemente, welche besonders bevorzugt in der Blattwurzel der Rotorblät ter integriert sind, variiert. Die aktiven Elemente sind vorzugsweise so gefertigt, daß sie im passiven Zustand, also im deaktivierten Zustand, die an dem Rotor blatt auftretenden Lasten ertragen können, um auch bei einem Ausfall des ge samten Systems die Sicherheit der Windkraftanlage nicht zu gefährden. Im akti ven Zustand sollen die aktiven Elemente zuverlässig eine Biegung des Blattes der Bewegungs- bzw. Belastungsrichtung folgend, beispielsweise windabwärts initiieren. Diese Biegung oder Neigung vergrößert damit den Konuswinkel. Besonders bevorzugt ist ein vorgegebener, fest eingestellter Konuswinkel γ₁ der Blattachse zur Senkrechten voreingestellt. Eine weitere Verstellung der Blatt achse geschieht dann um einen lastabhängig einstellbaren Konuswinkel γ₂. Die Schlagmomentenbelastung kann dadurch vorteilhaft verringert werden.This advantageously results in a reduction in the temporal share of the high load peaks in the total load on the rotor in the region of its rotor blades. The respective rotor blade axis is actively inclined within the rotor plane and out of the rotor plane following the external loads. The cone angle is variable and is varied according to the requirements by the active elements, which are particularly preferably integrated in the blade root of the rotor blades. The active elements are preferably made so that they can withstand the loads occurring on the rotor blade in the passive state, that is to say in the deactivated state, so as not to endanger the safety of the wind turbine even if the entire system fails. In the active state, the active elements should reliably initiate a bending of the blade following the direction of movement or loading, for example downstream. This bend or inclination thus increases the cone angle. A predefined, fixed cone angle γ _{1 of} the blade axis is particularly preferably preset to the vertical. A further adjustment of the blade axis then takes place by a cone angle γ _{2 which can} be set as a function of the load. The impact moment load can thereby advantageously be reduced.

Zum Verhindern der Kollision des Rotorblattes mit dem Turm werden die aktiven Elemente vorzugsweise deaktiviert, bevor das Rotorblatt den Turm passiert. Vermittels der aktiven Elemente können auch die Schlagbiegemomente verrin gert werden, welche bei der Windnachführung der Windkraftanlage durch Dre hen der Gondel und des Rotors in den Wind entstehen.To prevent the rotor blade from colliding with the tower, the active ones Elements preferably deactivated before the rotor blade passes the tower. The impact bending moments can also be reduced by means of the active elements be generated, which is caused by Dre the gondola and the rotor in the wind.

Besonders vorteilhaft wird eine Reduzierung der Schwenkbiegemomente erzielt, wenn durch die aktiven Elemente eine Biegung oder Neigung des Rotorblattes innerhalb der Rotorebene in Richtung der Rotationsbewegung eingeleitet wird. Auf diese Weise kann insbesondere der wechselnde Schwenkmomentenanteil verringert werden, welcher durch die Einwirkung der Erdbeschleunigung auf die Rotorblätter entsteht. A reduction of the swivel bending moments is achieved particularly advantageously, if the active elements cause the rotor blade to bend or tilt is initiated within the rotor plane in the direction of the rotational movement. In this way, in particular the changing portion of the swivel torque can be reduced, which is due to the action of gravitational acceleration on the Rotor blades are created.

In den beiden genannten Fällen erfolgt zur Entlastung der Blattwurzel eine Nei gung der Blattachse in der Richtung, in der auch die aerodynamische Last wirkt. Die Bewegung folgt damit der aerodynamischen Last und muß ihr nicht entge genwirken. Durch die aktive Steuerung der Neigung der Blattachse innerhalb der Rotorebene und aus der Rotorebene heraus werden die Schwankungen der Biegemomentenverläufe an der Blattwurzel vorteilhaft reduziert. Dadurch läßt sich eine Erhöhung der Lebensdauer der Rotorblätter aufgrund dieser Reduzie rung erzielen.In the two cases mentioned, a nei is performed to relieve the leaf root blade axis in the direction in which the aerodynamic load acts. The movement follows the aerodynamic load and does not have to counteract it counteract. By actively controlling the inclination of the blade axis within the rotor level and out of the rotor level the fluctuations of the Bending moment profiles at the blade root advantageously reduced. This leaves an increase in the service life of the rotor blades due to this reduction achieve.

