[实用新型]一种小型风力发电机的风轮叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种叶片，尤其是关于一种小型风力发电机的风轮叶片。

背景技术

传统的小型风力发电机的风轮叶片一般采用木材、薄铁皮、玻璃钢等复合材料制造，或者用塑料或铝合金挤压而成。这些叶片存在着外形设计与生产效率、生产成本三者之间的矛盾。一方面，为了提高生产效率，降低成本，采用塑料或铝合金等材料通过挤压成型工艺制作的等截面叶片，该种叶片的气动特性不好；另一方面，采用玻璃钢等复合材料通过手糊工艺做成的叶片，虽然可以在一定程度上满足叶片的气动外形要求，但是生产效率低，生产成本高。

本人已经在2006年1月20日提出了一种小型风力发电机的风轮叶片的实用新型专利申请，申请号为200620054085.2。在这个专利技术的基础上，本人在对叶片的尺寸上进行了改进，提出一种新的小型风力发电机的风轮叶片的申请。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种结构新颖、美观的风轮叶片，该种叶片能够兼顾外形设计与生产效率、生产成本三者之间的关系，既具有风能利用系数高、振动小、噪音低和一致性好的气动特性，同时又可以满足生产效率高和生产成本低的要求。

本实用新型解决其技术问题的所采用的技术方案是：该种小型风力发电机的风轮叶片将叶片扭角和弦长进行优化线形处理，整个叶片包括三个工作区：叶柄工作区、内段工作区、外段工作区，外段工作区的两端为叶根和叶稍，叶根为NACA4410翼型，叶梢为NACA4412翼型，从叶根剖面至叶梢剖面将叶片扭转，剖面弦长线性递减，叶片具有一定锥角。

整个叶片外形按照最佳外形设计要求，兼顾起动和性能的要求，利用锥角效应合理选择叶片锥角，使气动力、离心力的合力方向沿叶片的展向相同，有利于减少叶片的弯曲应力。

叶片总长度为800mm，0～63.5mm为叶柄工作区，63.5～355.5mm为内段工作区，355.5～800mm为外段工作区；叶根的剖面弦长为99.9mm，剖面翼厚度为9.8mm，安装角为8.3°；叶梢的剖面弦长为79.7mm，剖面翼厚度为7.9mm，安装角为8.1°。

叶柄上还安装有加强筋，叶梢加工有倒角。

叶柄加强筋主要是提高叶根抗弯强度。随着风速增加，叶处受到轴向压力逐渐增加，变形加大。因此需提高叶片根部的强度，防止折断。

叶梢倒角，主要是减少风扇叶轮在叶片有效展长时产生叶梢损失。在较高风速时，叶轮高速旋转，对空气进行切割及旋转产生的微小振动，会产生噪音，对叶梢进行倒角处理，可减少空气絮流及叶尖的空气分裂速度，可有效减少噪音。

本实用新型的有益效果是：该种叶片能够兼顾外形设计与生产效率、生产成本三者之间的关系，既具有风能利用系数高、振动小、噪音低和一致性好的气动特性，同时又可以满足生产效率高和生产成本低的要求。

附图说明

图1是本实用新型的主视图；

图2是图1右视图；

图3图1的仰视图；

图4是图1的A-A剖视图；

图5～图14分别是图1的S1-S1～S10-S10剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1～图4所示，本实用新型采用高强度、耐候性能好的玻璃纤维通过精密模具经注射成型工艺加工而成，表面喷涂有专用瓷漆。整个叶片包括三个工作区：叶柄工作区1、内段工作区2(S1～S1-S5～S5)、外段工作区3(S5～S5-S10～S10)，外段工作区的两端为叶根和叶稍，叶根为NACA4410翼型，叶梢为NACA4412翼型，从叶根剖面至叶梢剖面的剖面弦长线性扭转。叶片总长度为800mm，0～63.5mm段为叶柄工作区1，主要起支撑作用；63.5～355.5mm段为内段工作区2，其主要功能是：一方面风抡启动时提供风轮启动力，另一方面风轮正常工作时风轮吸收的风能25％由内段工作区2来提供；355.5～800mm段为外段工作区3，其主要功能是：一方面在风轮正常工作时，为风轮提供75％的风能，另一方面从叶根剖面S5～S5至叶梢剖面S10～S10将叶片扭转，让弦长按照线性变化，大大提高了风轮的风能利用系数，降低了每瓦发电量的材料消耗。

如图4所示叶片锥角为2.6°，可以最大限度的减少叶片的弯曲应力。如图5～图14所示，叶根的剖面弦长为99.9mm，剖面翼厚度为9.8mm，安装角为；叶梢的剖面弦长为79.7mm，剖面翼厚度为7.9mm，安装角为8.1°。从剖面S5～S5到剖面S10～S10的剖面图可以看到，剖面弦长从99.9mm递减为79.7mm，安装角从8.3°递减为8.1°，翼厚度从9.8mm递减为7.9mm。通过以上的优化线性设计，可以大大提高风轮的风能利用系数，降低每瓦发电的材料消耗。