[发明专利]骨架型螺旋风能叶片及风能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及风能发电技术领域，特别是风能发电装置的螺旋风能叶片。本发明还涉及设有所述螺旋风能叶片的风能发电装置。

背景技术

随着我国经济的快速发展，电能需求大幅增长，由于供需之间的矛盾，许多地区在用电高峰甚至不得不采取限电措施，而增加电能供给是解决这一矛盾的根本途径。

在我国，电能主要来源于火电、水电和风电，另外有一部分来自核电，其中风电以其环保、成本低廉和不受地域限制等优点，越来越受到人们的重视。

目前，风力发电机大多采用传统风车结构，采用辐射叶片，即由旋转中心延伸出若干曲面叶片。这种风力发电机占据空间大，抗风能力差，且对材料强度有较高要求，加之自重大，难以高速旋转，风能效率低；也有小部分采用垂直轴风力发电机，垂直轴风力发电机一般分为两类：S型风轮和H型风轮，S型风轮低风速启动性能好，但风能效率低；H型风轮风能效率高，但低风速时不易启动。

针对风车式风力发电机和垂直轴风力发电机存在的不足，现有技术方案中出现了螺旋形风能发电装置。

如公开号为CN101526068A的发明专利申请公布说明书，公开了一种组合式螺旋叶轮风力发电系统，其螺旋叶轮是由若干叶轮垂直构件沿轴向组装，同时，每个叶轮垂直构件又是由若干叶轮水平构件沿螺旋叶轮径向拼接组合而成。

又如授权公告号为CN201474868U的实用新型专利公开的螺旋直轴型风力发电装置，其转轴的一侧与发电机的心轴相连，复数片螺旋叶片的一侧固定在转轴的表面，且叶片沿转轴呈螺旋环绕状，叶片的另一侧成型有用于挡风的挡风墙，在叶片承接风力时，挡风墙可以承受一定的风力，减少风力从叶片的周边漏出。

上述螺旋形风能发电装置采用螺旋形叶片代替原有风机叶片，让风吹过叶片产生两侧气压，从而使叶片绕中心轴转动；螺旋形叶片风能效率相对较高；叶片可采用高性能纤维复合材料或塑料或轻质金属等，减轻风机重量，低风速启动性能有所提高；此种风力发电机使用地域限制较小，易于推广。但存在以下不足：

其一，螺旋形风能叶片虽然可选用轻质材料，但低风速启动性能的提高依然有限，有进一步改进的空间。

其二，大多数螺旋叶片为组合结构，不仅加工成本高，且运输、安装、维护困难。

其三，由于需要在螺旋形风能叶片的中心处设置转轴，导致其重量较大，且结构复杂。

其四，叶片边缘挡风墙需要单独设置，使结构复杂化。

因此，如何进一步简化螺旋形风能叶片的结构，以提高其低风速启动性能，并克服存在的不足，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种骨架型螺旋风能叶片。该螺旋风能叶片结构简单、质量较轻，可显著提高低风速启动性能，且易于运输、安装、维护。

本发明的第二目的是提供一种设有所述螺旋风能叶片的风能发电装置。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种骨架型螺旋风能叶片，包括第一支架、第二支架和柔性片材，所述第一支架和第二支架形成双螺旋结构；所述柔性片材的一侧连接于所述第一支架，另一侧连接于所述第二支架，并沿所述第一支架和第二支架的走势形成螺旋形受风面。

优选地，进一步包括辅助支架，所述辅助支架支撑所述螺旋形受风面呈曲线型。

优选地，所述柔性片材包括若干单片，所述单片沿第一支架和第二支架的螺旋形走势依次连接。

优选地，所述第一支架和第二支架的外侧设有轴向布置的传力绳。

优选地，所述第一支架和第二支架为能够轴向伸缩的轻质弹性支架。

优选地，所述第一支架和第二支架在所述螺旋形受风面两侧形成挡风墙。

优选地，所述螺旋形受风面呈圆柱螺旋形或圆锥螺旋形。

优选地，所述螺旋形受风面呈螺距螺旋形或变螺距螺旋形。

优选地，所述柔性片材的材质为布料或膜料；所述第一支架和第二支架的材质为钢丝或碳纤维。

为实现上述第二目的，本发明提供一种风能发电装置，包括发电机以及与所述发电机传动连接的螺旋风能叶片，所述螺旋风能叶片为上述任一项所述的骨架型螺旋风能叶片，所述第一支架和第二支架的一端与所述发电机直接或间接连接。