[发明专利]一种风力机叶片、风力机叶轮和风力机

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用空气动力学原理和离心力的装置。具体为一种风力机叶片，具有该叶片的风力机叶轮和具有该叶轮的风力机。

背景技术

风力机是将风的动能转换成机械能的设备，目前对其最重要的应用之一是与发电机等设备一起构成风力发电机。风力发电机按其结构可分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机，水平轴风力发电机的风轮的轴与风向平行，垂直轴风力机风轮的旋转轴和叶片均竖直设置。风力发电机按其驱动力可分为以升力为驱动力的升力型风力发电机和以阻力为驱动力的阻力型风力发电机。其中垂直轴升力型风力发电机是目前风力发电设备中的主流，和水平轴风力发电机相比，垂直轴风力发电机具有没有对风装置、能量传递转换装置设置在地面便于维修和保养等优点。

垂直轴升力型风力发电机一般包括风轮、传动装置、调速装置、发电机和制动装置。风轮一般包括旋转轴1和通过连接杆2与旋转轴连接的叶片3，如图1和图2所示，叶片一般包括凸出的上表面和平缓的下表面。制动装置一般采用外力驱动刹车片或其他装置，使风力机在需要维修和养护时强制制动。但在遭遇大风的情况时，风轮转速急剧升高，此时风力机承受很高的载荷而容易引发安全事故，同时风力机输出的功率过大也会导致发电机烧坏。此时，需要使风力机紧急制动。而紧急制动往往会造成各部件机械振动加剧、刹车片磨损严重、齿轮断裂等问题。另外，机械制动装置一般结构复杂、部件较多，会增加整个风力机的自重，且如果机械制动系统设计不合理，会给系统的安全和维护带来诸多不便。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有的风力机制动装置在紧急制动时容易导致机械振动加剧、制动盘磨损严重、齿轮断裂等问题的缺点，提供一种可在风力机齿轮箱过载、遭遇大风等情况时降低叶片的升阻比，从而降低风轮的旋转速度实现安全紧急制动的风力机叶片。

本发明的风力机叶片，包括上表面和下表面，所述上表面包括固定部分和与所述固定部分铰接的活动部分，所述固定部分与所述活动部分均沿所述叶片的纵向延伸，所述活动部分与所述下表面之间通过弹性部件连接。

作为优选，所述活动部分在风轮旋转速度高于设定速度时旋转张开10°-50°。

作为优选，所述活动部分在风轮旋转速度高于设定速度时旋转张开20°-40°。

作为进一步的优选，所述活动部分在风轮旋转速度高于设定速度时旋转张开30°。

作为优选，所述活动部分位于所述上表面的中部。

作为进一步的优选，所述活动部分的宽度为所述上表面的宽度的1/4-1/2。

作为进一步的优选，所述活动部分的宽度为所述上表面的宽度的1/3。

作为优选，所述铰接点的位置与所述活动部分和所述弹性部件连接处的位置之间的距离为所述活动部分宽度的1/3-2/3。

作为优选，所述弹性部件为弹簧。

本发明还提供一种风力机叶轮，包括旋转轴、叶片和连接所述叶片的连接件，所述叶片为如上所述的叶片。

本发明还提供一种风力机，包括风轮、传动装置、调速装置、发电机和制动装置，所述风轮为如上所述的风轮。

本发明的风力机叶片、风力机叶轮和风力机和现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明的风力机叶片利用叶片上表面在遭遇大风时的形变降低升阻比，从而实现利用风能本身对风力机进行紧急刹车。由于本发明的风力机叶片是利用风能本身对风力机刹车，其刹车动作及时可靠。另外，这种方案结不需要利用额外的机械力，因而不需要利用额外的机械结构，其结构很简单，同时成本也很低。

附图说明

图1为现有的风轮的立体结构示意图；

图2为图1中的风轮的俯视图；

图3为叶片的受力示意图；

图4为本发明的风力机叶片的立体结构示意图；

图5为本发明的风力机叶片的横截面示意图。

1-旋转轴，2-连接杆3-叶片，4-前缘，5-后缘，6-上表面，7-下表面，8-活动部分，9-固定部分，10-弹性部件，11-铰接处。

具体实施方式