[发明专利]风力涡轮机及风力涡轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力驱动的涡轮机以及，尤其是一种风力涡轮机叶片和应用该叶片的风力涡轮机。

本发明已经被制定主要用于2千瓦至10千瓦的水平轴风力涡轮发电机，关于本申请将在以下进行描述。然而，应当意识到本发明并不限于这一特定领域的应用。

背景技术

水平轴风力涡轮机是众所周知的，风车是最典型的例子。风车的工作原理已从传统抽水或研磨延伸至电力生产。在实际应用中，至少一对涡轮叶片对称安装在一个旋转式水轮机轮毂上。为了对流入的风能产生反应，轮毂被带动旋转。轮毂直接或间接地连接在发电机轴(转子)上，从而使得轴的旋转从发电机生成电力输出。

风力涡轮机叶片通常是基于叶片元素理论(BET)设计的，无论是在制造大的或小的涡轮叶片中。在叶片元素理论中，涡轮叶片是纵向分为若干元素，每个元素被认定作为一个具有同一速度和迎角的机翼剖面部分而起作用。

一旦做到这一点，机翼剖面的升力系数和阻力系数可以用来确定作用于每个元素上的扭矩。所有叶片元素的扭矩的总和，提供了一个总的扭矩，并且通过其得到总发电量的计算公式。如伯顿等人(约翰·韦利和儿子们出版)2001年在“风能手册”中所提到的，其所披露的内容通过交叉引用而作为整体合并在一起的。叶片元素理论的普遍描述已由伯顿等人提供了，因此毫无疑问这已经教导了输出功率的测定和叶片形状的最优化设计，以便于使特定的风况所产生的能量最大化。

多数大型风力涡轮机(例如20千瓦以上的)的叶片有圆形或接近圆形的叶片根部，以使得其与风力涡轮机轮毂最安全地连接。随着叶片长度的减小和与轮毂的接近，叶片部分逐步转变为圆形或接近圆形的根部形状。遗憾的是，这种叶片的设计和布置，导致使用时，相对较小的涡轮叶片起动性能上过于显著的减少。

发明目的

本发明的目的在于提供一种风力涡轮机，其在涡轮的启动特性和在额定速度下释放的动力得到优化，或提供一个有效的替换方案。

发明内容

根据本发明的第一个方面，提供了一个风力涡轮叶片配置安装在一个风力涡轮机轮毂上，所述轮毂配置安装在轮毂的转动平面以用于旋转，从而产生电能，叶片在轮毂安装根部端和叶片梢端之间纵向延伸，叶片的宽度在前缘和后缘之间延伸，从而，当安装到轮毂上时，叶片是在根部端相对于平面轮毂的旋转平面扭转19°至21°之间的角度，并且其中叶片在梢端扭曲，以便于在一个平面内旋转，该平面与轮毂旋转平面成±1°范围内平行。

根据本发明的第二个方面，是提供了一个风力涡轮机，包括涡轮机轮毂配置为可选转地安装在一个轮毂平面以便旋转，从而感应产生电力，和两个或两个以上的风力涡轮机叶片，每个叶片都是根据本发明的第一个方面的，并且对称安装在轮毂上。

根据本发明的第三个方面，提供了一个风力涡轮机叶片，配置安装在一个风力涡轮机轮毂上，所述轮毂配置安装在轮毂的转动平面以用于旋转，从而产生电能，叶片在轮毂安装根部端和叶片梢端之间纵向延伸，叶片的宽度在前缘和后缘之间延伸，从而，当安装到轮毂上时，叶片沿着叶片纵向延伸的纵轴相对于轮毂旋转平面扭转一个介于-1°至25°之间的角度，其中叶片梢端配置为在一个平面内旋转，该平面与轮毂旋转平面形成±1°的范围内平行。

根据本发明的另一个方面，提供了一个风力涡轮叶片配置安装在一个风力涡轮机轮毂上，所述轮毂配置安装在轮毂的转动平面以用于旋转，从而产生电能，叶片在轮毂安装根部端和叶片梢端之间纵向延伸，叶片的宽度在前缘和后缘之间延伸，从而，当安装到轮毂上时，叶片是在根部端相对于平面轮毂的旋转平面扭转19°至21°之间的角度，其中涡轮叶片沿着叶片纵向延伸的纵轴相对于轮毂旋转平面扭转一个介于-1°至25°之间的角度。

因此可以看出，提供了一个风力涡轮机叶片和一个水平轴风力涡轮机装配有叶片1，每个显著优化了2千瓦至10千瓦水平轴风力涡轮发电机的启动特性，并优化了在额定工作旋转速度下的水平轴风力涡轮发电机的动力释放。

附图说明

本发明的优选的实施例将仅通过例子，并参照如下附图予以说明：

图1是根据本发明最优选实施例的风力涡轮机叶片的示意图；

图2是图1叶片的侧向示意图；

图3是图1叶片的端视图；

图4是图1叶片安装在风力涡轮机轮毂的一部分上的俯视图；

图5是图4叶片和轮毂的侧视图；

图6是图4叶片和轮毂的端视图；

图7是图1的一对叶片安装在风力涡轮机轮毂上的俯视图；

图8是图7叶片组的侧视图；