CN209115252U - 一种新型叶片、风轮及风力发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种新型叶片、风轮及风力发电机，涉及风力发电技术领域，所述新型叶片包括：叶片本体、尾翼和扰流条，所述叶片本体包括尖部和根部，所述扰流条设置在所述根部上，所述尾翼的一端与所述尖部连接；所述尾翼为可弯折尾翼，所述尾翼包括：连接部和弯折部，所述连接部与所述尖部连接，所述弯折部折向所述连接部。所述新型叶片设置所述扰流条有效的减小了叶片根部形成的涡流，提高了叶片对风能的吸收，同时，所述扰流条减轻了附面层分离现象，使风附着在叶片表面，提高了风能的利用效率，所述尾翼有效的减小了叶片尖部形成的涡流，提高了叶片对风能的吸收，增大了叶片的升力。

Description

一种新型叶片、风轮及风力发电机

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种新型叶片、风轮及风力发电机。

背景技术

目前，风力发电行业在中国已经开始了大规模的扩张。风能的利用效率的提高仍然是一个难题。

风力发电机叶片在正常运转过程中，由于叶片旋转，会导致叶片根部形成涡流，叶片尖部出形成扰流，在很大程度上干扰叶片对风能的吸收，减小叶片的升力，降低了风能的利用效率。

叶片在运转过程中，在叶片根部向叶片尖部方向延展的一段长度，会产生附面层分离现象，风从前缘吹过来时，由于根部的前缘较宽，以及圆弧的弧度影响，使风不能很好的附着在叶片表面，在很大程度上干扰叶片对风能的吸收。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型叶片，以改善上述问题。

本实用新型是这样实现的：

本实用新型提供一种新型叶片，包括叶片本体、尾翼和扰流条，所述叶片本体包括尖部和根部，所述扰流条设置在所述根部上，所述尾翼的一端与所述尖部连接；所述尾翼为可弯折尾翼，所述尾翼包括：连接部和弯折部，所述连接部与所述尖部连接，所述弯折部折向所述连接部。

可选地，所述尾翼弯折时，所述弯折部沿所述叶片本体正面弯折折向所述连接部。

可选地，所述扰流条沿远离根部的方向延伸，其横截面积逐渐减小。

可选地，所述扰流条呈三棱锥形，所述三棱锥的棱边呈弧形。

可选地，所述叶片本体呈中空状。

可选地，所述根部设有开口。

可选地，所述新型叶片的形状呈翼型状。

本实用新型提供一种风轮，包括轮毂和上述的新型叶片，所述新型叶片安装于所述轮毂。

可选地，所述新型叶片的数量为3个。

本实用新型提供一种风力发电机，包括塔架、机舱和上述的风轮，所述风轮安装于所述机舱，所述机舱安装于所述塔架。

本实用新型的有益效果是：

所述新型叶片的尖部设有尾翼，所述尾翼弯折时，所述弯折部沿所述叶片本体正面弯折折向所述连接部，能够削弱叶片在叶尖处扰流的产生和发展，改善叶片的气动性能，所述新型叶片的根部设有扰流条，所述扰流条可减小叶片根部形成的大涡流，提高了叶片对风能的吸收，增大了叶片的升力，提高风能的利用效率，由于根部前缘较宽，以及圆度的弧度影响，使风从前缘经过叶片压力面时，不能很好的附着在叶片表面，所述扰流条能够降低气流从前缘经过叶片压力面时的速率，能使风更有效的附着在叶片表面，提高了叶片对风能的吸收，提高了风能的利用效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的新型叶片的第一视角的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的新型叶片的扰流条的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的新型叶片的尾翼的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的新型叶片的第二视角的结构示意图。

图标：100－新型叶片；1－叶片本体；11－根部；12－尖部；2－扰流条；3－尾翼；31－连接部；311－连接腹板；32－弯折部。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1，图1为本实施例提供的新型叶片100第一视角的结构示意图。

本实施例提供一种新型叶片100包括叶片本体1、扰流条2和尾翼3。其中，叶片本体1包括根部11和尖部12，扰流条2设置在根部11上，尾翼3的一端与尖部12连接。

可选地，所述叶片本体1呈中空状，使得整个叶片本体1更加轻盈和且能节约材料。其中，叶片本体1内部设置有支撑大梁，支撑大梁沿叶片本体1方向设置，一端设置在叶片本体1轮廓最大的位置，另一端设置在尖部12。

可选地，远离尖部12的根部11的一端呈圆柱形，且该端设有开口，开口的形状为圆形。所述根部11圆柱形一端到根部11另一端逐渐由弧形变为线性。

可选地，尖部12设置在叶片本体1的另一端，且与根部11相对，尖部12呈扁平状。

可选地，叶片本体1的形状呈翼型状，可采用NACA(美国国家航空咨询委员会)系列翼型或者自定义系列翼型，叶片本体1的长度优选设计为37米至80米。可选地，所述叶片本体1从根部11到尖部12的轮廓先增大再逐渐减小。

