風力發(fā)電機的葉片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種風力發(fā)電機的葉片，包括前緣部、上表面、后緣部、葉根部、葉尖部和下表面，前緣部和葉尖部為圓弧弧面，上表面為曲面，葉根部為一圓弧弧面或者葉輪的圓心，后緣部為圓弧，下表面為曲面或者平面。本發(fā)明的葉片的前緣部和葉尖部為圓弧弧面，可以減少往葉輪旋轉(zhuǎn)方向所遇的阻力；上表面為曲面，能加大葉片上表面風的壓力；葉片的后緣部的圓弧能減少尾流干擾；下表面為曲面或平面，能較少葉片的下表面風的壓力。本發(fā)明整體形成一種高效能水平軸升力型風力發(fā)電機葉片。
【專利說明】風力發(fā)電機的葉片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于風力發(fā)電機的葉片【技術(shù)領(lǐng)域】，具體來說，本發(fā)明涉及一種水平軸風力發(fā)電機的葉片。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，風力發(fā)電機可以分為水平軸風力發(fā)電機和垂直軸風力發(fā)電機。水平軸風力發(fā)電機的葉片翼型多采用航空翼型，以航空翼型為主的升力型葉片。在旋轉(zhuǎn)的過程中，其相對的線速度從根部到葉尖部分為依次加大的。為了追求更高的升力系數(shù)，葉片被做成根部尺寸大、尖部尺寸小。但這樣造成的缺陷是輸出的力矩較小，風能利用率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種水平軸風力發(fā)電機的葉片，能夠更好地對來流風速進行處理，獲得的輸出力矩大，風能利用率高。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種風力發(fā)電機的葉片，包括前緣部、上表面、后緣部、葉根部、葉尖部和下表面，所述前緣部為圓弧弧面或者弧線，所述葉尖部為圓弧弧面，所述上表面為曲面，所述葉根部為一圓弧弧面或者葉輪的圓心，所述后緣部為圓弧，所述下表面為曲面或者平面。
[0005]可選地，所述前緣部的上前緣線和/或下前緣線是以所述葉輪的圓周的半徑1/2R處為圓心，從所述葉輪的圓周到所述葉根部所得的半圓圓弧或者劣弧。
[0006]可選地，所述葉尖部的圓弧弧面的半徑為所述葉輪的圓周的半徑，所述葉尖部的弧長在180度以內(nèi)，所述葉尖部的圓弧弧面與所述前緣部的圓弧弧面或者弧線是相結(jié)合的。
[0007]可選地，所述上表面是由以所述葉輪的圓心作為參照點的多條橫向圓弧弧線以及多條縱向圓弧弧線掃描而成的；
[0008]其中，所述橫向圓弧弧線是以所述葉輪的圓心或者圓心線的上端點為圓心，在所述上前緣線和所述后緣部之間作的多條密集的橫向圓弧弧線；
[0009]所述縱向圓弧弧線是由所述葉尖部的葉尖部上弧線到所述葉輪的圓心或者所述圓心線之間作的多條密集的縱向圓弧弧線。
[0010]可選地，所述葉根部為圓弧弧面或者所述葉輪的中心部，所述葉根部的圓弧弧面位置是選擇以所述葉輪的圓心為參照點作所述葉片的所述前緣部與所述后緣部之間的橫向圓弧弧線為切割線，切除從所述切割線到所述葉輪的圓心的實體，剩余的實體為葉片，得到從所述切割線到所述葉片的下表面之間的弧面即為所述葉根部，所述葉根部與所述葉輪的輪轂相連。
[0011]可選地，若所述下表面為曲面，則所述曲面分別是由含有橫向圓弧弧線和縱向圓弧弧線交織掃描而形成的；以所述葉輪的圓心為參照點，所述橫向圓弧弧線是以所述葉輪的圓心為圓心，在所述下前緣線和所述后緣部之間作的多條密集的橫向圓弧弧線，所述縱向圓弧弧線是由所述葉尖部的葉尖部下弧線到所述葉輪的圓心或者所述圓心線之間作的多條密集的縱向圓弧弧線。
[0012]可選地，所述后緣部為所述葉片的所述上表面和所述下表面相交的結(jié)合部，所述后緣部為半圓圓弧或者劣弧，其弧長和所述前緣部相等。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0014]本發(fā)明的葉片的前緣部和葉尖部為圓弧弧面，可以減少往葉輪旋轉(zhuǎn)方向所遇到的阻力；上表面采用曲面結(jié)構(gòu)，能加大葉片上表面風的壓力，可以更好地對來流風速進行整流處理；葉片的后緣部的圓弧能減少尾流干擾；下表面為曲面或平面，能較少葉片的下表面風的壓力。
