CN102705154A - 具有以可变方式致动的多孔窗的风力机转子叶片 - Google Patents

Abstract

一种风力机叶片，其包括设于所述叶片的吸入侧中的多孔窗。所述多孔窗包括设于其中的多个孔。所述叶片的内腔中的空气歧管与所述多孔窗成气流连通状态。所述叶片的压力侧中的进气通道与所述空气歧管相连通。可展开的覆盖构件，其经配置成邻近所述多孔窗，且所述覆盖构件的位置可从全封闭位置，即通过所述多孔窗中的所述孔的气流被堵塞的位置，变为全打开位置，即确定气流通过所述多孔窗中的所述孔的位置。

Description

具有以可变方式致动的多孔窗的风力机转子叶片

技术领域

本发明大体上涉及风力机，确切的说，涉及为控制负载而设有机翼通道的风力机转子叶片。

背景技术

风能被认为是目前可用的最清洁、最环保的能源之一，在这一方面，风力机已获得广泛关注。现代风力机通常包括塔筒、发电机、齿轮箱、机舱以及一片或多片转子叶片。转子叶片使用已知的翼原理捕获风的动能并通过转动能传输动能，以扭转将转子叶片连接到齿轮箱(或者，如果未使用齿轮箱，则直接连接到发电机)的轴。之后，发电机将机械能转化成可以分配到公用设施电网中的电能。

为确保风能仍为可行能源，人们努力通过改变风力机的尺寸和容量，包括增加转子叶片的长度和表面积，以增加能量输出。然而，转子叶片的偏转力和负载的大小通常是叶片长度、风速、风力机的运行状态、叶片刚度以及其他变量的函数。增加负载不仅会使转子叶片和其他风力机组件疲劳，而且会增加转子叶片突发严重故障的风险，例如，过度负载会引起叶片偏转，从而导致与塔筒发生碰撞。

因此，在现代风力机的运行过程中，控制负载是需要考虑的关键因素。人们广泛使用现行的主动变桨控制系统通过改变叶片的桨距来控制转子叶片上的负载。然而，在风力较大的情况下，由于风的阻力较大以及变桨控制系统的灵敏度不高，通常难以调整叶片的桨距角。

已知改变单个转子叶片的气动特性是一种控制负载的方法，例如，将可控制的涡旋单元(“发电机”)、叶瓣、调整片等配置在叶片表面上。

第6,984,110号美国专利描述了一种系统，其中风力机叶片具有由可调整板以可变方式覆盖的风压调整孔，所述可调整板配置于叶片的一侧上以便在导向器内沿叶片表面滑动。因此，需要一种相对复杂的机械致动和控制系统来同时调整单个叶片上的所有板。

第7,400,057号美国专利描述了一种使用环形堆叠的叶片进行全方位垂直定向的风力机。叶片包括沿前缘和每个环形的凹面设置的排气通道，以将高动能从前缘引入到叶片的凹面，从而强化边界层并减少气流沿叶片分离。这些通道是打开的(未被覆盖)，在控制叶片负载方面没有任何意义。

因此，本行业可受益于用于单个转子叶片的负载控制系统和方法，所述负载控制系统和方法在设计负载限制范围内不会对叶片的气动性能产生不利影响，而且在高负载条件下相对容易奏效。

发明内容

以下说明将部分地阐明本发明的各方面内容和优点，或者，这些方面和优点在说明中可能是显而易见的，或通过实践本发明能够推导出。

一方面，风力机转子叶片具有压力侧和吸入侧，所述压力侧和吸入侧在前缘和后缘处接合。多孔窗是其中设有至少一个开口或孔的部分，设于吸入侧中。在一个特定实施例中，多个孔设于多孔窗中。空气歧管置于叶片的内腔内，与多孔窗成气流连通状态。例如，在一个实施例中，多孔窗可能置于空气歧管上方。进气通道位于压力侧，并与空气歧管相连通。可展开的覆盖构件以可操作的方式配置成邻近多孔窗，且其位置可从全封闭位置，即所述覆盖构件堵塞通过多孔窗内的开口或孔的气流的位置，变为全打开位置，即确定气流从空气歧管通过多孔窗中的开口或孔的位置。

多孔窗可能有各种配置。例如，多孔窗可以沿吸入侧纵向延伸，覆盖构件相对于叶片在翼弦向展开。在此实施例中，覆盖构件可朝向全打开位置单向移动，或者可从全封闭位置朝向后缘和前缘移动，从而可选择最先揭开邻近后缘的孔还是邻近前缘的孔。可使用多个覆盖构件，这样覆盖构件之间的空间可构成多孔窗的打开部分，其中在相应覆盖构件协调移动的情况下所述空间在翼弦向上移动。

