[发明专利]用于风力涡轮机转子的叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于具有基本水平转子轴的风力涡轮机转子的叶片，所述 转子包括毂，安装时叶片从所述毂基本上径向伸出，所述叶片具有在所述叶片 的前缘和后缘之间延伸的翼弦面，所述叶片包括最靠近毂的根部区域、距毂最 远的翼面区域和在根部区域和翼面区域之间的过渡区域，并且所述叶片包括基 本上沿着整个翼面区域的单一翼面。

背景技术

理想地，翼面式叶片成形为类似于一般的飞机机翼的形状，随着与毂的距 离的减少，这种叶片的翼弦面宽度以及它的一阶导数不断增加。这就导致所述 叶片理想地在毂附近变得相当宽。这又导致在将叶片安装到毂上时会出现问题， 此外，由于叶片表面积较大，这会导致安装叶片时的显著载荷，例如风暴载荷。

因此，在过去数年里，叶片的结构已经朝着一种形状改进，在这种形状中， 叶片包含最靠近毂的根部区域，距毂最远的翼面区域，和在根部区域和翼面区 域之间的过渡区域。所述翼面区域具有理想的或者近乎理想的叶片形状，而根 部区域具有基本上圆形的截面，其能够减少风暴载荷并使得更容易和更安全地 把叶片安装到毂上。优选所述根部区域直径是沿着所述整个根部区域恒定的。 由于所述圆形截面，所述根部区域并没有提高风力涡轮机的发电量，而事实上， 由于风阻降低了一些发电量。顾名思义，所述过渡区域具有从根部区域的圆形 形状逐渐变化到翼面区域的翼型的形状。一般地，过渡区域的宽度随着与毂的 距离的增加而基本上线性增加。

众所周知，在飞机行业，带有两个机翼的飞机即通常所说的双翼飞机，通 常比只有一个机翼的飞机更容易升空。这允许在不增加机翼宽度的情况下增大 飞机机翼的总升力。

结合风力涡轮机的叶片，也就是通过制造带有两个或更多转子的风力涡轮 机也可获知这个原理。CA2395612描述了带有两个同轴转子的风力涡轮机，其 中一个转子比另一个转子旋转更快。GB 758628描述了带有两个在相反方向上 旋转的同轴转子的风力涡轮机。

WO98/31934揭示了类似于双翼机设计的叶片。所述叶片由通过横拉条相 互连接的两个平行的翼梁构造而成。在每个翼梁上安装两个流线型的元件，所 述元件分别包括共同构成翼面的前缘和后缘。

US5161952揭示了一种用于风力涡轮机转子的双平面结构。所述风力涡轮 机设计成使得两个直叶片彼此以一定距离与所述转子的毂连接。所述两个叶片 的末端互相联接。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的改进的叶片结构。

根据本发明，通过所述叶片和具有翼型的根部部分中的至少一个根部部分 实现这个目的，所述叶片包括基本上沿整个根部区域的至少第一根部部分和第 二根部部分，所述部分布置成具有横向于翼弦面的相互间距。以这样的方式， 所述带有翼型的根部部分有助于提高风力涡轮机的发电量。

根据本发明叶片的优选实施例，叶片的所述翼弦面在叶片的纵向上是扭曲 的，其中所述扭曲可能在叶片的纵向上达到80度。一般地，所述扭曲在60和 70度之间。通常情况下，所述扭曲的一阶导数随着与毂的距离的递减而增大， 这就意味着，翼弦面K1在根部区域2的扭曲优选相对较高。

根据本发明的优选实施例，至少一个带有翼型的根部部分的翼弦面基本上 平行于最靠近轮毂的区域内的叶片本身的翼弦面。更适宜地，叶片的翼弦面在 叶片的纵向上是扭曲的，以补偿叶片随着与毂的距离的增加而增加的局部速度， 这表明叶片根据距离毂的半径不同地“看到”风向。这表明在该实施例中，翼弦 面在根部区域的纵向上的路径是翼弦面在翼面区域和/或过渡区域的纵向上的路 径的延续。

根据本发明的具体实施例，第一和第二根部部分都具有翼型。这样，两个 根部部分都有助于提高风力涡轮机的发电量，也可以这样设计使两部分的总贡 献量与理想叶片的宽阔部分的贡献量相当。

根据优选实施例，至少一个带有翼型的根部部分的翼弦面具有基本上恒定 的宽度，过渡区域的翼弦面随着与毂的距离的增加而变宽，翼面区域的翼弦面 随着与毂的距离的增加而变窄。这样，本发明的叶片就具有与常规叶片相当的 形状，这样现有的叶片的模具可以被相对简易地修改以便能够制造新型叶片。