[0015]綜上所述，本發(fā)明整體形成一種高效能水平軸升力型風力發(fā)電機葉片，其啟動風速低，獲得的輸出力矩大，風能利用效率高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中:
[0017]圖1為本發(fā)明一個實施例的風力發(fā)電機的葉片的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為圖1所示實施例的風力發(fā)電機的葉片的上表面局部掃描弧線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明另一個實施例的風力發(fā)電機的葉片的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為圖3所示·實施例的風力發(fā)電機的葉片的上表面局部掃描弧線結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明再一個實施例的風力發(fā)電機的葉片的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖標記說明:
[0023]I前緣部
[0024]2上前緣線
[0025]3下前緣線
[0026]4后緣部
[0027]5上表面
[0028]6葉尖部
[0029]7葉尖部上弧線
[0030]8葉尖部下弧線
[0031]9葉片的最大厚度
[0032]10葉輪的圓心
[0033]12后緣線端點
[0034]13上前緣線端點
[0035]14 葉片厚度的下端點
[0036]15~17縱向圓弧第一~第三端點
[0037]18~25橫向圓弧第一~第八端點
[0038]10’ 圓心線的上端點
[0039]26~28縱向圓弧第四~第六端點
[0040]29圓心線的下端點【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護范圍。
[0042]圖1為本發(fā)明一個實施例的風力發(fā)電機的葉片的立體結(jié)構(gòu)示意圖。需要注意的是，這個以及后續(xù)其他的附圖均僅作為示例，其并非是按照等比例的條件繪制的，并且不應(yīng)該以此作為對本發(fā)明實際要求的保護范圍構(gòu)成限制。如圖1所示，該葉片主要是由前緣部
1、后緣部4、上表面5、下表面(未圖示)、葉尖部6和葉根部構(gòu)成。其中，前緣部I為圓弧弧面(某些情形下也可以為弧線)，其是從葉輪的圓心10到葉片的最大厚度9位置處沿上前緣線2和下前緣線3掃描而成的弧面。該上前緣線2和/或該下前緣線3可以是以葉輪的圓周的半徑1/2R處為圓心，從葉輪的圓周到葉根部所得的半圓圓弧或者劣弧。于是，前緣部I的圓弧弧面的半徑也可以是葉輪的圓周的半徑1/2R，這樣的尺寸可以減少往葉輪旋轉(zhuǎn)方向所遇到的風的阻力。該后緣部4為葉片的上表面5和下表面相交的結(jié)合部，后緣部4可以為半圓圓弧或者劣弧，其弧長和前緣部I相等，主要是減少葉片阻力與尾流干擾。葉根部可以為一圓弧弧面(圖3、圖4)或者即為葉輪的圓心10 (圖1、圖2)。
[0043]葉片的葉尖部6為圓弧弧面，其圓弧弧面的半徑為葉輪的圓周的半徑，葉尖部6的圓弧長度在180度以內(nèi)，不能大于180度。葉尖部6的圓弧弧面是由后緣線端點12沿著葉尖部上弧線7和葉尖部下弧線8到葉片的前緣部I從小到大掃描而成。葉尖部6的圓弧弧面與前緣部I的圓弧弧面(或者弧線)是相結(jié)合的，兩者的結(jié)合線為葉片的最大厚度9。葉片的最大厚度9必須大于等于葉片的上前緣線端點13 (也可以認為是葉片厚度的上端點)與葉片的后緣線端點12之間的高度。葉片的葉尖部上弧線7決定著葉片的上表面5的來流攻角，葉尖部6的圓弧弧面主要起到改善葉尖氣流更好的流出。
[0044]葉片的上表面5為曲面，其是由以葉輪的圓心10作為參照點的多條橫向圓弧弧線(或曲線)以及多條縱向圓弧弧線(或曲線)掃描而成的。其中，橫向圓弧弧線可以是以葉輪的圓心10 (或者圖4所示的圓心線的上端點10’)為圓心,在葉片的上前緣線2與后緣部4之間作的多條密集的橫向圓弧弧線。葉尖部上弧線7也是一橫向圓弧弧線。而縱向圓弧弧線可以是由葉尖部6的葉尖部上弧線7到葉輪的圓心10 (或者圖4所示的圓心線)之間作的多條密集的縱向圓弧弧線。上前緣線2和后緣部4都為縱向圓弧弧線。