在另一实施例中，可提供多个可展开的覆盖构件，其中每个覆盖构件各自相应的多孔窗由覆盖构件的表面覆盖区域构成。多个多孔窗可能沿叶片纵向对齐。可能分别控制所述相应覆盖构件，以改变不同多孔窗之间孔的覆盖范围。在此实施例中，空气歧管可在不同多孔窗之间分段，或者多孔窗可由共用空气歧管供应。

在又一实施例中，多孔窗沿吸入侧纵向延伸，覆盖构件相对于叶片纵向展开。例如，覆盖构件中可能包括通道，其中在所述覆盖构件的纵向位移增加的情况下通道与多孔窗中的一个或多个开口或孔对齐。此外，通道在覆盖构件的纵向移动的方向上具有逐渐减小的纵面，从而在所述覆盖构件增加的位移量给定的情况下按顺序(在纵面上)揭开孔。

覆盖构件可相对于吸入侧表面进行多种配置。在一个实施例中，覆盖构件可以可有效地配置在叶片的内腔中，并可面向多孔窗的内表面展开，例如，沿内腔中的导向结构(如轨道)展开。在一个替代性实施例中，覆盖构件可面向多孔窗的外表面展开。例如，多孔窗可在吸入侧内凹陷，覆盖构件在凹口内在全封闭位置与全打开位置之间展开。此外，覆盖构件可从全封闭位置展开到全打开位置，通过凹口中的槽，然后进入叶片的内腔。

覆盖构件及相应致动机制的形式在本发明的范围和精神内可进行较大变化。例如，覆盖构件可能是柔性的半刚性构件，其可在全封闭位置与全打开位置之间沿着多孔窗的内表面或外表面滑动。在其他实施例中，覆盖构件可能是可伸缩的易弯曲构件，其可以穿过多孔窗牵拉到全封闭位置。展开覆盖构件的致动机制可以是响应控制信号而运行的主动装置，或者也可以是对感测到的条件作出反应的被动装置，例如，风力机叶片上的负载、到塔筒的距离或感测到的叶片的任何其他条件。

任意数量和配置的进气通道均可与空气歧管相连通。在又一实施例中，进气通道可能包括可致动的覆盖板，其从封闭位置，即进气通道被堵塞的位置，移动到打开位置，即进气通道畅通从而使气流进入歧管并通过多孔窗流出的位置。对此覆盖板的控制将与覆盖构件的移动相协调。

本发明还包括一种具有一片或多片风力机叶片的风力机，所述风力机叶片经配置成具有主动或被动致动的机翼通道，如本专利申请文件所述。

本发明还包括用于控制负载的多种方法实施例，所述方法通过相对于设于吸入侧中的多孔窗在全打开位置与全封闭位置之间以可变的方式定位覆盖构件来控制风力机叶片上的负载，其中处于覆盖构件的打开位置时，气流从叶片的压力侧中形成，通过叶片，然后通过多孔窗流出。

在一个特定方法实施例中，覆盖构件相对于叶片在翼弦向展开，并可以向叶片的前缘或后缘移动。在一个替代性实施例中，覆盖构件相对于叶片纵向移动，并且可以在任一纵向上移动。

其他方法实施例可能包括在叶片的内腔中展开覆盖构件，而其他实施例是在叶片外部展开覆盖构件。

参考以下具体说明和所附权利要求书可以更深入地了解本发明的这些以及其他特征、方面和优点。附图包括在本说明书内、并构成本说明书的一部分，显示了本发明的各个实施例，且与具体说明一起用于解释本发明的原理。

