[发明专利]风力涡轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及风力涡轮机，更具体地涉及风力涡轮机叶片。

背景技术

风力涡轮机多年来已被用于将来自风的动能转换成可用能量。在近来朝可再生能源方向推进的过程中，对风力涡轮机的需求平稳上升。这已经导致商用风场增加，这些商用风场产生足够的电力来补充整个城市的电力需求。这些风场包括许多风力涡轮机,它们以一定图案遍布在一个巨大区域中，以使可从风中提取的能量的量最大化。用在这些应用中的商用风力涡轮机被设计成放置在高风区域中，即沙漠、农场及其他空旷区域中，它们在那里将长时间经受持续的高风。因此，结果使得设这些风力涡轮机时要考虑那些允许它们在这些高风时段最有效地操作的属性。

风力发电领域最新的发展已经包括了一些非商业性的设计。个人正在采用风力涡轮机来补充他们私人的电力需求。与商用风场相比，这些住宅用户通常居住在人口稠密的低风区域。随着住宅用风力涡轮机操作的增加，将当前的商用设计用在住宅应用中的缺点已经表现出来。利用当前风力涡轮机设计的一个问题在于，它们被设计成相对较高的高风启动，这意味着，在风力涡轮机能够克服其内部摩擦，叶片开始转动之前，它们要求的风速高。在住宅环境中，风速很少能达到当前大多数风力涡轮机设计所需的起动速度。结果导致尽管有风刮过风力涡轮机叶片，但是这些叶片闲置。利用当前风力涡轮机叶片设计的第二个问题在于它们的效率较低。第三个问题在于与当前风力涡轮机设计相关联的噪音。当空气冲流过风力涡轮机叶片时，空气与叶片表面之间会产生噪音。到目前为止，这还未成为一个显著的问题，因为多数风力涡轮机是在远离居住区的商用环境中操作。随着更多的风力涡轮机被建在居住区附近，这种噪音已经变成风力涡轮机操作者以及附近居民关心的重大问题。

发明内容

上述问题在本发明中将被克服，在本发明中，风力涡轮机叶片设计能够高效、安静地工作，同时还降低了启动所需的风速。叶片包括根部区段、过渡区段、常规区段和梢部区段。常规区段包括类似于NACA 4415翼型的横截面。梢部区段相对于叶片的旋转平面向后翻转35度角。根部区段包括的弦长大于用常规公式计算出的弦长的大约1.3倍。根部区段的叶片安装角大于用常规公式计算出的叶片安装角的1.3倍。

相对于现有技术的风力涡轮机叶片，本发明具有不同的优点。第一，与当前风力涡轮机的要求相比，该根部区段可提供启动所需的较低风速。第二，梢部区段可允许风力涡轮机的操作更加安静，而且效率更高。

通过参考对当前实施例的描述以及附图，本发明的这些和其他目的、优点以及特征将被更全面地理解和认识。

附图说明

图1是本发明风力涡轮机叶片的一个实施例的顶视图；

图2是图1实施例的侧视图；

图3是图1实施例的侧视图；

图4是图1实施例的透视图；

图5是NACA 4415翼型的侧视图；

图6是NACA 4415翼型的侧视图；

图7是包括本发明叶片的风力涡轮机的透视图；

图8是三种叶片设计的跨度上的进气角的曲线图；

图9是八种叶片设计的跨度上的叶片安装角的曲线图；

图10是三种叶片设计的跨度上的弦长的曲线图；以及

图11是两种叶片设计的跨度上的攻角的曲线图。

具体实施方式

附图中示出了本发明风力涡轮机叶片的一个实施例，并且总体上标示为10。风力涡轮机叶片10包括梢部区段30、中间区段50、和根部区段70。风力涡轮机叶片10包括：附连区段100，其用于将叶片紧固到轮毂150；以及从梢部区段30到附连区段100的跨度130。

风力涡轮机叶片10包括顶表面12和底表面14，如或许在图2中最佳示出的。叶片10包括抛物线形的前缘16和后缘18，其或许在图5的NACA 4415翼型的示例性侧视图中显示效果最好。风力涡轮机叶片10包括弦线20，其连接前缘16和后缘18，并具有相关联的弦长22，如图5中NACA 4415翼型的示例性侧视图所示。