一种风力发电机旋转叶片及采用该叶片的风力发电机

摘要

本发明公开了一种风力发电机旋转叶片，其包括一体成型的螺旋状的叶片本体，在叶片本体的背面上以一定间距分布有多道与水平方向呈一定角度的反向导风凹槽，在叶片本体的正面位于导风槽之间形成有多道横向的正向导风凹槽，在反向导风凹槽内设置有若干个穿透风叶本体的反向通风孔，风从叶片本体的正面吹来时，会做用于正向导风凹槽内，推动叶片本体转动，而反向的阻力风在叶片本体反面会移动至反向导风凹槽内，通过反向导风凹槽内的反向通风孔离开风叶本体。还公开了一种风力发电机，其包括发电机、基座、转轴和两个所述的风力发电机旋转叶片，所述的风力发电机旋转叶片与转轴固定连接，两个风力发电机旋转叶片之间形成双螺旋配合，所述的转轴与基座固定连接，叶片本体的下端与基座固定连接，转轴的下端连接发电机。

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电设备领域，特别是一种风力发电机旋转叶片。

背景技术

传统的风力发电机，通常是采用密度轻且具有最佳的疲劳强度和力学性能， 能经受暴风等极端恶劣条件和随机负载的考验的材料；叶片的材料必须保证表 面光滑以减小风阻，粗糙的表面亦会被风撕裂，传统的风力叶片通常为长条状， 适用于风力资源比较充足的地区使用。随着风电技术的发展，研发了螺旋风叶 的风力发电机，将传统风力机的叶片进行扭曲处理，采用两片叶片，形成双螺 旋结构的叶片，可以增大风力机的风能利用系数，在风力机运行时，叶片上相 对风向凹下的部分接受风力驱动风轮旋转，凸起的部分则阻碍风轮旋转；采用 这种扭转方式，一支叶片的上半部分与另一支的下半部分总能同时处于受风的 位置，因此无论来风的方向怎样变化都能保证风力机受到同样的驱动力，特别 是对于风力机在微风情况下的启动极为有利。但是，这种风力发电机由于作用 于叶片表面的反向阻力风作为流体在叶片反面运行轨迹过长，停留时间过长， 所以产生的负功过大，而且由于反向阻力大，叶片运行晃动严重，会导致发电 效率低，风力发电机容易损坏，安全隐患高。

发明内容

本发明的目的在于针对背景技术中所述的现有技术中的螺旋风力发电机旋 转叶片存在的反向阻力风在叶片反面停留时间长，对叶片的负功过大，叶片晃 动严重，发电效率低，电机容易损坏，安全隐患高等问题，提供一种能够解决 前述问题的风力发电机旋转叶片。

能够实现本发明的发明目的的技术方案如下：

一种风力发电机旋转叶片，其包括一体成型的螺旋状的叶片本体，在叶片 本体的背面上以一定间距分布有多道与水平方向呈一定角度的反向导风凹槽， 在叶片本体的正面位于反向导风凹槽所在位置之间部位形成有多道横向的正向 导风凹槽，在反向导风凹槽内设置有若干个穿透风叶本体的反向通风孔，风从 叶片本体1的正面吹来时，作用于正向导风凹槽内，推动叶片本体转动，而反 向的阻力风在叶片本体反面会移动至反向导风凹槽内，通过反向导风凹槽内的 反向通风孔离开风叶本体。

为了便于叶片本体与风力发电机主轴的连接，所述的叶片本体的内侧以一 定间距设置有多个叶片连接杆，叶片连接杆的两端分别与叶片本体的两端对应 固定连接，在叶片的一端设置有与转轴连接的连接件，该连接件契合面上设置 有结合凸起、结合凹槽及供主轴穿过的转轴半孔，连接件上设置有水平方向的 装配孔，两个叶片本体上对应的连接件通过结合凸起和结合凹槽契合，并将转 轴从两个转轴半孔拼合成的转轴孔中穿过后，水平方向的装配孔正好相对应， 通过锁紧件将两个连接件与转轴锁紧。

为了便于反向阻力风能够快速进入反向导风凹槽11，并透过反向通风孔13 离开风叶本体，所述的反向导风凹槽11为圆弧形凹槽或L形凹槽中的一种，为 了使正向风力能够均匀作用与风叶本体的正面，所述的正向导风凹槽12为圆角 矩形凹槽。

为了正向风和反向风能够快速进入到相应的导风槽内，所述的正向导风凹 槽和反向导风凹槽的槽口处设置有弧形的导角。

为了增强反向导风凹槽对反向阻力风的卸力作用，所述的反向导风凹槽与 水平方向呈30°～60°角。

为了进一步增强反向透风孔对反向阻力风的卸力作用，所述的反向通风孔 为长孔，反向通风孔的宽度相同，反向通风孔的间距为1cm～15cm。

一种应用权利要求1所述的风力发电机旋转叶片的风力发电机，其包括发 电机、基座、转轴和两个叶片本体，所述的风力发电机旋转叶片与转轴固定连 接，两个叶片本体之间形成双螺旋配合，所述的转轴与基座固定连接，叶片本 体的下端与基座固定连接，转轴的下端连接发电机。

