[发明专利]带有叶尖小翼的水平轴风力机

说明书

技术领域

本发明涉及风力发电设备，特别是一种带有叶尖小翼的水平轴风力机。更具体的讲是涉及一种具有自动失速调节功能，且能够改善风力机风轮气动特性、结构动态特性、叶片表面动载荷分布、叶尖涡脱落频率及降低风轮辐射噪声的水平轴风力机叶尖小翼装置。

背景技术

风能作为一种清洁的可再生能源在未来的能源系统中将发挥重要作用。近十多年来，世界风力发电以年增长率30％左右高速发展。在我国，风力机技术研究也获得了较快的进展，先后研制了百千瓦级至兆瓦级的一系列大中型并网型风电机组，其中部分机组已实现商品化。

目前已经公开与发明相近的专利文献，如JP2004084590、CN1308594C、CN2270125Y、US4362469、US4093402A、US4003676A，在这些文献中小翼大多采用与风轮叶片相同的翼型，改变了风力机的尾迹流场的分布及叶尖的环量分布，减小了诱导阻力，提高风力机的效率，但文献中小翼由于采用的是翼型，所以结构较复杂、工序多、制作成本高、安装困难，

发明内容

本发明的目的在于针对现有风轮叶尖小翼的结构复杂、加工难度大，制作成本高、安装困难等技术不足，提供了一种带有叶尖小翼的水平轴风力机，该小翼能改善该发明中风力机风轮的失速特性、气动特性、结构动态特性、叶片表面动载荷分布及降低风轮辐射噪声的，使风力机节约能源，提高效率。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

本发明包括叶片2、轮毂3、机舱4、塔座5，风轮上叶片的叶尖处设置有小翼1，叶尖小翼1呈平板型并近似于三角形，斜边部分S呈梳子状；近似于三角形的叶尖小翼的斜边部分呈梳子状，其每个梳齿的纵向截面呈三角形；小翼曲线斜边S上的梳齿的齿顶角φ＝15°-90°，齿的高度H为前缘直边L长度的0.1-0.3倍，齿尖圆弧半径R为齿的高度H的0.06-0.2倍；所述的叶尖小翼1的安装面M与叶尖翼型断面重合，前缘直边L安装点位于叶尖翼型前缘点a处，后缘直边h沿翼弦c方向安装于后缘点b附近；安装面折边B长度为叶尖翼型弦长c的0.7-0.9倍，前缘直边L长度为安装面折边B长度的0.9-1.2倍，连接边E长度为前缘直边L为0.1-0.25倍，后张角β＝35°-55°，后缘直边h长度为连接边E长度的0.9-1.2倍；所述的叶尖齿型小翼1的材料为平板型木材或玻璃钢或强化铝板。

本发明的优点是在不对原有风力机结构参数进行改动的前提下，通过在风力机叶尖处简单安装平板形齿型小翼来改善风力机的综合性能。本发明中的叶尖齿型小翼由于气动力的作用及特殊齿形下，在满足以上功能基础上还使该发明的风力机具有自动失速调节功能、改善了风力机的结构动态特性，改变风轮工作时的动频曲线走向，使其有脱离转速共振区的趋势、改善了叶片表面动载荷分布和叶尖脱落频率、降低了风轮辐射噪声。并且本发明中的叶尖齿型小翼采用平板型结构，结构简单、工艺流程短、工序少、制作成本低、安装简便。

附图说明

图1为本发明的水平轴风力机整体结构示意图

图2为本发明齿型小翼的结构示意图

图3为本发明叶尖齿型小翼的安装部位示意图

图4为本发明叶尖齿型小翼安装A-A剖面示意图

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述

附图1～4中的标号分别表示：1-齿型小翼、2-风力机叶片、3-轮毂、4-机舱、5-塔架、6-叶片吸力面、7-叶片压力面、I-来流方向、II-风力机旋转方向、B-安装面折边、L-前缘直边、h-后缘直边、E-连接边、H-齿高、φ-齿形斜边的顶角、S-齿型斜边、R-齿尖圆弧半径、M-安装面、I-为来流方向、B-安装面折边、L-前缘直边h-后缘直边、E-连接边、H-齿的高度、φ-齿顶角、a-翼型前缘点、b-翼型后缘点、c-叶尖翼型弦线、β-后张角。

本发明的整体结构如图1所示，主要由叶片2、轮毂3、机舱4、塔座5组成。其中机舱4中有齿轮传动装置、发电机、调整装置及其电气调向机构、电气控制设备、液压泵等。

本发明设计的小翼1安装在叶片2的叶尖部分，安装连接如图3所示。小翼结构如图2所示，材料可选用平板型木材或玻璃钢或强化铝板轻质材料制作。