需要说明的是，叶片本体1具有第一表面和第二表面，扰流条2设置在叶片本体1的第一表面且位于根部11处，设置有扰流条2的叶片本体1的第一表面为迎风面，相应的第二表面为背风面。该扰流条2可减小和破坏叶片根部11形成的大涡流，提高了叶片对风能的吸收，增大了叶片的升力，提高风能的利用效率，由于根部11前缘较宽，以及圆度的弧度影响，使风从前缘经过叶片压力面时，不能很好的附着在叶片表面，所述扰流条2能够降低气流从前缘经过叶片压力面时的速率，能使风更有效的附着在叶片表面，提高了叶片对风能的吸收，提高了风能的利用效率。

请参阅图2，其中，扰流条2设置在根部11上，将根部11表面分割成了左右两个区域，扰流条2沿远离根部11的方向延伸，其横截面积逐渐减小。扰流条2通过模具生产，在通过粘接设置在根部11上，可选地，扰流条2呈三棱锥形，三棱锥的棱边呈弧形。作为一种可选的实施方式，扰流条2的尖部12位于叶片本体1轮廓最大的位置。可以理解的是，扰流条2的长度和位置可根据不同风场的风资源状况定制设计的，对此，本申请不做限定。

风力发电机叶片在正常运转的过程中，由于叶片旋转导致叶片根部11形成比较大的涡流，涡流的旋转，很大程度上会干扰叶片对风能的吸收，并且减小了叶片的升力，根部11设置有扰流条2将根部11的表面分割成了左右两个区域，阻碍了根部11大涡流的形成，将涡流分解成了较小的涡流，减少了涡流对叶片表面风能的吸收的负面影响。

在叶片的运转过程中，在叶片根部11开始向叶片尖部12方向延展的一段长度内，会产生附面层分离现象，即风从叶片前缘方向吹过来，由于根部11前缘较宽，以及圆度的弧度影响，使风从前缘经过叶片表面时，不能很好的附着在叶片表面，会在前缘向后缘方向逐渐与叶片表面分离，从而脱离叶片表面，扰流条2的棱边呈弧形，可以缓解风从前缘向后缘方向逐渐与叶片表面分离的速率，能使风更有效的附着在叶片表面，并且所述扰流条2增大了叶片与风接触的面积，提高了叶片对风能的吸收。

请参阅图3，图3为本实施例提供的新型叶片100的尾翼3的结构示意图，其中，尾翼3为可弯折尾翼3，尾翼3包括：连接部31和弯折部32，连接部31与尖部12连接，弯折部32折向连接部31。

当尾翼3弯折时，尾翼3的弯折部32可以沿叶片本体1正面弯折折向所述连接部31，即尾翼3折向叶片本体1的迎风面(如图1所示)，相应的尾翼3的弯折部32也可以沿叶片本体1反面弯折折向所述连接部31，即尾翼3折向叶片本体1的背风面(如图4所示)。其中，图4即为尾翼3折向叶片本体1的背风面的新型叶片100的结构示意图，需要说明的是，尾翼3的折向方向取决于叶片的尖部12和塔架之间的距离，如果尖部12与塔架之间的距离不满足安全性要求，则尾翼3的弯折部32需沿叶片本体1正面弯折折向所述连接部31，即尾翼3折向叶片本体1的迎风面，尾翼3背向塔架，如果尖部12与塔架之间的距离满足安全性要求，则尾翼3的弯折部32需沿叶片本体1反面弯折折向所述连接部31，即尾翼3折向叶片本体1的背风面，尾翼3朝向塔架。

可选地，尾翼3的长度为0.7米至2米，尾翼3的宽度为0.6米至1米，尾翼3的弯折角度大小范围为90°至135°。尾翼3的长度可根据不同风场的风资源状况设定，再此，本申请不做限定。

可选地，尾翼3的连接部31内侧设置有连接腹板311，该连接腹板311用于连接尾翼3的连接部311和叶片本体1的尖部12，起到支撑和粘接的作用，连接部311内侧也可以设置其他的结构，比如，在连接部311内侧设置有凸起，可以理解的是，只要能起到支撑和粘接作用的结构均可。因此不能将本实施例所示的结构理解成是对本申请的限制。

当风力发电机叶片在正常运转过程中，由于叶片旋转过快，在叶片的尖部12会形成扰流，在很大程度上干扰了叶片对风能的吸收。尾翼3为可弯折尾翼3，有利于抑制叶片尖部12扰流的产生和发展，提高了叶片的气动性能，提高了风能的利用效率。