Zum entscheidenden Verbessern der Entlastung der Blattwurzel kann das je weilige Ausgleichsmoment in Abhängigkeit vom momentanen Azimutwinkel, also der Position des Rotorblattes während des Umlaufes, und der Windge schwindigkeit eingestellt werden. Bei drehzahlkonstantem Betrieb der Wind kraftanlage ist deren Trägheitskraft konstant, so daß der Konuswinkel variiert werden kann.This can ever decisively improve the relief of the leaf root some compensation torque depending on the current azimuth angle, so the position of the rotor blade during the rotation, and the windge speed can be set. When the speed is constant, the wind Power plant is its inertia constant, so that the cone angle varies can be.

Es wird damit die Möglichkeit gegeben, bei höheren Windgeschwindigkeiten und den damit verbundenen größeren Schlagbiegemomenten das entlastende Mo ment über weite Bereiche einer Rotorumdrehung zu vergrößern, wobei insge samt die Zeiten hoher Lasten verkürzt werden. Da die Schwenkbiegemomente innerhalb der Blattebene ebenfalls in Abhängigkeit von der Windgeschwindigkeit und dem Azimutwinkel schwanken, ist der Einsatz aktiver Elemente auch für eine Verringerung dieser Belastungen möglich. Zum Erzeugen eines entlasten den Momentes durch die Trägheitskräfte sollte sich das Rotorblatt den Tangen tialkräften folgend innerhalb der Rotorebene biegen. Aufgrund des Einflusses der Erdbeschleunigung ist diese Biegung vorzugsweise bei der der Bewegungs- oder Belastungsrichtung folgenden Bewegung des Rotorblattes größer als bei der entgegengesetzten Bewegung. Ebenso wie bei der Reduzierung der Schlagbiegebelastung ergibt sich auch durch diese Maßnahme eine Verringe rung der Zeiten hoher Lasten und damit eine Erhöhung der Lebensdauer.It is given the possibility at higher wind speeds and the associated larger impact bending moments the relieving Mo ment to enlarge over large areas of a rotor revolution, with a total together with the times of high loads can be shortened. Because the swivel bending moments within the leaf plane also depending on the wind speed and the azimuth angle fluctuate, the use of active elements is also for a reduction of these burdens is possible. To create a relieve At the moment due to the inertial forces, the rotor blade should face the tang Bending tial forces within the rotor plane. Because of the influence This bend is preferably due to gravitational acceleration. or load direction following the movement of the rotor blade larger than at the opposite movement. Just like in reducing the Impact bending stress also results in a reduction through this measure times of high loads and thus an increase in service life.

Besonders bevorzugt sind die aktiven Elemente im Bereich der Blattwurzel rundherum um die Blattachse verteilt auf dem Rotorblatt angeordnet. Die eine Kontraktion bzw. eine Ausdehnung erzeugenden Elemente sind dabei auf der der Bewegungsrichtung entgegengsetzten und der dieser folgenden Seite an geordnet. Halbkreisbildend sind dazwischen Elemente angeordnet, die ge staffelt angesteuert werden. Die der Bewegungsrichtung folgenden und dieser entgegengesetzten Elemente nehmen die aerodynamischen Belastungen auf. Die aktiven Elemente können dabei bevorzugt ein Linearaktuator sein, der strukturkonform in das Rotorblatt im Bereich von dessen Blattwurzel integriert ist. Linearaktuator ist dabei beispielsweise ein Piezoelement oder ein piezo keramisches scheibenförmiges Element. Durch vorzugsweises Anlegen eines elektrischen Feldes erfahren das oder die luvseitig angeordneten, also dem Wind bzw. der Bewegungs- oder Belastungsrichtung zugewandten Piezo elemente eine Ausdehnung und die leeseitigen, also diesem oder dieser abge wandtem Piezoelemente eine Kontraktion. Es können alternativ als Linear aktuatoren magnetostriktive, elektrische, elektromagnetische, hydraulische oder pneumatische Aktuatoren verwendet werden.The active elements in the area of the leaf root are particularly preferred arranged all around the blade axis on the rotor blade. The one Contraction or expansion-generating elements are on the opposite the direction of movement and the following page orderly. Semicircular elements are arranged between the ge be staggered. Those following the direction of movement and this opposite elements absorb the aerodynamic loads. The active elements can preferably be a linear actuator that Structurally integrated in the rotor blade in the area of the blade root is. Linear actuator is, for example, a piezo element or a piezo ceramic disc-shaped element. By preferably creating a electrical field experience that or the windward arranged, that is Wind or the piezo or the direction of movement or loading elements an extension and the leeward side, ie this or this a contraction. It can alternatively be called Linear actuators magnetostrictive, electrical, electromagnetic, hydraulic or pneumatic actuators are used.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbei spiel anhand der Zeichnungen beschrieben.In order to explain the invention in greater detail, an embodiment is described below game described with reference to the drawings.