[0045]圖2為圖1所示實施例的風力發(fā)電機的葉片的上表面局部掃描弧線結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，以葉輪的圓心10為參照點，從葉輪的圓心10起至后緣線的端點12、上前緣線端點13、縱向圓弧第一端點15、縱向圓弧第二端點16和縱向圓弧第三端點17分別所作的圓弧弧線，都是前述的縱向圓弧弧線。類似地，以葉輪的圓心10為參照點，從橫向圓弧第一端點18起至橫向圓弧第二端點19、從橫向圓弧第三端點20起至橫向圓弧第四端點21、從橫向圓弧第五端點22起至橫向圓弧第六端點23以及從橫向圓弧第七端點24起至橫向圓弧第八端點25分別所作的圓弧弧線，都是前述的橫向圓弧弧線。
[0046]另外，葉片的下表面(未圖示)可以為曲面或者平面。若下表面為曲面，則該曲面可以分別是由以葉輪的圓心10作為參照點的橫向圓弧弧線和縱向圓弧弧線交織掃描而形成的。以葉輪的圓心10為參照點，橫向圓弧弧線是以葉輪的圓心10為圓心，在葉片的下前緣線3和后緣部4之間作的多條密集的橫向圓弧弧線，葉尖部下弧線8也為一橫向圓弧弧線。而縱向圓弧弧線是由葉尖部6的葉尖部下弧線8到葉輪的圓心10 (或者圖4所示的圓心線)之間作的多條密集的縱向圓弧弧線。即下前緣線3和后緣部4之間為縱向圓弧弧線。經(jīng)前述橫向圓弧弧線和縱向圓弧弧線掃描而成的葉片的下表面，風的壓力比較小，有利于風輪在上表面5處風的壓力下驅(qū)動風輪旋轉(zhuǎn)。
[0047]因此，以橫向圓弧弧線(或曲線)和縱向圓弧弧線(或曲線)掃描形成的葉片上表面，可以使葉片獲得更多來流風速的壓力，同時能使風更好地加在風輪圓周的軌跡上，增加圓周旋轉(zhuǎn)力量，提高升力系數(shù)。
[0048]在本發(fā)明中，葉片的葉根部除了為葉輪的中心部(葉輪的圓心)之外，其也可以為一圓弧弧面。圖3為本發(fā)明另一個實施例的風力發(fā)電機的葉片的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3所示實施例的風力發(fā)電機的葉片的上表面局部掃描弧線結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內(nèi)容，其中采用相同的標號來表示相同或近似的元件，并且選擇性地省略了相同技術(shù)內(nèi)容的說明?？梢姡c圖1和圖2所示實施例之間的區(qū)別是，葉輪的中心由葉片的圓心10變?yōu)閳A心線(從上端點10’至下端點29)。這樣增加了葉輪中心部的上表面的面積，可以使葉片獲得更多來流風速的壓力。
[0049]請結(jié)合圖3和圖4 一起來理解，葉根部的圓弧弧面位置可以是選擇以葉輪的圓心10為參照點在上表面5作葉片的前緣部I與后緣部4之間的橫向圓弧弧線，選擇一條為切割線，切除從這條切割線到葉輪的圓心10的實體部分，剩余的實體部分為需要的葉片，得至IJ從切割線到葉片的下表面之間的弧面即為葉根部，葉根部與葉輪的輪轂相連。
[0050]例如，選擇從橫向圓弧第七端點24起至橫向圓弧第八端點25所作的圓弧弧線為切割線，則從該圓弧弧線到葉輪的圓心10為切除部位，該圓弧弧線到葉片的下表面之間的弧面就是葉片的葉根部，剩下的實體部分就是所需的葉片。葉根部安裝連接在葉輪的輪轂上。無論選擇什么樣的位置作為葉根部，葉片的葉尖部都是寬長的，而葉根部都是短窄的。葉片從葉尖部到葉根部是由寬長逐漸到短窄，可以使葉片獲得受到更多的力矩，風輪的起動風速小。
[0051]圖5為本發(fā)明再一個實施例的風力發(fā)電機的葉片的立體結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內(nèi)容，其中采用相同的標號來表示相同或近似的元件，并且選擇性地省略了相同技術(shù)內(nèi)容的說明。如圖5所示，葉片的前緣部由上表面5和下表面相結(jié)合的弧線構(gòu)成，也就等同于上前緣線2。葉片的上前緣線2和后緣部4的圓弧弧線的半徑為葉輪的圓周的半徑1/2R。以圓心線的上端點10’為圓心，在上前緣線端點13到后緣線端點12之間作一向上的曲線(葉尖部上弧線7)和一向下的曲線(葉尖部下弧線8)。該葉尖部上弧線7的曲線弧度必須低于上前緣線2 ;該葉尖部下弧線8的曲線弧度必須高于后緣部4。這樣，葉片的前緣部分和葉尖部分的阻力就會很小，增加風輪的旋轉(zhuǎn)力。