为了便于叶片本体与风力发电机主轴的连接，增强叶片本体的稳定性，所 述的叶片本体的内侧以一定间距设置有多个叶片连接杆，叶片连接杆的两端分 别与叶片本体的两端对应固定连接，在叶片连接杆的一端设置有与转轴连接的 连接件，该连接件契合面上设置有结合凸起、结合凹槽及供转轴穿过的转轴半 孔，连接件上设置有水平方向的装配孔，两个叶片本体上对应的连接件通过结 合凸起和结合凹槽契合，并将转轴从两个转轴半孔拼合成的转轴孔中穿过后， 水平方向的装配孔正好相对应，通过锁紧件将两个连接件与转轴锁紧。

为了便于转轴与发电机的连接，增强转轴与发电机连接的稳定性，所述的 转轴与发电机通过上法兰，上法兰设置在发电机的上方。

为了便于将风力发电机固定在支架或地面上，所述的发电机的下方设置有 用于固定风力发电机的下法兰。

本发明的风力发电机旋转叶片的优点为：1)无论来风的方向怎样变化都能 保证叶片本体受到同样的驱动力，增强了叶片本体的平衡稳定性，降低了叶片 本体的晃动，有利于增强风力发电效率，并降低对叶片本体、转轴、发电机的 破坏；2)反向阻力风通过反向通风孔，对反向阻力卸力，增强了发电效率，也 增强了叶片本体的稳定性；3)设置正向导风槽，能够使正向风力集中，并降低 反向阻力风通过反向通风孔的阻力，缩短了反向阻力风的作用时间，有利于增 强发电效率。

附图说明

图1为本发明的风力发电机旋转叶片的结构示意图；

图2为本发明的风力发电机的结构示意图；

图3为连接杆的连接件与主轴装配的示意图；

图中，1为叶片本体，11为反向导风凹槽，12为正向导风凹槽，13为反 向通风孔，14为导角，2为叶片连接杆，3为连接件，31为结合凸起，32为结 合凹槽，33为半圆形孔，34为螺纹孔，4为发电机，5为基座，6为转轴，7为 上法兰，8为下法兰。

具体实施方式

如图1所示的一种风力发电机旋转叶片，其包括一体成型的螺旋状的叶片 本体1，在叶片本体1的背面上以一定间距分布有多道与水平方向呈一定角度的 反向导风凹槽11，在叶片本体1的正面位于反向导风凹槽11所在位置之间部位 形成有多道横向的正向导风凹槽12，在反向导风凹槽11内设置有若干个穿透风 叶本体的反向通风孔13，风从叶片本体1的正面吹来时，作用于正向导风凹槽 12内，推动叶片本体1转动，而反向的阻力风在叶片本体1反面会移动至反向 导风凹槽11内，通过反向导风凹槽11内的反向通风孔13离开风叶本体1。

如图3所示，上述方案中，为了便于叶片本体1与风力发电机主轴的连接 增强叶片本体1的稳定性，所述的叶片本体1的内侧以一定间距设置有多个叶 片连接杆2，为了增强叶片连接杆2的强度，防止叶片连接杆2弯曲变形，叶片 连接杆2的横截面形状为翼型截面，通常根据叶片的高度设置叶片连接杆2的 数量，叶片连接杆2的间距通常为10cm～20cm，叶片连接杆2的两端分别与叶 片本体1的两端对应固定连接，在叶片连接杆2的一端设置有与转轴6连接的 连接件3，该连接件3契合面上设置有结合凸起31、结合凹槽32及供转轴穿过 的转轴半孔33，连接件3上设置有水平方向的装配孔34，两个叶片本体1上对 应的连接件3通过结合凸起31和结合凹槽32契合，水平方向的装配孔34正好 相对应，然后将转轴6从两个转轴半孔33拼合成的转轴孔中穿过，将连接件3 在转轴6上调整到预定的位置，通过螺栓将两个连接件3和转轴6锁紧。在此 方案中，叶片连接杆2与叶片本体1的连接部位设置有凸台，凸台的横向表面 与连接部位叶片本体1相垂直，这样可以进一步增强叶片连接杆2与叶片本体1 之间的连接强度。通过叶片连接杆2上的连接件3与转轴6的配合，可以增强 对叶片本体1的定位，防止在风力发电机发电过程中，叶片本体1的晃动，增 强风力发电机的稳定性，降低风力对叶片本体1、转轴6及发电机4的破坏作用， 延长风力发电机4的使用寿命。

