[發明專利]一種具有鋸齒狀葉尖的風力發電機葉片結構

無效

• 申請號: 201210072677.7
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102606417A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 吳東垠;馬曉駿;蒙佳;鄒洋;王武強;王健
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F03D11/00
• 分類號: F03D11/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

技術領域

本發明涉及風力發電設備技術領域，尤其涉及一種風力發電機葉片結構。

背景技術

隨著人們對生態環境的要求以及化石燃料的枯竭，風能的利用越來越受到人們的重視。風力發電已成為未來世界最有潛力的可再生清潔能源。我國風能資源豐富，充分利用風力資源不但可以節約日益減少的化石燃料，而且還可以減少環境污染，給子孫后代留下一個環境友好的未來。

風力發電可以利用的經濟風速是3-20m/s，風速過小，風力發電機不能正常啟動，風速過大，風力發電機必須停機自保。我們針對上述情況設計了一種具有鋸齒狀葉尖的風力發電機新型葉片結構。

發明內容

本發明的目的在于提出一種能夠根據風速大小自動調節葉片的迎風面積、從而改變葉片攫取的能量大小使葉片轉速維持在額定功率范圍內的葉片結構。本發明涉及的新型葉片為鋸齒狀結構，該結構包括葉片主體、旋轉結構、鋼絲、彈性構件、定滑輪和旋轉軸等。其中，葉片主體具有鋸齒狀葉尖(如圖1所示)，鋸齒的尺寸、形狀以及數量(圖1僅畫出3個齒的情況)可以根據需要設計，旋轉結構(如圖2)一端設有圓孔，可以繞著旋轉軸在葉片主體內部旋轉，旋轉軸固定在葉片主體剛性梁上，旋轉結構一端通過彈性構件連接到葉片主體上，另一端通過鋼絲經過定滑輪連接到葉根處的電機上。為了保持受力平衡在葉片主體連接彈性構件的對稱位置連接鋼絲，鋼絲通過定滑輪連接到葉根處，(如圖3，為了畫圖時兩條鋼絲不重合圖中稍微錯開了鋼絲的位置)。

當葉輪輪轂處風速低于額定風速一定值時，電機啟動并拉動鋼絲，旋轉結構在鋼絲的拉力下旋轉閉合鋸齒，隨著鋸齒的閉合，葉片的迎風面積增大，風輪的能量捕獲增加；當葉輪輪轂處風速超過額定風速時，電機反轉，旋轉結構在彈性構件的作用下旋轉縮進葉片主體內部，減小葉片的迎風面積，降低風輪的能量捕獲，使功率輸出保持在額定值附近。

本發明的有益效果是：降低(隨時調整)風輪的能量捕獲，使葉輪轉速保持在額定值以下。同時減少葉片承受負荷和整個風力機受到的沖擊，保證風力機不受到傷害，擴大風速的利用范圍，充分利用風力資源。

附圖說明

圖1葉片主體圖

圖2旋轉結構圖

圖3葉片鋸齒完全閉合圖

圖4葉片鋸齒部分閉合圖

圖5葉片鋸齒完全打開圖

圖中的標號分別表示：1、葉片主體；2、旋轉結構；3、鋼絲；4、彈性構件；5、定滑輪；6、旋轉軸；7、圓孔；

具體實施方式

如圖3所示，該葉片結構包括葉片主體1、旋轉結構2、鋼絲3、彈性構件4、定滑輪5和旋轉軸6等。其中，葉片主體1具有鋸齒狀葉尖(如圖1所示)，旋轉結構2(如圖2)一端設有圓孔7，可以繞著旋轉軸6在葉片主體1內部旋轉，旋轉軸6固定在葉片主體1剛性梁上，旋轉結構2一端通過彈性構件4連接到葉片主體1上，另一端通過鋼絲3經過定滑輪5連接到葉根處的電機上，定滑輪固定在剛性梁上。為了保持受力平衡在葉片主體1連接彈性構件4的對稱位置連接鋼絲3，鋼絲3通過定滑輪5連接到葉根處(如圖3)。

當葉輪輪轂處風速低于額定風速一定值時，根據測量到的風速的大小在線計算此風速對應的額定功率時的葉片面積，根據對應的葉片面積大小進而計算旋轉結構需要旋轉的角度，在實施旋轉的過程中，若風速微小變化就旋轉旋轉結構2，使旋轉結構2頻繁動作，從而降低風機的可靠性，為了克服此弊端，可以根據當地的風速特性和設備特性，合理確定風速變化的階躍值，即風速變化大于一定量時，才啟動電機并拉動鋼絲3，旋轉結構2在鋼絲3的拉力下旋轉一定角度閉合鋸齒，隨著鋸齒的閉合，葉片的迎風面積增大，風輪的能量捕獲增加；與此對應，當葉輪輪轂處風速超過額定風速時，根據上面的方法電機反轉，旋轉結構在彈性構件4的作用下旋轉一定角度縮進葉片主體1內部，減小葉片的迎風面積，降低風輪的能量捕獲，使葉片的輸出功率保持在額定值附近。