发明内容

基于此，本发明的目的是，提供一种用于风能设施、尤其功率大于1MW的风能设施的转子，一种用于风能设施的转子的毂和一种风能设施，其减少或消除一个或多个上述缺点。尤其地，本发明的目的是，提供一种提高风能设施在部分负载运行中的收益的解决方案。

根据第一方面，所述目的通过一种用于风能设施、尤其功率大于1MW的风能设施的转子来实现，所述转子包括：初级转子叶片，其中初级转子叶片以第一纵向延伸从第一根部区域延伸至第一叶尖；和次级转子叶片，其中次级转子叶片以第二纵向延伸从第二根部区域延伸至第二叶尖，其中第一纵向延伸大于第二纵向延伸。

初级转子叶片从第一根部区域延伸至第一叶尖。初级转子叶片在根部区域和第一叶尖之间的长度尤其是纵向延伸，所述纵向延伸在当代的用于风能设施的转子中可以大于50m。根部区域尤其是初级转子叶片的如下区域，借助所述区域，所述初级转子叶片设置在毂处。叶尖是初级转子叶片的背离毂的区域。

除了初级转子叶片之外，转子包括次级转子叶片。次级转子叶片与初级转子叶片的区别尤其在于，所述次级转子叶片具有较小的纵向延伸。次级转子叶片的长度因此小于初级转子叶片的长度。在运行中，所述区别也可从如下识别，即转动的初级转子叶片略过圆面，所述圆面具有比由次级转子叶片略过的圆面更大的直径。

在本文中描述的转子基于如下知识，在转子叶片的靠近毂的区域中的未优化的、偏离1/3的感应系数降低风能设施的功率，尤其在部分负载区域中。此外已知的是，需要的转子叶片深度与使用的翼型剖面的可能的升力系数相关。所述升力系数不能够是任意高的，而是通过空气动力学的、物理的极限来限制。从中得出，优化的转子叶片不可以任意细长地设计，而是为了实现在给定的转子转速下和给定的最大升力系数下优化的感应系数而需要特定的最小叶片深度。

在转子叶片的靠近毂的区域中存在如下问题，圆周速度变小并且理论上在毂处接近零。为了在升力系数限制时实现优化的感应系数，转子叶片在靠近毂的区域中必须无限深地设计。然而，这从构造角度来看不是可行的。此外，在叶根处的翼型必须具有高的弯曲力矩从而结构相关地设计得厚，从中又造成，可实现的升力系数进一步地降低。此外，最大叶片深度的通常处于4m和5m之间的范围内的限制出于物流原因是需要的，以便确保转子叶片可以在街道上运输。

转子叶片的根部区域在桨距控制的风能设施处通常具有圆形翼型，以便使转子叶片对应地在设施处尤其在毂处支承和转动。这种圆形翼型具有为零的升力系数，使得仅偏离最佳值的感应系数是可能的。桨距控制的风能设施因此在靠近毂的转子叶片区域中构造相关地具有偏离最佳值的感应系数，使得功率进一步地降低。

此外，本发明基于如下知识，传统的转子叶片的其他空气动力学优化是不可预见的。根据所述知识提出，在转子的靠近毂的区域中设有较小的次级转子叶片。所述次级转子叶片是附加的转子叶片，其在初级转子叶片旁边优选地设置在毂处并且提高转子在靠近毂的区域中的感应系数。

优选地，次级转子叶片的第二纵向延伸取决于在初级转子叶片处的未实现优化的感应系数的区域的长度。优选地，次级转子叶片以这种第二纵向延伸而延伸，使得所述次级转子叶片遮盖转子的由于初级转子叶片而不具有为1/3的优化的感应系数的区域。

该解决方案的优点在于，第二根部区域由于较小的第二纵向延伸仅承受小的弯曲力矩并且对应地能够以小的相对翼型厚度设计。由此，在次级转子叶片处可以实现比借助在初级转子叶片处厚的翼型更高的滑翔比。由此实现，次级转子叶片在部分负载运行中可以性能优化地运行，在所述部分负载运行中设施以设计叶尖速比运行。因此，基本上直至毂实现为1/3的感应系数。

根据第一方面描述的转子尤其为弱风设施提供特别的优点，因为在此初级转子叶片的结构设计具有意义并且用于设施设计的塔负载是不那么关键的。

在转子的一个优选的实施变型形式中提出，第二纵向延伸与第一纵向延伸的比值小于0.75，小于0.5，小于0.3或小于0.1。次级转子叶片例如可以小于初级转子叶片的一半长从而小于初级转子叶片的长度的50％。此外可以优选的是，次级转子叶片小于初级转子叶片的长度的30％。尤其优选的是，次级转子叶片具有小于等于20米的长度。就此而言，可以避免特殊运输并且成本以及物流耗费与传统的转子相比不明显受到影响。

