[发明专利]风力涡轮机叶片

说明书

一种风力涡轮机叶片包括柔性外蒙皮和内部支撑结构，所述柔性外蒙皮和所述内部支撑结构一起限定所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓。所述内部支撑结构的至少一部分能调整以由此改变所述空气动力学轮廓。

发明领域

本发明涉及风力涡轮机和风力涡轮机叶片。

发明背景

现在，用于由大气气流产生电力的风力涡轮机是众所周知的。风力涡轮机典型地包括转子，所述转子具有从连接至可旋转轴的轮毂延伸的若干翼形叶片。转子定向于风中，这样使得当空气跨风力涡轮机叶片流动时，在每个叶片上施加升力，从而使转子和轴旋转，并且发电机由此生成电力。

风力涡轮机所产生的功率直接取决于风力涡轮机叶片在其旋转时扫过的有效表面积。相应地，具有更长的叶片的风力涡轮机典型地产生更多功率。然而，随着叶片尺寸增大，叶片的重量也增大。因此，为了构建更大的叶片，需要开发由更轻材料制成但仍然足够坚固以经受施加在风力涡轮机叶片上的力的风力涡轮机叶片。对于当前技术水平的10MW至20MW风力涡轮机所需的大型低重量叶片的开发尤其如此。

风力涡轮机所产生的功率还取决于风力涡轮机叶片的空气动力学形状。每个叶片的最佳空气动力学形状取决于风力条件和在运行期间施加在叶片上的载荷。因此，需要具有先进控制特征的叶片，所述控制特征允许响应于变化的风力条件主动地控制叶片的空气动力学形状和特性，以便进一步提高风力涡轮机的效率。

具有后缘襟翼的刚性风力涡轮机叶片通常是已知的，所述后缘襟翼可以改变叶片的空气动力学形状。然而，由于蠕变损坏，这种风力涡轮机叶片典型地具有有限的寿命。还需要复杂的致动装置来控制传统的后缘襟翼，类似于飞机机翼中使用的后缘襟翼，这典型地降低了可靠性。传统的后缘襟翼还往往是重的并且对致动的响应慢。后缘襟翼的失效可能对风力涡轮机叶片的运行具有显著的负面影响。

已经尝试了非传统的柔性后缘襟翼，但是再一次地，在运行期间任何这种襟翼的失效可能导致载荷的突然增大，所述载荷必须由风力涡轮机叶片的其余部分来支撑。还需要复杂且昂贵的致动机构。相应地，任何结合了后缘襟翼的风力涡轮机叶片必须被设计成用于经受在襟翼失效时所承受的最大可能的载荷，并且因此在叶片设计和制造方面的任何节省都是有限的。向现有风力涡轮机叶片添加后缘襟翼是困难的，并且通常需要完整的结构重新设计。

相应地，提供一种具有用于在使用中控制叶片的空气动力学形状的更轻且更可靠的机构的风力涡轮机叶片将是有益的。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种风力涡轮机叶片，所述风力涡轮机叶片包括柔性外蒙皮和内部支撑结构，所述柔性外蒙皮和所述内部支撑结构一起限定所述风力涡轮机叶片的空气动力学轮廓，其中，所述内部支撑结构的至少一部分能调整以由此改变所述空气动力学轮廓(例如在使用中)。

风力涡轮机叶片的柔性外蒙皮和内部支撑结构典型地能够至少部分地彼此独立地移动(即，在内部支撑结构的所述至少一部分在使用中被调整时)。例如，柔性外蒙皮典型地能够在内部支撑结构的所述至少一部分在使用中被调整时围绕和/或沿着风力涡轮机叶片的风力涡轮机叶片的至少一部分滑动、弯曲或流动(典型地不会破坏或损坏柔性外蒙皮)。通过围绕和/或沿着风力涡轮机叶片的一部分滑动、弯曲或流动，柔性外蒙皮能够适应内部结构中的任何调整，从而由此改变空气动力学轮廓。

可以的是，内部支撑结构的能调整以由此改变空气动力学轮廓的至少一部分是内部支撑结构的能移动以由此改变所述空气动力学轮廓的至少一部分。可以的是，内部支撑结构的能调整以由此改变空气动力学轮廓的至少一部分是内部支撑结构的能控制的以改变所述空气动力学轮廓的至少一部分。可以的是，内部支撑结构的能调整以由此改变空气动力学轮廓的至少一部分是内部支撑结构的能可控制地调整(例如能可控制地移动)以改变所述空气动力学轮廓的至少一部分。

柔性外蒙皮典型地由内部支撑结构支撑。