附图说明

本说明书参考附图，针对所属领域一般技术人员，完整且可实现地详细披露了本发明，包括其最佳模式，其中：

图1为传统风力机的透视图；

图2为具有沿叶片纵向对齐的多个多孔窗和相关覆盖构件的风力机转子叶片的纵视图；

图3为具有可纵向展开的覆盖构件的风力机转子叶片的纵视图；

图4为具有可在叶片外表面中的凹口内翼弦向展开的覆盖构件的风力机转子叶片的纵视图；

图5为根据可纵向展开的覆盖构件的替代性实施例的风力机转子叶片的纵视图；

图6为根据可纵向展开的覆盖构件的又一实施例的风力机转子叶片的纵视图；

图7为具有可双向展开的覆盖构件的风力机叶片的一个实施例的纵视图；

图8为可在内部翼弦向展开的覆盖构件的一个实施例的截面图；

图9为可在内部翼弦向展开和收缩的覆盖构件的另一实施例的截面图；

图10为可在内部翼弦向展开和收缩的覆盖构件的又一实施例的截面图；

图11为可从外部翼弦向展开的覆盖构件的一个实施例的截面图；

图12为风力机叶片的纵向内部视图，其图示具有多个进气通道的空气歧管的实施例；

图13为内部连续环式覆盖构件的一个实施例的截面图；以及

图14图示根据本发明的各方面的具有转子叶片的风力机。

元件符号列表：

参考标号	部件	参考标号	部件
				10	风力机	12	塔筒
14	机舱	16	叶片
				18	轮毂	20	压力侧
22	吸入侧	24	前缘
				26	后缘	28	叶根
30	叶尖	32	内腔
				34	多孔窗	36	内表面

38	外表面	40	孔
				42	空气歧管	43	壁
44	进气通道	45	非渗透性部分
				46	覆盖构件	47	渗透性部分
48	箭头(移动)	49	打开区域
				50	翼弦	52	通道
54	导向结构	56	凹口
				57	槽	58	致动机制
60	控制器	62	芯
				63	驱动滚轴	64	滚轴
65	线	66	储藏箱
				68	覆盖板	70	致动器
72	壁	74	控制线
				76	风力机控制器	78	传感器

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各实施例，附图中将显示本发明实施例的一个或多个实例。各个实例用以解释本发明而非限定本发明。事实上，所属领域的一般技术人员轻易就可在不脱离本发明的范围或精神的情况下，对本发明作各种修改和变化。例如，作为一个实施例一部分的特征可用于其他实施例中，从而得到另一个实施例。因此，本发明应涵盖所有基于所附权利要求书和其等效物的范围内的修改和变化。

参考附图，图1显示水平轴风力机10的透视图。应了解，风力机10可以为垂直轴风力机。在所述实施例中，风力机10包括塔筒12、安装于塔筒12上的机舱14，以及通过驱动轴和齿轮装置连接到机舱14内的发电机的转子轮毂18。塔筒12可由钢管或其他合适的材料制成。转子轮毂18包括一片或多片转子叶片16，其连接到轮毂18并从轮毂18径向向外延伸。

转子叶片16的长度通常可为可以使风机10根据设计标准进行运行的任意合适的长度。例如，转子叶片16的长度可在约15米(m)到约91米(m)的范围内。然而，在其他非限制性实例中，叶片长度可能包括10m或更少、20m、37m或大于91m的长度。转子叶片16促使转子轮毂18旋转，从而使风的动能转化成可用的机械能，随后转化成电能。具体而言，轮毂18以可旋转的方式连接到位于机舱14内的发电机(未图示)，以使发电机产生电能。

如所述实施例中所示，风力机10还可能包括风力机控制系统或风力机控制器76(图1和图14)，其位于机舱14内或风力机10上或中的任意位置，或通常在其他任意合适的位置。控制器76可能包括合适的处理器和/或其他处理功能，其经配置以执行本专利申请文件中所述的方法、步骤、操作、计算等。例如，在一个实施例中，控制器76可能经配置以作为计算机或其他中央处理器。此外，控制器76可能包括多种输入/输出通道和/或装置，以用于从传感器和其他测量装置接收输入，并用于向风力机的多种组件发送控制信号，尤其是向可展开的覆盖构件46发送控制信号，如本专利申请文件所述。

通过执行风力机控制命令，控制器76通常可经配置以控制风力机10的多种运行模式(例如，启动或关机顺序)。控制器76也可经配置以控制每片转子叶片16的叶片间距或桨距角，从而控制风力机10产生的负载和电力。例如，控制器76可能通过向机舱14内的变桨驱动系统或变桨调整系统传输合适的控制信号而单独或同时控制多个转子叶片16的桨距角。此外，当风向改变时，控制器76可经配置以通过机舱14内的偏航驱动机制控制机舱14相对于偏航轴的位置，从而相对于风向定位转子叶片16。

在风力机10运行期间，风击打转子叶片16，从而促使转子轮毂18旋转。当转子叶片16旋转并受到离心力作用时，叶片也受到各种负载力和弯矩作用。当气动负载增加时，过大的力和弯矩就会导致一片或多片转子叶片16击打塔筒12，从而造成塔筒严重损坏并停止工作。然而，即使不会造成塔筒停止运作，过大的负载和弯矩也会使转子叶片16和其他风力机组件严重疲劳。