根据转子的另一优选的实施变型形式提出，初级转子叶片具有桨距调整装置，用于围绕初级转子叶片的纵轴线旋转运动。此外优选的是，次级转子叶片构成为是失速控制的。失速控制的次级转子叶片优选牢固地固定在毂处。

具有桨距控制的初级转子叶片和失速控制的次级转子叶片的这种转子是在失速控制的和桨距控制的风能设施之间的混合变型形式。此外，次级转子叶片也可以是桨距控制的并且具有桨距调整装置。如果风能设施的额定功率借助所述转子实现并且转子转速不可以进一步地提高，那么初级转子叶片借助于桨距调整装置以较小的叶尖速比运行，这引起在次级转子叶片处可以出现流动分离。感应系数和由次级转子叶片产生的转矩由此通常下降并且转子效率在一般情况下降低。

这在强风的情况下是值得期望的效果，以便可以避免在转子处的不期望的功率过剩。这使这种设施在风暴控制中的运行变得容易。因为次级转子叶片由于其小的第二纵向延伸仅在小的圆周速度下运行，所以在所述次级转子叶片处的流动分离在声学上和气动弹性学上都不成问题。

根据转子的另一优选的改进方案提出，初级转子叶片和次级转子叶片设置在毂处。初级转子叶片和次级转子叶片尤其设置在共同的毂处。

毂优选地具有初级接口部位和次级接口部位。初级转子叶片优选地设置在初级接口部位处。次级转子叶片优选地设置在次级接口部位处。初级接口部位优选地构成为，使得初级转子叶片可转动地设置在该初级接口部位是可行的。例如，初级接口部位可以具有圆形的法兰，在所述法兰处设置有轴承，其中初级转子叶片借助所述轴承旋转地设置在初级接口部位处。

此外，毂优选地构成为，使得在其处可设置或设置有桨距驱动器，使得初级转子叶片借助于桨距驱动器可以围绕其纵轴线旋转运动。次级接口部位优选地构成为，使得次级转子叶片可以在其处牢固地固定。

初级转子叶片和次级转子叶片优选地关于转子转动轴线基本上设置在相同的轴向位置处。尤其地，初级转子叶片和次级转子叶片关于转子转动轴线基本上不彼此错开地设置。

根据转子的另一优选的改进方案提出，初级转子叶片具有在第一根部区域和第一叶尖之间定向的第一纵轴线，并且次级转子叶片具有在第二根部区域和第二叶尖之间定向的第二纵轴线，并且第一纵轴线和第二纵轴线平行于转动方向合围角度。

通过初级转子叶片的和次级转子叶片的纵轴线平行于转动方向合围角度，初级转子叶片的和次级转子叶片的纵轴线不平行。优选地，在初级转子叶片的纵轴线和次级叶片的纵轴线之间具有≤90°、尤其≤60°的角度。转动方向理解成叶尖的和/或圆形面的环周方向，初级转子叶片和/或次级转子叶片在运行期间略过所述圆形面。

此外可以优选的是，转子具有转动轴线并且第一纵轴线和第二纵轴线与转动轴线基本上合围相同大小的角度。

优选地，转子具有转动轴线。初级转子叶片的和次级转子叶片的纵轴线与转动轴线优选地基本上合围相同大小的角度。这尤其表示，在运行期间通过初级转子叶片略过的面基本上包括次级转子叶片在运行中略过的面。

根据转子的另一优选的实施变型形式提出，初级转子叶片邻接于第一根部区域包括结构部段，所述结构部段从第一根部区域开始以结构部段长度朝向第一叶尖的方向延伸，并且结构部段具有小于0.3和/或小于0.25和/或小于0.2的感应系数。

初级转子叶片的结构部段能够实现初级转子叶片的尤其好的结构设计，因为优选地不进行空气动力学的优化。尤其地，结构部段可以具有小的升力系数或为零的升力系数。尤其地，在设计结构部段时，基本上不考虑高的感应系数。这减少初级转子叶片的成本。尤其地，初级转子叶片也可以更牢固地构成。结构部段尤其理解成初级转子叶片的靠近毂的部段。

具有小的感应系数的结构部段的初级转子叶片与在靠近毂的区域中的具有优化的感应系数的初级转子叶片相比具有更小的效率。然而，初级转子叶片的所述未优化的感应系数通过次级转子叶片补偿。与具有已知的优化的转子叶片的转子相比，由具有小的感应系数的结构部段的初级转子叶片和具有优化的感应系数的次级转子叶片构成的组合引起具有更高效率的转子。

沿着转子的径向延伸的任意点能够以百分比说明，其中优选地，0％表示根部区域并且100％表示初级转子叶片的叶尖。

初级转子叶片优选地在30％和100％的区域中具有0.25至0.4、尤其0.3至0.35、尤其优选为1/3的感应系数。在30％和0％之间，感应系数可以逐步下降并且在0％处，即在根部区域中，达到基本上为零的值。在20％和40％之间的区域中，初级转子叶片可以具有大于1/3的感应系数，使得在此出现过感应。优选地，次级转子叶片在初级转子叶片具有过感应的区域中具有负的升力系数，以便补偿初级转子叶片的过感应。