Diese zeigen in:These show in:

Fig. 1 eine seitliche Draufsicht auf ein erfindungsgemäß geneigtes Rotorblatt in Anbringung an einem Rotorturm mit Auftragung von Schubkraft und Trägheitskraft und Fig. 1 is a side plan view of a rotor blade inclined according to the invention attached to a rotor tower with the application of thrust and inertia and

Fig. 2 eine Detailansicht einer erfindungsgemäß ausgestalteten Blattwurzel eines Rotorblattes. Fig. 2 is a detailed view of an inventively designed blade root of a rotor blade.

In Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines teilweise gebrochen dargestellten Ro tors 1 in Anbringung an einen Rotorturm 2 dargestellt. Der Rotor 1 weist meh rere Rotorblätter auf, wobei lediglich ein Rotorblatt 10 gezeigt ist. In Längsrich tung des Rotorblattes 10 verläuft eine Blattachse 11. Im Bereich seiner Blatt wurzel 12 ist das Rotorblatt 10 mit dem Rotorturm 2 verbunden. Die Verbindung stellt dabei eine Blattnabe dar.In Fig. 1 is a side view of a partially broken Ro tors 1 is shown attached to a rotor tower 2 . The rotor 1 has a plurality of rotor blades, only one rotor blade 10 being shown. A blade axis 11 extends in the longitudinal direction of the rotor blade 10 . In the area of its blade root 12 , the rotor blade 10 is connected to the rotor tower 2 . The connection represents a blade hub.

An dem jeweiligen Rotorblatt 10 greifen durch Einfluß des Windes 3 verschie dene Kräfte an. Diese sind aufgeteilt in Trägheitskraft 4 und Schubkraft 5. Sie wirken an jedem Punkt auf dem Rotorblatt. Um hier einen Ausgleich zu schaf fen, ist das Rotorblatt bereits mit einem voreingestellten Konuswinkel γ₁ gegen über der Senkrechten angestellt. Die Neigung ist dem Wind abgewandt. Eine weitere Verstellung der Blattachse kann um einen Konuswinkel γ₂ geschehen, welcher lastabhängig einstellbar ist.On the respective rotor blade 10 attack various forces by the influence of the wind 3 . These are divided into inertia 4 and thrust 5 . They act at every point on the rotor blade. In order to compensate here, the rotor blade is already set at a preset cone angle γ ₁ against the vertical. The slope is turned away from the wind. The blade axis can be further adjusted by a cone angle γ ₂ , which can be adjusted depending on the load.

Die Verstellbarkeit bzw. Einstellbarkeit des jeweiligen Konuswinkels, in Abhän gigkeit von der an dem Rotorblatt angreifenden Windlast, wird durch aktive Ele mente 20 bewirkt. Diese sind in Fig. 1 lediglich angedeutet. Vorzugsweise lie gen sie in der Nähe der Blattwurzel 12 des Rotorblattes 10. Eine Neigung des Rotorblattes kann dann entweder innerhalb der Rotorebene erfolgen oder aber in Richtung aus dieser Rotorebene heraus.The adjustability or adjustability of the respective cone angle, depending on the wind load acting on the rotor blade, is effected by active elements 20 . These are only hinted at in Fig. 1. They are preferably located in the vicinity of the blade root 12 of the rotor blade 10 . The rotor blade can then be inclined either within the rotor plane or in the direction out of this rotor plane.

Fig. 2 zeigt eine Detailansicht einer Blattnabe 13 mit angefügten Rotorblättern 10. Von den Rotorblättern ist jeweils lediglich die Blattwurzel 12 zu sehen. FIG. 2 shows a detailed view of a blade hub 13 with attached rotor blades 10 . Only the blade root 12 can be seen in each case from the rotor blades.

Auf der jeweiligen Oberseite 14 bzw. Unterseite 15 des einen Rotorblattes 10 sind aktive Elemente 21, 22 angeordnet. Die aktiven Elemente sind strukturkon form in die Blattwurzel 12 integriert. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes können die aktiven Elemente sich in Abhängigkeit von der Richtung des elek trischen Feldes ausdehnen oder kontrahieren. Wird das dem Wind zugewandte aktive Element 21 zur Ausdehnung und das dem Wind abgewandte aktive Ele ment 22 zur Kontraktion gezwungen, ergibt sich daraus die gewünschte Nei gung oder Biegung des Rotorblattes 10 der Bewegungs- oder Belastungs richtung folgend, also beispielsweise windabwärts, wie durch den Pfeil in Fig. 2 dargestellt. Der lastabhängig einstellbare Konuswinkel γ₂ (siehe Fig. 1) wird dadurch vergrößert.Active elements 21 , 22 are arranged on the respective upper side 14 or underside 15 of the one rotor blade 10 . The active elements are structurally integrated in the leaf root 12 . By applying an electric field, the active elements can expand or contract depending on the direction of the electric field. If the active element 21 facing the wind is forced to expand and the active element 22 facing away from the wind is contracted, this results in the desired inclination or bending of the rotor blade 10 following the direction of movement or loading, that is to say, for example, downstream, as by the Arrow shown in Fig. 2. The cone angle γ _{2, which can be} set as a function of the load (see FIG. 1), is thereby increased.