此外，本实施例提供的新型叶片100可以通过真空灌注、层压法、结构胶粘结、腻子填充、打磨等生产工艺制备。

本实施例提供的新型叶片100的扰流条2有效的减小了叶片根部11形成的涡流，提高了叶片对风能的吸收，增大了叶片的升力，同时，所述扰流条2减轻了附面层分离现象，使风附着在叶片表面，提高了叶片对风能的吸收，提高了风能的利用效率，尾翼3有效的减小了叶片尖部12形成的涡流，提高了叶片对风能的吸收，增大了叶片的升力。

第二实施例

本实施例提供一种风轮，该风轮包括轮毂和第一实施例中提供的新型叶片100。所述新型叶片100通过叶片本体1的根部11一端的开口与轮毂连接。新型叶片100包括叶片本体1、扰流条2和尾翼3。

可选地，所述新型叶片100的个数为三个。其中，需要说明的是，该新型叶片100的个数可以根据实际使用情况作相应的增加(如4个)或减少(如2个)，不能将其理解成是对本申请的限制。

风轮转速的快慢比较，首先要确定一个前提，即风轮的自重问题，在同样风力条件下，相对较轻的风轮必然转得快，而较重的风轮必然就转得慢了。所以，如果风轮的自重相同，不管用几个叶片，叶片的总面积是相同的。因此，对于自重相同的风轮来说，叶片较少，就可以把叶片做得较长，转动时叶片划出的圆面积就较大，所以转速快，发电效率也较高；相反，如果用较多的叶片，在叶片总面积不变的前提下，叶片只能做得较短，叶片转动时受风的总面积就较小，转速反而较慢，发电效率也就较低了。

与两叶风轮相比，三叶风轮运转时的平衡性更好；与多叶风轮相比，三叶风轮往往又有自重较轻、叶片长度较长的优势。

在风轮叶片的选择中，三叶风轮具有较好的综合性能，风能利用率较高。

本实施例提供的风轮包括三个新型叶片100，新型叶片100的扰流条2有效的减小了叶片根部11形成的涡流，提高了叶片对风能的吸收，增大了叶片的升力，同时，所述扰流条2减轻了附面层分离现象，使风附着在叶片表面，提高了叶片对风能的吸收，提高了风能的利用效率，尾翼3有效的减小了叶片尖部12形成的扰流，提高了叶片对风能的吸收，增大了叶片的升力。进而提高了风轮对风能的吸收，提高了风能的利用效率。同时，三叶风轮具有较好的综合性能，风能利用率较高。

本实施例中提供的风轮的其余结构与第一实施例相同，相同部分相互参见即可，在此不再赘述。

第三实施例

本实施例提供一种风力发电机，该风力发电机包括塔架、机舱和第二实施例中提供的风轮。该风轮包括第一实施例中提供的新型叶片100。风轮安装于机舱，机舱安装于塔架。

为确保风力发电机的安全性和有效性，要对风电机整机及叶片进行计算校核。校核内容包括：叶片载荷及强度、各联接结构强度(含螺栓)、叶片频率、整机各大结构件载荷及强度、变桨机构扭矩及强度、轴承载荷及强度、齿轮箱扭矩及强度、发电机扭矩及强度、塔筒载荷及强度、基础载荷及承载力、整机频率、功率曲线及发电量。通过以上计算及校核，可以确保该风力发电机组的安全性和有效性。

本实施例提供的风力发电机可以作为低风速区域、兆瓦级、大叶片风电机，尤其是功率在1.5MW以上，同时叶轮直径在77米以上的机组，能够有效提高机组的发电能力。

本实施例中提供的风力发电机的其余结构与第二实施例相同，相同部分相互参见即可，在此不再赘述。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新型叶片，其特征在于，包括叶片本体、扰流条和尾翼，所述叶片本体包括尖部和根部，所述扰流条设置在所述根部上，所述尾翼的一端与所述尖部连接；

所述尾翼为可弯折尾翼，所述尾翼包括：连接部和弯折部，所述连接部与所述尖部连接，所述弯折部折向所述连接部。

2.根据权利要求1所述的新型叶片，其特征在于，所述尾翼弯折时，所述弯折部沿所述叶片本体正面弯折折向所述连接部。

3.根据权利要求1或2所述的新型叶片，其特征在于，所述扰流条沿远离根部的方向延伸，其横截面积逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的新型叶片，其特征在于，所述扰流条呈三棱锥形，所述三棱锥的棱边呈弧形。

5.根据权利要求4所述的新型叶片，其特征在于，所述叶片本体呈中空状。

6.根据权利要求5所述的新型叶片，其特征在于，所述根部设有开口。

7.根据权利要求6所述的新型叶片，其特征在于，所述叶片本体的形状呈翼型状。

8.一种风轮，其特征在于，包括轮毂和权利要求1－7任一项所述的新型叶片，所述叶片安装于所述轮毂。

9.根据权利要求8所述的风轮，其特征在于，所述新型叶片的数量为3个。

10.一种风力发电机，其特征在于，包括塔架、机舱和权利要求9所述的风轮，所述风轮安装于所述机舱，所述机舱安装于所述塔架。