[实用新型]刀式切风叶片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应用于风力发电机中的叶片结构，尤其是刀式切风叶片。

背景技术

目前，所有风力发电机的叶片设计都普遍采用航空用的螺旋桨和机翼设计原理，航空螺旋桨的叶片在旋转过程中，主要利用叶片的对风面将空气推出，再利用叶片的负压面产生的负压将空气吸入，正压和负压将在叶片两面形成一种共生的物理现象，叶片倾斜主动旋转时就必然会形成轴向的空气动力。

而风力发电机叶片是被动的接收以空气为介质的流体动能，风力发电机叶片需要圆周力，而圆周力的方向要与风向垂直，从而形成了空中的风向与空中旋转的叶片相对垂直运动，并使叶片旋转过程中不断切割风能，使风能在与叶片接触后失去连续性并传递动能。

叶片切风旋转中被叶片挡住的风能，其能量作用到叶片的倾斜对风面上，叶片利用斜面将空气导向后侧而流出叶片，流动的空气被叶片突然改变方向所产生的反作用力而形成了叶片转动的圆周力，并使叶片连续旋转；风能开始接触叶片到流出叶片，风能对于叶片的压强是沿径向逐渐增加的过程，直到叶片后侧达到最大值，故使叶片后侧受力最大；当风能的连续性被叶片切断后，未被叶片挡住的空气由于其速度惯性而具有较强的势能，并使叶片背风一面产生一定空间的负压，这种负压对叶片产生较强的吸力，可增加叶片的圆周力。

但是，目前风力发电机叶片的设计由于延用了航空螺旋桨和机翼的设计原理，故负压产生的吸引力方向绝大部分为轴向力，即如图5所示与风向、即B箭头指示方向相同，这对叶片需要的圆周力贡献很小，负压能量利用不足，从理论上讲，这种负压能量如较好的被利用将可使目前叶片的圆周力增加一倍以上。

因此，目前风力发电机叶片所存在的问题其实主要在于：如果我们将叶片比喻成切风刀，则目前的风力发电机叶片是利用刀背切风，而刀背是叶片的加强部分，比较厚大，它占用了很大的利于产生叶片圆周力的负压空间，同时也增大了叶片的空气阻力，而利于切风、并可形成较大负压空间的刀刃部分却被放在了叶片运行方向的后侧，由于叶片前厚后薄，在旋转中的负压作用而使叶片产生了较大的、与风向相同的轴向力，却很少增加叶片的圆周力，不仅使风能到机械能的转化效率低下，而且也会产生较严重的风振现象，导致叶片产生裂纹和严重噪音。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种能提高、并达到降低叶片制造成本的刀式切风叶片，该切风叶片还具有风振现象少、噪音低、使用寿命长等优点。

本实用新型的技术问题通过以下技术方案实现：

一种刀式切风叶片，包括转轴和多个圆周均布并呈等角度倾斜设置在转轴上的叶片；所述的每个叶片径向横截面的工作状态尖端设置在叶片运行方向的前侧，每个叶片径向横截面的工作状态厚端设置在叶片运行方向的后侧。

所述的叶片结构是叶片的径向横截面呈前侧尖、后侧厚的刀型，或叶片运行方向的后侧设有沿轴向延伸的圆管，该圆管上表面设有向叶片运行方向的前侧作径向延伸的叶面板，或叶片的径向横截面呈前侧尖、后侧厚的角尺形。

所述的圆管与叶面板之间设有多根加强筋。

所述的刀式切风叶片的功率需符合如下公式：

公式一、

公式二、

 

 公式三、

 式中，W1为叶片对风面功率（w）；

P为风压（kg/m²)；

      Q为叶片对风面空气流量（m^3/s）；

      V1为叶片对风面积重心旋转线速度（m/s）；

      R为叶片对风面积重心旋转半径（m）；

      n为叶片设计转速（r/min）；

      W2为叶片负压面功率（w）；

S1为叶片切向投影面积（m²）；

      W3为刀式切风叶片的功率（w）。

所述的刀式切风叶片还需符合以下公式：

 公式四、

公式五、

公式六、

 式中，Q为叶片对风面空气流量（m^3/s）；

      S2为叶片对风面积（m²）；

      V2为风速（m/s）。