[发明专利]调桨长的万向风车的叶桨头

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种风能利用设备领域，特别是涉及调桨长的万向风车的叶桨头。

背景技术

人类利用风能已有数千年历史，在蒸汽机发明以前风能曾经作为重要的动力，用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等，风力机械是动力机械的一大支柱。其后随着煤、石油、天然气的大规模开采和廉价电力的获得，各种曾经被广泛使用的风力机械，由于成本高，效率低，使用不方便等，无法与蒸汽机、内燃机和电动机等相竞争，渐渐被淘汰。到了19世纪末，开始利用风力来发电，这在解决农村电气化方面显示了重要的作用，使风力发电又出现了新机，特别是20世纪70年代以后利用风力来发电更进入一个蓬勃发展的阶段。特别是由于化石能源的大量应用，不仅使不可再生的化石能源不断减少，还产生了大量的温室气体，破坏了人类生存的地球环境，这就使风力发电成了世界各国经济上争相发展的重点发展项目。

风力发电就是将风能转化为机械能再转化为电能，这一转换过程必然存在效率问题，所以衡量风力发电设备的好坏，其重要的指标就是看其转化效率如何？在风力机中，风通过风轮扫掠面积时把一部分动能传给风力机，由风力机转化成机械能，然后再用发电机转化成电能。那么，把风轮接受的又通过风力机转化成机械能的风的动能与通过风轮扫掠面积的全部风的总动能的比值就称为风能利用系数，也称风车效率。根据贝茨理论，在理想情况下风力机的最大风能利用系数是59％，而实际上，风力机是达不到这个理想数据的。在风力发电事业不断发展的历史长河中，曾有许多风力机因为效率低而被逐渐淘汰，也有许多关于风力机的发明创新，尽管能解决不少问题，但因影响风车效率的提高而没有普及和推广，最后，只剩下了螺旋桨风车、达里厄风车等寥寥几种。当然，衡量风力机的性能好坏，衡量一项风电方面的发明创新是不是达到了合理利用风能的要求，可以有好多指标，诸如：效率、成本、效益、控制、运输、维修、安装……等等，但不能不说效率是其中十分重要的性能指标，转化率高的技术和设备，就会不断发展和推广；相反，转化率低的技术和设备，就会被逐渐淘汰。所以，提高效率也就自然成了技术创新的主要奋斗目标，能不能提高效率也就成了发明创新是否成功的重要标志。

各种形式的风轮的风能利用系数是不同的，阻力型风力机的风能利用系数较低，升力型风力机的风能利用系数较高；同时，风力机的结构，风力机的运行姿态，都是影响风力机效率的重要因素，水平轴要比垂直轴效率高，阻力型垂直轴S形比平板式和风杯式效率高；螺旋桨风车的叶桨是否进行非线性扭曲，效率也不同。大型的螺旋桨风车，叶桨要进行非线性扭转，效率就比较高；中小型螺旋桨风车，叶桨不进行非线性扭转，效率就比较低。

风力发电机组除了风轮的风能利用效率外，还有机械传动系统效率，发电机效率等，这些效率的乘积就是风力发电机的全效率。

在下表中列出了各种形式的风力发电机的全效率。见下表。