结构部段优选地与传统的转子叶片相比具有更高的相对厚度和更小的拱曲。借此，在较小的升力下可以避免分离。结构部段在邻接于根部区域的部段中具有几何形状匹配于叶根的几何形状。结构部段的升力系数优选地处于CL＝0和CL＝3之间。尤其优选的是，在靠近毂的区域中，尤其在0％和30％之间，升力系数小于传统的转子叶片的升力系数。叶片深度可以与传统的转子叶片相比保持不变。

根据转子的另一优选的改进方案提出，第二纵向延伸大于结构部段长度。如果第二纵向延伸大于结构部段长度，那么次级转子叶片略过转子的由于初级转子叶片会具有小的感应系数、尤其未优化的感应系数的区域。通过感应优化的次级转子叶片，可以感应相关地优化地利用所述靠近毂的区域，即结构部段。

根据转子的另一优选的实施变型形式提出，次级转子叶片具有在0和0.4之间的感应系数，其中优选地，次级转子叶片在邻接于第二叶尖的区域中具有小于0.1、例如为0的感应系数，并且在邻接于第二根部区域的区域中具有在0.25和0.4之间、尤其在0.3和0.35之间、例如为1/3的感应系数。

在第二叶尖处的小的或处于零的感应系数优选因此这样选择，因为初级转子叶片在该半径区域中通常仅具有少的感应系数不足，例如略微小于1/3。因此由次级转子叶片仅必须补偿少的感应系数不足，使得次级转子叶片在该区域中可以具有较小的感应系数。初级转子叶片的感应系数朝向毂越多地减小，次级转子叶片的感应系数就变得越大，使得两个转子叶片在转子半径的该部位处的感应系数相加为1/3。尤其优选的是，减去初级转子叶片的局部感应系数，次级转子叶片的局部感应系数为1/3。例如，初级转子叶片的感应系数在远离毂15米处为0.15。那么，次级转子叶片的感应系数在远离毂15米处优选为0.18，这大致为1/3和0.15的差。

通过这样构成的次级转子叶片，转子的感应优化的区域可以增大。尤其在靠近毂的区域中，转子可以感应优化地构成。例如，借助在上文中描述的次级转子叶片，具有未优化的、即小于1/3的感应系数的区域能够减小大于50％。

根据转子的另一优选的实施变型形式提出，所述转子包括两个初级转子叶片和/或两个次级转子叶片，其中初级转子叶片和次级转子叶片彼此相邻地设置并且优选地分别合围90°角度。

两个初级转子叶片优选相对置地设置在毂处。两个次级转子叶片优选相对置地设置在毂处。在转子的所述优选的实施变型形式中，两个初级转子叶片的纵轴线优选平行地设置。初级转子叶片的纵轴线优选彼此合围180°角度。次级转子叶片的纵轴线优选同样彼此合围180°角度。此外优选的是，初级转子叶片和次级转子叶片彼此合围90°的角度。

这种转子尤其四翼地构成，其中两个转子叶片长地构成并且两个转子叶片短地构成。

根据另一优选的实施变型形式提出，其具有三个初级转子叶片和/或三个次级转子叶片，其中初级转子叶片和次级转子叶片彼此相邻地设置，并且优选地分别合围60°角度。

初级转子叶片和次级转子叶片优选设置成，使得在两个初级转子叶片之间分别设置有次级转子叶片。相邻的初级转子叶片的纵轴线优选分别彼此合围120°角度。相邻的次级转子叶片的纵轴线优选同样分别彼此合围120°角度。此外优选的是，初级转子叶片的纵轴线和与初级转子叶片相邻的次级转子叶片的纵轴线彼此合围60°的角度。这种转子尤其六翼地构成，其中三个转子叶片长地构成并且三个转子叶片短地构成。

转子能够通过如下方式有利地改进，即在次级转子叶片处设置有高升力系统，其中至少一个高升力系统包括或构成为：前缘襟翼、开缝襟翼、富勒襟翼、涡流发生器和/或格尼襟翼。

根据另一方面，开始提到的目的通过一种用于风能设施的转子的毂来实现，其包括至少三个用于与初级转子叶片耦联的初级接口部位和至少三个用于与次级转子叶片耦联的次级接口部位。

根据本发明的另一方面，开始提到的目的通过一种风能设施来实现，所述风能设施包括塔和在塔处设置的吊舱，所述吊舱具有根据在上文中描述的实施变型形式之一的转子和/或根据在上文中描述的实施变型形式的毂。

对于所述其他方面的其他优点、实施变型形式和实施细节和其可能的改进方案也参照在上文中对转子的对应的特征进行的描述和改进方案。