[发明专利]一种利用气流冲击张力推动叶轮旋转的风力发电机叶片

说明书

本发明公开了一种利用气流冲击张力推动叶轮旋转的风力发电机叶片，涉及风力发电领域，其结构包括轮毂和叶片，该叶片包括叶片平面板、张力板和上平面板等，且叶片平面板的迎风面既与风向垂直，又与叶片的旋转平面平行，则按照流体力学概念，可利用气流冲击而在迎风面上形成风压强和对四周的空气张力；同时，张力板和上平面板采用无缝结构一体连接在叶片平面板迎风面运动方向的前边缘，从而利用张力板推动叶片单向运动，以实现风能到旋转机械能的转化，以及对空气压强的有效利用，并大幅度提高风电的转化效率和低风速时的发电量，上平面板还能减少叶片旋转时的空气阻力。改进后的叶片结构还具有制造简单、安装方便、成本低廉等优点。

技术领域

本发明涉及一种风力发电机叶片，具体是指一种利用气流冲击张力推动叶轮旋转的风力发电机叶片。

背景技术

通过风力发电机上安装的叶片，风能首先转化为旋转机械能，再通过发电机转化为电能。在风能到电能的转化过程中，叶片起到至关重要的作用，它的形状设计直接影响风力发电机的发电量与风电转化效率。目前，相对空气气流方向而言，水平轴式风力发电机叶片的迎风面均设有一定的倾角，业内人士称之为攻角，当空气气流冲击到有倾角的叶片后，叶片在气流的作用下，使叶片产生围绕水平轴旋转的切向圆周力，从而把风能转化为旋转机械能。利用倾角改变力的方向，是刚体力学概念，风是空间开放条件下的具有很好流动性的空气流体，从流体力学概念来讲，流体是通过压强传递动能，改变力的方向不需要设置倾角。另外，作为风能的空气气流是一种势能，把有一定势能的气流转变为动能，唯一的方法是使气流减速到停止，当气流完全停止运动，势能才能实现到动能的完全转化，达到动能能量的最大值。当气流冲击到设有倾角的叶片后，这时的气流实质是减速流过叶片，气流不能完全停止，叶片也不可能得到更大的动能，按伯努利风压方程：，计算风压的前提条件就是，阻挡气流的平面必须垂直于气流方向。

当前的水平轴风力发电机经过几十年的发展，现已是较成熟的发电机械，但通过上述对叶片倾角的分析，风电转化效率仍有较大的提高空间。

发明内容

本发明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利用气流冲击张力来推动叶轮旋转的风力发电机叶片。

一种利用气流冲击张力推动叶轮旋转的风力发电机叶片，包括轮毂和多个以轮毂为中心圆周均布的叶片，所述的叶片包括叶片平面板，该叶片平面板的迎风面与风向垂直，又与叶片的旋转平面平行；所述的叶片平面板迎风面运动方向的前边缘设有无缝连接的张力板，该张力板的顶部设有向前延伸并平行于叶片平面板的上平面板。

所述的张力板为竖直张力板或斜面张力板。

所述的竖直张力板底边缘无缝垂直连接在叶片平面板迎风面的前边缘，竖直张力板顶边缘无缝垂直连接在上平面板的后边缘。

所述的斜面张力板底边缘无缝连接在叶片平面板迎风面的前边缘，斜面张力板顶边缘向外倾斜，并无缝连接在上平面板的后边缘。

所述的无缝连接在竖直张力板顶边缘的上平面板宽度大于无缝连接在斜面张力板顶边缘的上平面板宽度。

所述的叶片平面板迎风面的上边缘、下边缘和后边缘均为贯通设计。

所述的轮毂外围设有多根呈辐射状圆周均布的轮辐，该多根轮辐的外端设有均以轮毂为中心的内环轮辋和外环轮辋，所述的叶片固定安装在轮辐、内环轮辋和外环轮辋的三者连接之间、或内环轮辋和外环轮辋之间。

所述的叶片平面板为倒等腰梯形板，该倒等腰梯形板的长度方向与轮辐的延伸方向一致；所述的倒等腰梯形板两侧边为梯形斜边，并分别设为叶片平面板的前边缘和后边缘，所述的倒等腰梯形板的上端边为梯形底边，并设为叶片平面板的上边缘，所述的倒等腰梯形板的下端边为梯形顶边，并设为叶片平面板的下边缘。