图2到图7为根据本发明的各方面的风力机转子叶片16的各种实施例的纵视图。图8到图11和图13显示叶片16的各种实施例的截面图。叶片16包括吸入侧20和压力侧22。侧20、22在从叶尖30到叶根28的前缘24和后缘26上接合。内腔32设于叶片16内，其中可能有任意种类的结构、控制装置等。例如，虽然未在图中标明，转子叶片16通常包括结构支撑构件，如纵向延伸的连接板和附接到吸入侧20和压力侧22的内表面上的相应主梁帽。还应了解，转子叶片16不限于任何特定形状或配置，且附图所示的叶片并非限制叶片的总体设计和配置。

仍参考图2到图7，叶片16包括至少一个多孔窗34，其设于叶片16的吸入侧20中。多孔窗34可进行多种配置。例如，多孔窗可能是其中设有多个孔的吸入侧20的一部分，或是相对大的单个开口或孔。多孔窗34可能包括筛网或网格状的材料，如图3所示。应了解，多孔窗34包括任何配置，只要吸入侧20中所设有的部分允许通过相应部分的气流渗透。在图2的实施例中，多孔窗34包括多个孔40，其延伸穿过吸入侧20并进入叶片16的内腔32中。然而，应了解，多孔窗34可能具有单个大的开口或形状、尺寸等不同的多个开口。根据诸多因素，如叶片配置和气动廓线、沿叶片的纵轴(即，翼弦轴50)(图8)的长度和位置、叶片16所受的负载条件等，多孔窗34的位置和方向以及孔40的数量、形状和配置在本发明范围和精神内可能会有很大差别。在图2所示的特定实施例中，多个单独的多孔窗34沿叶片16纵向隔开。如下文中更详细地描述，多孔窗34的范围基本由相关覆盖构件46的大小(即，覆盖范围)界定。

关于多孔窗34的定向或相应覆盖构件46的移动方向(下文将详细描述)，术语“纵向”和“翼弦向”分别包括具有纵面或翼弦面的任意方向。例如，相对于叶片翼弦以对角线方式定向的多孔窗34(或以对角线方式移动的覆盖构件46)具有翼弦向和纵向两种定向。

叶片16包括内腔32内的空气歧管42(图8)。空气歧管42与相应多孔窗34成气流连通状态。叶片16的压力侧22中设有至少一个进气通道44，其与空气歧管42联通，如图8和图9所示。根据可展开的覆盖构件46的位置，进气通道44和空气歧管42构成气流导管，从而使空气通过叶片16，特别是通过多孔窗34中的孔40。覆盖构件46经配置成邻近多孔窗34，且其位置可从全封闭位置，即通过多孔窗34的气流被堵塞的位置，变为全打开位置，即确定气流通过整个多孔窗34的位置。

在图2所示的实施例中，沿叶片16纵向设有多个相应多孔窗34，其中每个多孔窗34具有相应可展开的覆盖构件46。每个覆盖构件46可在翼弦向(在前缘24和后缘26之间，如图2中箭头48所示)展开。覆盖构件46可沿任意种类的导向结构54移动，所述导向结构54位于叶片16的内腔32的内部或外部并邻近叶片的吸入侧20。距叶根28最近的多孔窗34具有处于全封闭位置的覆盖构件46，其中所有的孔40都被下方的覆盖构件46所“覆盖”，这样来自歧管42的气流就无法通过此特定多孔窗34。剩余多孔窗34各自的相应孔40都具有一些未覆盖的部分，从而经由进气通道44、空气歧管42和孔40通过叶片16形成气流通道。如下文更详细地描述，任意种类的合适致动机制经配置成具有覆盖构件46，以使覆盖构件在至少一个翼弦向上在全封闭位置与全打开位置之间移动。在图2所示的实施例中，箭头48表示相应覆盖构件46可朝前缘24或朝后缘26移动，具体取决于在使覆盖构件46从全封闭位置朝全打开位置移动时，最初要揭开前面的孔还是后面的孔40。

如图4所示，可能沿叶片16的吸入侧20纵向设置单个多孔窗34，而不是图2所示的多个单独的多孔窗34。在图4的实施例中，多孔窗34具有相应的单个可展开的覆盖构件46，其可在相对于叶片的前缘24和后缘26的任一翼弦向上(箭头48)移动。此外，图4图示可展开的覆盖构件46，与图2的配置相比，所述覆盖构件可在吸入侧20的外表面上运行，在所述图2的配置中每个可展开的覆盖构件46可在叶片的内腔32内面向吸入侧20的内表面运行。凹口56可能设于吸入侧20的外面，所述吸入侧20中设有多孔窗34，覆盖构件46可在凹口56内移动。理想情况下，当覆盖构件46处于全封闭位置时，覆盖构件46基本“填满”凹口56，以便使叶片16展现更明显的气动廓线。