上述方案中，为了便于反向阻力风能够快速进入反向导风凹槽11，并透过 反向通风孔13离开风叶本体，所述的反向导风凹槽11为圆弧形凹槽或L形凹 槽中的一种，为了使正向风力能够均匀作用与风叶本体的正面，所述的正向导 风凹槽12为圆角矩形凹槽。

上述方案中，为了正向风和反向风能够快速进入到相应的导风槽内，所述 的正向导风凹槽12和反向导风凹槽11的槽口处设置有弧形的导角14。

上述方案中，为了增强反向导风凹槽对反向阻力风的卸力作用，所述的反 向导风凹槽11与水平方向呈30°～60°角。

上述方案中，为了进一步增强反向透风孔对反向阻力风的卸力作用，所述 的反向通风孔13为长孔，反向通风孔13的中部宽度基本相同，反向通风孔13 的间距为1cm～15cm。

通过上述方案，设置反向导风凹槽与水平方向的倾斜角度，设置反向导风 凹槽的间距，设置反向通风孔13的形状及反向通风孔13的间距，可以最大程 度的发挥反向导风凹槽对反向阻力风的卸力作用，提高风力发电机4的发电效 率，减小因反向阻力风导致的叶片本体1的振动，提高风力发电机4的性能， 延长风力发电机4，特别是叶片本体1、转轴6和发电机4的使用寿命。

如图2和图3所示的一种应用上述的风力发电机旋转叶片的风力发电机， 其包括发电机4、基座5、转轴6和两个叶片本体1，所述的风力发电机旋转叶 片与转轴6固定连接，两个叶片本体1之间形成双螺旋配合，所述的转轴6与 基座5固定连接，叶片本体1的下端与基座5固定连接，转轴6的下端连接发 电机4。

如图3所示，上述方案中，为了便于叶片本体1与风力发电机主轴的连接， 增强叶片本体1的稳定性，所述的叶片本体1的内侧以一定间距设置有多个叶 片连接杆2，叶片连接杆2的两端分别与叶片本体1的两端对应固定连接，在叶 片连接杆2的一端设置有与转轴6连接的连接件3，该连接件3契合面上设置有 结合凸起31、结合凹槽32及供转轴穿过的转轴半孔33，连接件3上设置有水 平方向的装配孔34，两个叶片本体1上对应的连接件3通过结合凸起31和结合 凹槽32契合，并将转轴6从两个转轴半孔33拼合成的转轴6孔中穿过后，水 平方向的装配孔34正好相对应，通过螺栓将两个连接件3和转轴6锁紧。

上述方案中，为了便于转轴6与发电机4的连接，增强转轴6与发电机4 连接的稳定性，所述的转轴6与发电机4通过上法兰7连接，上法兰7设置在 发电机4的上方。

上述方案中，为了便于将风力发电机固定在支架或地面上，所述的发电机4 的下方设置有用于固定风力发电机的下法兰8。

本发明的风力发电机，将叶片设置为螺旋状，将传统风力机的叶片进行扭 曲处理，采用两片叶片，形成双螺旋结构的叶片，可以增大风力机的风能利用 系数，在风力机运行时，叶片上相对风向凹下的部分接受风力驱动风轮旋转， 凸起的部分则阻碍风轮旋转；采用这种扭转方式，一支叶片的上半部分与另一 支的下半部分总能同时处于受风的位置，因此无论来风的方向怎样变化都能保 证风力机受到同样的驱动力，特别是对于风力机在微风情况下的启动极为有利。 在叶片本体1的背面上以一定间距分布有多道与水平方向呈一定角度的反向导 风凹槽11，在叶片本体1的正面位于反向导风凹槽所在位置之间部位形成有多 道横向的正向导风凹槽12，在反向导风凹槽11内设置有若干个穿透风叶本体的 反向通风孔13，通过这种设置，正向风从叶片本体1的正面吹过时，风通过正 向导风槽的槽口处的导角14，短距离位移后进入到正向导风槽内，带动风叶本 体转动，而反向的阻力风，通过反向导风凹槽的槽口处的导角14，短距离位移 后进入到反向导风凹槽内，通过反向通风孔13能够快速离开叶片本体1，以减 少阻力风在叶片凸面的运行轨迹，缩短阻力风在叶片凸面停留的时间进而增大 风力机的风能利用系数，因为正向风主要集中在正向导风槽内，因此，反向阻 力风通过反向通风孔13时阻力很小。本发明的风力发电机的叶片本体1采用这 种螺旋扭转和反向卸风方式，一支叶片的上半部分与另一支的下半部分总能同 时处于受风的位置，阻力风则通过反向导风凹槽内的反向透风孔离开叶片表面， 因此无论来风的方向怎样变化都能保证风力机受到同样的驱动力，这样就提高 了风叶本体的稳定性，在很大程度上消除了风叶本体的晃动，能够有效防止叶 片本体1和发电机4的损坏，提高风力发电机的发电效率的同时，延长了风力 发电机的使用寿命。

以上实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有 关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各 种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应 该归入本发明的专利保护范围。