[发明专利]一种风力发电装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种风力发电装置，尤其涉及一种具有耐用性叶片的风力发电装置。

背景技术：

随着工业生活的不断提高，电力消耗日渐增大，同时能源消耗也随之增加，污染的排放也在不断增加，治理污染，能源高效利用是人类目前关注的重大问题。电力作为一种清洁方便的二次能源广泛地应用于人类生产生活的各个领域。电力工业的快速发展，促进了电力技术的不断更新与进步，目前存在着火力发电、核子发电、柴油发电、水力发电、太阳能发电、风力发电等多种发电技术。随着环保意识的逐渐建立，节能环保已成为一种趋势，而风力发电更是环保发电的主力。风力发电装置最关键、最核心的部分是叶片，叶片的设计和采用的材料决定风力发电装置的性能和功率，也决定风力发电机组的成本。

在模组化风力发电机并联运转方面，Becker等人曾于美国专利US-7132760中提出将垂直轴风力发电机以水平方式放置并运转的风力发电系统，虽然失去多向迎风的优点，但由于垂直轴装置具有视觉冲击性相对较低及安全性较高的优点，故适合直接装置在住宅楼顶，不过由于Becker的设计过于强调阻力叶片的外观设计，除效能低落之外，制造成本也相对太高，因此始终未能大量生产。

为解决Darrieus型风力机因固定pitch而不易起动的问题，Gorlov在美国专利US-5451137中提出螺旋式叶片的设计，稍后由Cochrane在其英国专利GB-2404227中采用其构想并修改为适用于风力机的设计。螺旋式叶片有连续性的不定攻角，启动时不易死锁，因此没有Darrieus型风力机难以自行启动的问题，然而螺旋状的翼截面叶片其制造难度较高，在难以降低成本的限制下也不易推广。

在风力发电装置叶片的材料上，目前常用的是金属合金，例如合金钢、铝合金、镁合金等，这些金属材料密度大，质量重，加工困难，耐气候性差。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术中的不足，提供一种造型独特、坚固耐用的风力发电装置。

本发明提供的风力发电装置，包括：

发电机；

叶片；以及

叶片支架；

其特征在于，所述叶片（1）是长方形薄板，两长边是锯齿形长边（2），两长边的长度L为20-60m，所述叶片的宽度W为长度L的0.05-0.1，所述锯齿高度H为宽度W的0.05-0.1，所述叶片的厚度为5-10cm。

所述叶片由高分子树脂复合材料制成。

所述高分子树脂复合材料包括玻璃纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强环氧树脂复合材料、玻璃纤维增强聚酯复合材料以及碳纤维增强聚苯硫醚复合材料。

本发明优选的高分子树脂复合材料是碳纤维增强聚苯硫醚复合材料。

本发明的风力发电装置特别有用，首先在于其特殊的结构设计。本发明的叶片是锯齿形长方形薄板，独特的锯齿形结构具有受力大，耐冲击，耐振荡，耐磨损，排阻性能好，发功效率高等优点。这种锯齿形结构能减少叶片正面所受到的风力，从而减少叶片断裂的风险，延长叶片的寿命。同时，叶片在旋转方向上的动力并没有减少，也就是说，发电效率没有降低。不受任何理论束缚，这可能是因为当风吹过叶片时，在锯齿形结构附近形成涡流，从而带动叶片转动。

本发明的风力发电装置特别有用，其次在于所述叶片由高分子树脂复合材料制成。高分子树脂复合材料具有质量轻、强度高和韧性强等优点。使用高分子树脂复合材料制成的叶片具有经济耐用，轻质高强、抗疲劳性能好、减振性好、破损安全性好、耐化学腐蚀性、成型工艺性能优越、热导率低、线膨胀系数小等优点。

本发明的高分子树脂复合材料包括玻璃纤维增强环氧树脂复合材料、碳纤维增强环氧树脂复合材料、玻璃纤维增强聚酯复合材料以及碳纤维增强聚苯硫醚复合材料。优选高韧性碳纤维增强聚苯硫醚复合材料。

所述高韧性碳纤维增强聚苯硫醚复合材料按重量百分数计，由如下组分组成：聚苯硫醚55～75％、碳纤维10～30％，无机填料0～30％、冲击改性剂3～10％、偶联剂0.2～1％、抗氧剂0.2～0.5％、加工助剂0.5～2％；所述冲击改性剂为苯乙烯丙烯酸丁酯二元接枝改性乙丙橡胶与乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油脂的共混物。

上述无机填料为：滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、硫酸钙、硅灰石、高龄土、玻璃微珠中的一种或几种混合物。无机填料的粒径范围为5～10μm。