通过比较图2和图4的实施例，应了解，图2实施例的单独设定的多孔窗34和单独控制的覆盖构件46在沿着叶片16的纵向长度控制打开孔40的廓线方面具有更大的变化程度。例如，在特定的运行条件下，邻近叶根28的叶片16部分所受的负载可能大于邻近叶尖30的叶片部分，反之亦然。在此类变化的负载条件下，需要通过改变单个相应覆盖构件46在其相应多孔窗34内的相对位置来具体调整叶片16的负载降低廓线，如图2所示。在图4的实施例中，在覆盖构件46在翼弦向方向上移动的情况下，可统一控制多孔窗34的整个纵向廓线。

图3图示叶片16的一个实施例，其中多孔窗34再次由沿着叶片16的吸入侧20纵向设置的筛网或网格插入物构成。然而，在此实施例中，覆盖构件46可沿叶片16的纵向展开，如指向箭头48所示。在此特定实施例中，窗46可沿叶片16的内腔32中的导向结构从所有多孔窗34均被完全覆盖的全封闭位置向叶片的叶根部分28或者叶尖部分30移动，具体取决于最初打开多孔窗34的哪部分。例如，如果控制系统表明叶片16的负载要求最初打开距叶根28较近的孔，那么可展开的覆盖构件46移动至叶片的叶尖30，如图3所示。或者，可展开的覆盖构件46可能从全封闭位置向叶根28移动，以便打开距叶片的叶尖30较近的多孔窗34的部分，具体也取决于叶片16的特定负载廓线。

图5描绘叶片16的替代性实施例，其中可展开的覆盖构件46再次在相对于叶根28和叶尖30的纵向上移动。在此特定实施例中，多孔窗34包括隔开的孔40。覆盖构件46包括通道52，其在覆盖构件46处于全封闭位置时偏离孔40，如图5所示。覆盖构件46可能在朝向叶根28的纵向上(如图5中箭头48所示)增加，直至达到通道52与孔40对齐的全打开位置。应了解，构件46可能在图5所示的全封闭位置到全打开位置之间增加位移，以使孔的开口程度可变。例如，覆盖构件46第一次增加位移可能仅打开孔40的表面区域的10％，等等。在此实施例中，覆盖构件46可在经配置成具有叶片16的内腔32的导向结构54内移动，以使覆盖构件46面向吸入侧20的内表面移动。

应很容易了解，本专利申请文件中所述的可展开的覆盖构件46的各种配置可进行交替配置，以在吸入侧20的外表面或内表面上展开。例如，图3和图5的配置可以进行交替配置，以使可展开的覆盖构件46可在设于吸入侧20的外表面上的凹口或其他导向结构内移动。

图6图示叶片16的又一实施例，其中覆盖构件46可在叶片的叶尖30与叶根28之间纵向展开。在此特定实施例中，孔40沿多孔窗34等间隔分布，而且可展开的覆盖构件46内的通道52从覆盖构件46的一端到另一端具有逐渐减小的纵向开口面。通过这种配置，覆盖构件46从图6所示的全封闭位置纵向移动到全打开位置可按顺序揭开孔40。例如，在图6的实施例中，覆盖构件46向右第一次增加位移(如箭头所示)会揭开多孔窗34内最左边的孔40。覆盖构件46之后在相同方向按顺序移位会揭开相邻的孔40。类似地，覆盖构件46按顺序进行另一次移位会揭开下一个孔40，等等。应很容易了解，通道52逐渐减小的开口面可能与图6所示的配置颠倒，从而导致孔40的打开顺序也与图6所示的顺序颠倒。在此实施例中，覆盖构件46可在设于吸入侧20外表面中的凹口56内滑动。

图7为在可双向展开的覆盖构件46之间构成宽度确定的打开区域49的实施例。此打开区域49可通过覆盖构件46的协调移动而在相对于吸入侧20的翼弦向上移动。打开区域49的翼弦向宽度可通过覆盖构件中的一个或两个构件朝向或/和远离彼此移动进行调整。