[0052]另外，葉片的上表面5則由葉尖部的葉尖部上弧線7到葉輪的中心線(圓心線)的橫向圓弧曲線以及上前緣線2、后緣部4之間由縱向圓弧曲線掃描而成。葉片的下表面則由葉尖部下弧線8到葉輪的中心線(圓心線)沿著上前緣線2和后緣部4掃描而成。這樣，在葉輪上表面增加來流風的壓力同時減小下表面的壓力，使風輪的效率大大提高。
[0053]綜上所述，本發(fā)明的葉片的前緣部和葉尖部采用圓弧弧面，可以減少往葉輪旋轉(zhuǎn)方向所遇到的阻力；上表面采用曲面結(jié)構(gòu)，能加大葉片上表面風的壓力，可以更好地對來流風速進行整流處理；葉片的后緣部的圓弧能減少尾流干擾；下表面為曲面或平面，能較少葉片的下表面風的壓力。
[0054]本發(fā)明整體形成一種高效能水平軸升力型風力發(fā)電機葉片，其啟動風速低，獲得的輸出力矩大，風能利用效率高。
[0055]本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種風力發(fā)電機的葉片，包括前緣部(I)、上表面(5)、后緣部(4)、葉根部、葉尖部(6)和下表面，其特征在于，所述前緣部(I)為圓弧弧面或者弧線，所述葉尖部(6)為圓弧弧面，所述上表面(5)為曲面，所述葉根部為一圓弧弧面或者葉輪的圓心(10)，所述后緣部(4)為圓弧，所述下表面為曲面或者平面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風力發(fā)電機的葉片，其特征在于，所述前緣部(I)的上前緣線(2)和/或下前緣線(3)是以所述葉輪的圓周的半徑1/2R處為圓心，從所述葉輪的圓周到所述葉根部所得的半圓圓弧或者劣弧。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的風力發(fā)電機的葉片，其特征在于，所述葉尖部(6)的圓弧弧面的半徑為所述葉輪的圓周的半徑，所述葉尖部(6)的弧長在180度以內(nèi)，所述葉尖部(6)的圓弧弧面與所述前緣部(I)的圓弧弧面或者弧線是相結(jié)合的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的風力發(fā)電機的葉片，其特征在于，所述上表面(5)是由以所述葉輪的圓心(10)作為參照點的多條橫向圓弧弧線以及多條縱向圓弧弧線掃描而成的； 其中，所述橫向圓弧弧線是以所述葉輪的圓心(10)或者圓心線的上端點(10’)為圓心，在所述上前緣線(2)和所述后緣部(4)之間作的多條密集的橫向圓弧弧線； 所述縱向圓弧弧線是由所述葉尖部(6)的葉尖部上弧線(7)到所述葉輪的圓心(10)或者所述圓心線之間作的多條密集的縱向圓弧弧線。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風力發(fā)電機的葉片，其特征在于，所述葉根部為圓弧弧面或者所述葉輪的中心部，所述葉根部的圓弧弧面位置是選擇以所述葉輪的圓心(10)為參照點作所述葉片的所述前緣部(I)與所述后緣部(4)之間的橫向圓弧弧線為切割線，切除從所述切割線到所述葉輪的圓心(10)的實體，剩余的實體為葉片，得到從所述切割線到所述葉片的下表面之間的弧面即為所述葉根部。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的風力發(fā)電機的葉片，其特征在于，若所述下表面為曲面，則所述曲面分別是由含有橫向圓弧弧線和縱向圓弧弧線交織掃描而形成的；以所述葉輪的圓心(10)為參照點，所述橫向圓弧弧線是以所述葉輪的圓心(10)為圓心，在所述下前緣線(3)和所述后緣部(4)之間作的多條密集的橫向圓弧弧線，所述縱向圓弧弧線是由所述葉尖部(6)的葉尖部下弧線(8)到所述葉輪的圓心(10)或者所述圓心線之間作的多條密集的縱向圓弧弧線。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的風力發(fā)電機的葉片，其特征在于，所述后緣部(4)為所述葉片的所述上表面(5)和所述下表面相交的結(jié)合部，所述后緣部(4)為半圓圓弧或者劣弧，其弧長和所述前緣部(I)相等。
【文檔編號】F03D1/06GK103670911SQ201410011088
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2014年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月9日
【發(fā)明者】李迎 申請人:李迎