Durch entsprechende Anordnung der aktiven Elemente im seitlichen Bereich der jeweiligen Rotorblätter 10 kann eine Biegung oder Neigung des jeweiligen Ro torblattes innerhalb der Rotorebene erfolgen, wodurch eine Reduzierung der Schwenkmomentenbelastung realisierbar wird.By appropriate arrangement of the active elements in the lateral region of the respective rotor blades 10 , a bend or inclination of the respective rotor blade can take place within the rotor plane, as a result of which a reduction in the pivoting moment load can be achieved.

Die aktiven Elemente sind vorzugsweise Linearaktuatoren. Beispielsweise kön nen sie als Piezoelemente vorgesehen sein, wobei sich hierbei besonders vor teilhaft im wesentlichen scheibenförmige piezokeramische Elemente eignen. Es können aber auch beliebige andere Linearaktuatoren verwendet werden.The active elements are preferably linear actuators. For example, NEN they can be provided as piezo elements, with particular emphasis on this Partially essentially disk-shaped piezoceramic elements are suitable. It any other linear actuators can also be used.

Reference list

11

Rotor
rotor

22nd

Rotorturm
Rotor tower

33rd

Wind
wind

44th

Trägheitskraft
Inertia

55

Schubkraft
Thrust

1010th

Rotorblatt
Rotor blade

1111

Blattachse
Blade axis

1212th

Blattwurzel
Leaf root

1313

Blattnabe
Blade hub

1414

Oberseite
Top

1515

Unterseite
bottom

2020th

aktives Element
active element

2121

aktives Element
active element

2222

aktives Element
γ₁ active element
γ ₁

Konuswinkel (voreingestellt)
γ₂ Cone angle (default)
γ ₂

Konuswinkel (lastabhängig einstellbar)
Cone angle (adjustable depending on load)

Claims

1. Rotor with rotor blades with a respective blade axis, characterized in that one or more activatable and deactivatable active elements ( 20 , 21 , 22 ) are provided and arranged so that the blade axis ( 11 ) within the rotor plane and / or out of it depending on the aerodynamic and / or gravity-related load occurring on the respective rotor blade ( 10 ) by the action of the active element (s) ( 20 , 21 , 22 ).

2. Rotor according to claim 1, characterized in that the active elements ( 20 , 21 , 22 ) are arranged in the region of the blade root ( 12 ).

3. Rotor according to claim 1 or 2, characterized in that the active elements ( 20 , 21 , 22 ) are arranged on both sides of the rotor blade ( 10 ) on the opposite direction of movement ( 14 ) and the direction of movement following (15).

4. Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the active elements ( 20 , 21 , 22 ) on both sides of the rotor blade ( 10 ) are arranged so that its inclination from the rotor plane and / or within the rotor plane can be controlled.

5. Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that the respective rotor blade ( 10 ) can be inclined from the rotor plane by a predetermined cone angle γ following the direction of movement.

6. Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that a linear actuator as an active element ( 20 , 21 , 22 ) is provided in the structure in the region of the blade root of the rotor blade ( 10 ) integrated in this.

7. Rotor according to claim 6, characterized, that linear actuator is a piezo element, piezoceramic disk-shaped Element or a magnetostrictive, electrical, electromagnetic, hy is a draulic or pneumatic element.

8. Rotor according to claim 7, characterized in that by applying an electric field, the wind element or the piezo elements facing ( 21 ) experience an expansion and the piezo elements facing away from them ( 22 ) experience a contraction.

9. Rotor according to one of the preceding claims, characterized in that a predetermined, fixed cone angle γ _{1 of} the blade axis ( 11 ) to the vertical is preset and / or preset, and that a further adjustment of the blade axis ( 11 ) has a load-dependent adjustable cone angle γ ₂ happens.

10. A method for controlling rotor blades of a rotor according to one of claims 1 to 9, characterized in that the rotor blade ( 10 ) is actively inclined about the blade axis ( 11 ) following the direction of movement, and that in each case before passing the rotor tower ( 2nd ) the rotor blade ( 10 ) is at least partially reset so far that no impact or swivel bending moments of the rotor blade ( 10 ) and rotor tower ( 2 ) occur.

11. The method according to claim 10, characterized in that the bending of the rotor blade ( 10 ) within the rotor plane in the direction of movement following the movement of the rotor blade ( 10 ) is increased and the movement of the opposite direction is reduced.