图8到图11以完全不同实施例的形式图示与可展开的覆盖构件46、进气通道44和空气歧管42相关的内部结构的各种实施例。参考图8，在此特定实施例中，覆盖构件46可能是柔性的半刚性构件，例如，能够在翼弦向和纵向上贴合叶片的吸入侧20的各种大小和变化的柔性合成材料。在此实施例中，覆盖构件46沿吸入侧20的内表面在全封闭位置之间滑动，其中覆盖构件46位于多孔窗34中的所有孔40(或其他类型的通道)下方(从而将堵塞所述孔)。如图8中箭头48所示，在此特定实施例中，覆盖构件46可通过任意种类的合适的致动机制58在翼弦面上沿两个方向展开，所述致动机制58由相应控制器60控制。例如，致动机制58可能是摩擦滚轴，其可在任一方向上旋转，从而配合覆盖构件46，并使之沿叶片16的内腔32内的任意种类的合适导向结构或轨道结构在任一翼弦向上移动。在一个替代性实施例中，致动机制58可能是齿轮，其与设于覆盖构件46下面的小齿轮或齿轮轨道啮合，以沿两个方向驱动覆盖构件46。或者，分别提供不同的相应驱动装置，其中每个驱动装置经配置以使覆盖构件46沿一个方向移动，而另一驱动装置闲置。

应很容易了解，本发明不限于可用来使覆盖构件46如本专利申请文件所述的那样移动的任意特定类型的致动机制58。

可展开的覆盖构件46可由任意种类的合适的控制机制60致动。在具有多个多孔窗34和相应覆盖构件46(如图2的实施例所示)的各实施例中，相应控制机制60可能与每个覆盖构件46相关，以独立致动覆盖构件46。或者，由单个控制器60同时控制这组覆盖构件46。控制机制60可经配置以在全封闭位置与全打开位置之间以可变方式打开覆盖构件46，从而根据叶片所受的不同负载条件以可变的方式控制空气通过相应多孔窗34的体积流量。

在各特定实施例中，致动机制58是对来自控制器60的控制信号作出响应的“主动”机制。例如，主动致动机制58可能包括电动式电机，其由任意合适的电源供电。所述电机可能在相反方向上旋转，从而响应于从控制器60接收的信号打开和关闭覆盖构件46(如上所述)。由于感测或计算到叶片16上任何种类的负载条件，控制器60可能又从风力机控制器76接收控制信号。

在各替代性实施例中，致动机制58可能是对叶片16所受的实际负载条件作出响应的被动装置。例如，覆盖构件46可能被闩在全封闭位置，然后受任意种类的偏置元件(例如，扭转簧、板簧等)的作用而偏向打开位置。在叶片所受的特定条件下，闩可能会释放覆盖构件46，以使覆盖构件46自动被牵拉到(或向)打开位置。例如，这个所感测到的条件可能是叶片相对于塔筒12的距离。闩可能是磁装置，当叶片与塔筒12的距离超过预定的距离范围时，就会使这个磁装置松开。在各替代性实施例中，被动致动机制58可经配置以对叶片所感测到的负载条件作出响应，例如，通过感测叶片的偏转，等等。

图9描绘可展开的覆盖构件46由可绕芯62卷起的易弯曲材料构成的实施例。所述芯62可用弹簧驱动，以便朝着全打开位置牵拉覆盖构件46。覆盖构件46通过附接装置65的任意合适的配置(如弦、带子等)附接到驱动滚轴64，所述附接装置间需要足够的间隔，以便均匀地朝着封闭位置牵拉覆盖构件46，而不会过度堵塞处于覆盖构件46的开口位置中的孔40。就这点而言，线65可在孔40之间间隔分布。在一个替代性实施例中，附接装置65可能是与覆盖构件46同延的多孔连接板或其他多孔材料。在此实施例中，在覆盖构件46处于打开位置时，空气会流经多孔附接装置65和多孔窗34。

图10描绘覆盖构件46为半弯曲性构件的替代性实施例，其中所述构件可折叠放入储藏箱66内的紧实配置中。同样，覆盖构件46的一端也通过任意种类的合适附接线65附接到驱动滚轴64，借此滚轴64可以将覆盖构件46从储藏箱66牵拉到全封闭位置。任意种类的收缩装置可能配置在储藏箱66内，从而将覆盖构件46牵拉回到储藏箱66内的折叠装置中。

图11描绘叶片16的一个实施例，其中覆盖构件46可在设于吸入侧20的外表面中的凹口56内展开，如以上各实施例所述。在此特定实施例中，覆盖构件处于全封闭位置，其位于多孔窗34的外部、在凹口56内。覆盖构件46通过设于凹口56内的槽57移动到打开位置，这样当覆盖构件46通过任意种类的合适致动机制58向全打开位置展开时，其便移动到叶片的内腔32中。可能需要这种特定配置，因为无需调整设于吸入侧20的外表面中的凹口56的大小，即可适应处于全封闭位置和全打开位置的覆盖构件46。这可能使叶片16展现更气动的方面。

图13描述的实施例中覆盖构件46是连续环式构件，其由至少一个以可旋转方式驱动的滚轴63驱动，滚轴63受控制器60控制。覆盖构件46环绕任意数量和配置的闲置滚轴64，也可能在任意合适类型的张力调整器上展开，例如，张力辊、弹簧臂等。覆盖构件46由非渗透性部分45和渗透性部分47组成。在图13所示的覆盖构件46的位置中，渗透性部分47与吸入侧20中的多孔窗34对齐，并与压力侧22中的进气通道44对齐，以使空气完全流经由壁43构成的歧管42。图中所示覆盖构件46位于全打开位置。环式覆盖构件46在任一方向(箭头48)上移动都会改变与多孔窗34对齐的渗透性部分47的表面区域大小，并因此确定了多孔窗34的多孔性程度。当覆盖构件46旋转到非渗透性部分45完全堵塞多孔窗34的位置时，就会封闭多孔窗34。可能还需要使底部非渗透性部分45完全堵塞压力侧22中的空气通道44。就这点而言，空气通道44的关闭和打开相对于多孔窗34的关闭和打开，其程度是保持一致的。覆盖构件46双向移动还会使渗透性部分47的位置朝着叶片前缘或后缘移动。

应了解，任意种类和配置的进气通道44可经配置成具有空气歧管42，以用于任意给定的相应多孔窗34。图12图示沿叶片16纵向设置的空气歧管42的一个实施例。此特定空气歧管42可与多个独立致动的覆盖构件46和相应多孔窗34一起使用，如图2所示实施例。提供任意种类的分隔壁72以相对于多孔窗34将歧管42隔开，其中每个隔开的部分都有相应的进气通道44。距叶根28最近的歧管42部分有多个进气通道44。任意数量的通道44可经配置成具有歧管42各部分中的任一部分。由于叶片的纵向长度所受的压力条件不同，因此可能需要图12所示的隔开的歧管42。例如，叶根28处的叶片压力侧与吸入侧之间的压差实质上不同于叶片叶尖30处的相应各侧之间的压差。

然而，也应了解，可配置单个共用的空气歧管42用于多个单独的多孔窗34和相应可展开的覆盖构件46，这种共用的空气歧管42具有任意数量和配置的进气通道44。

在各特定实施例中，可能需要向每个进气通道44提供易致动的覆盖板68，所述覆盖板可从封闭位置(图8)，即进气通道44被堵塞的位置，移动到打开位置(图9)，即进气通道44畅通以使气流进入歧管42并通过多孔窗34流出的位置。任意种类的合适致动器70可用于使覆盖板68在封闭位置与打开位置之间移动。在图8所示的实施例中，致动器70具有延伸穿过歧管42壁的臂。应了解，这个臂相对于歧管42的移动是密闭的。致动器70可能是主动装置，其也受控制器60的控制以响应于控制信号而使覆盖板68移动。在各特定实施例中，经配置具有可展开的覆盖构件46的主动致动机制58与经配置具有覆盖板68的致动器70中的任一者可由控制器60同时控制，这样通过叶片16的气流通道便在叶片的吸入侧20和压力侧22上同时形成。

图14描绘风力机10，其中每片转子叶片16包括由任意合适配置的致动机制58移动的一个或多个多孔窗34以及相关覆盖构件。提供控制线和/或电源线74以用于通过风力机控制器76对各种覆盖构件46进行协调控制。控制器76可能又会从各种传感器78接收任意种类的输入，所述传感器78经适当设置和配置以感测叶片16上的各种运行条件，如叶片16所受的极端负载条件或瞬时负载条件。在这种负载条件下，控制器76可以通过电源线/控制线74致动任意数量的覆盖构件46或其组合。为维持转子18和叶片16的总体平衡，可能通过相应控制机制60同时致动每片叶片16上相同数量的覆盖构件46及其组合。在瞬时负载条件结束时，覆盖构件46可能会返回封闭位置。

应了解，本专利申请文件中所述的易致动的机翼通道或风力机转子叶片具有独特的优势。极端负载条件通常是设计中的限制因素，因此有相对较少的几个负载条件会因为设计负载能力而使风力机的整体系统成本较高。如果减少极端负载情况，那么便会相应降低风力机的整体系统成本。本专利申请文件所述的易致动的多孔窗和相关覆盖构件提供了一种通过减少极端负载条件引起的负载变量而使极端负载条件的影响最小化的相对经济的方法，借此给定系统负载能力的平均负载会增加。例如，如果使用易致动的多孔窗来使较长的转子叶片以其他方式受到的极端负载条件最小化，则可使用较长的转子叶片来构成较大的转子掠及区域。

该专利申请文件使用了各种实例来公开本发明，包括最佳模式，同时也让所属领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造并使用任何装置或系统、并实施所涵盖的任何方法。本发明的保护范围由权利要求书界定，并可包括所属领域的一般技术人员想出的其他实例。如果其他此类实例的结构要素与权利要求书的字面意义相同，或如果此类实例包括的等效结构要素与权利要求书的字面意义无实质差别，则此类实例也属于权利要求书的范围。

Claims (14)

1.一种风力机叶片(16)，其包括：

压力侧(20)和吸入侧(22)，所述压力侧和所述吸入侧在前缘(24)和后缘(26)处接合，并构成所述叶片的内腔(32)；

设于所述吸入侧的多孔窗(34)，所述多孔窗允许气流通过所述吸入侧从所述内腔中流出；

所述内腔中的空气歧管(42)，所述多孔窗与所述空气歧管成气流连通状态；

所述压力侧中与所述空气歧管连通的进气通道(44)；以及

经配置成与所述多孔窗配合的可展开的覆盖构件(46)，所述覆盖构件的位置可从全封闭位置，即通过所述多孔窗的气流被堵塞的位置，变为全打开位置，即确定气流通过整个所述多孔窗的位置。

2.根据权利要求1所述的风力机叶片(16)，其特征在于，所述多孔窗(34)包括所述吸入侧(22)的特定部分中的多个独立的孔(40)。

3.根据权利要求1所述的风力机叶片(16)，其特征在于，所述覆盖构件(46)可在相对于所述叶片的翼弦向展开，且可从所述全封闭位置向所述后缘(26)和所述前缘(24)交替移动。

4.根据权利要求3所述的风力机叶片(16)，其特征在于，进一步包括多个所述多孔窗(34)和沿所述叶片纵向安置的相应所述覆盖构件(46)，所述覆盖构件可单独进行控制以改变所述多孔窗之间的覆盖范围。

5.根据权利要求1所述的风力机叶片(16)，其特征在于，所述覆盖构件(46)可相对于所述叶片纵向展开，且所述覆盖构件中包括通道(52)，在所述覆盖构件的纵向位移增加的情况下所述通道与所述多孔窗(34)中的孔(40)对齐。

6.根据权利要求5所述的风力机叶片(16)，其特征在于，所述通道(52)在所述覆盖构件的纵向移动方向具有逐渐减小的纵向开口面，在所述覆盖构件(46)增加的位移量给定的情况下按顺序揭开孔(40)。

7.根据权利要求1所述的风力机叶片(16)，其特征在于，所述覆盖构件(46)包括柔性的半刚性构件，其可在所述全封闭位置与所述全打开位置之间沿着所述吸入侧(22)的所述内表面(36)滑动，且所述覆盖构件(46)可向所述后缘(26)和所述前缘(24)交替展开，以分别揭开距所述前缘和所述后缘最近的所述多孔窗(34)部分。

8.根据权利要求1所述的风力机叶片(16)，其特征在于，所述覆盖构件(46)包括可伸缩的易弯曲构件，其可以穿过所述多孔窗(34)牵拉到所述全封闭位置。

9.根据权利要求1所述的风力机叶片(16)，其特征在于，所述覆盖构件(46)可在所述吸入侧(22)内的凹口(56)中从外部展开。

10.一种用于控制风力机叶片(16)负载的方法，其包括：

相对于设于叶片的吸入侧(22)中的多孔窗(34)在全打开位置与全封闭位置之间以可变方式定位覆盖构件(46)；

其中在所述覆盖构件的打开位置，气流从所述叶片(16)的压力侧(20)中形成，通过所述叶片，然后通过所述多孔窗(34)流出。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括相对于所述叶片(16)翼弦向或相对于所述叶片(16)纵向移动所述覆盖构件(46)。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，进一步包括相对于多个不同的多孔窗(34)单独控制多个覆盖构件(46)，以在所述不同多孔窗之间形成不同的覆盖范围。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述叶片(16)的内腔(32)中展开所述覆盖构件(46)。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述叶片的外部展开所述覆盖构件(46)。

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