一种尾部结构可调的风电叶片的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种尾部结构可调的风电叶片，包括叶片主体和叶片尾部；其特征在于：所述叶片尾部包括内转轴、内叶片、外转轴、外叶片，所述内叶片和外叶片可以分别绕内转轴和外转轴旋转，通过两个内叶片与两个外叶片两两之间的结构配合，可以构成3种具有不同气动性能的尾部结构，所述叶片主体在靠近叶片尾部的低曲率区域采用了平面化处理，以便外叶片旋转后可以与其完全贴合。本发明提供的一种尾部结构可调的风电叶片可以根据不同季节风能利用的特点，对叶片结构作出分阶段地调整，更好地满足不同时期内对叶片扫掠面积、阻力特性、结构强度的要求，从而更加有效地捕捉风能，提高风能的利用效率。
【专利说明】
一种尾部结构可调的风电叶片
技术领域
[0001]本发明涉及一种风电叶片，具体涉及一种尾部结构可调的风电叶片。
【背景技术】
[0002]风能作为一种可再生能源，在煤、石油和天然气等非可再生能源日益耗竭以及全世界对可持续发展要求的情况下，正越来越来受到世界各国的关注。在风电技术中，风力发电机组的叶片作为捕获风能最直接的部件，具有重要的作用。叶片的直径、弦长、各截面翼型选择、纵向的扭角分布等都会影响到叶片的气动性能，进而影响风机的功率输出。叶片设计过程中，还要考虑结构的强度。实际叶片通常兼顾了叶片的气动性能和结构强度，是二者妥协的产物。风能具有风速和风向多变的特性，尤其具有很强的随季节的波动性，对于一种固定的叶片结构，只能选择在风能利用过程中平均意义上的较优结构参数，而无法根据不同时期风能的特点作出改变。
【发明内容】
[0003]为解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种尾部结构可调的风电叶片，能够根据不同季节风能的特点调整叶片结构，更好地满足不同风能利用的时期内对叶片强度和气动性能的要求
[0004]为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0005]—种尾部结构可调的风电叶片，包括叶片主体I和叶片尾部;其特征在于:所述叶片尾部包括内转轴a2、内叶片a3、外叶片a4、外叶片b5、内叶片b6、内转轴b7、外转轴a8、外转轴b9，所述内叶片a3、内叶片b6、外叶片a4、外叶片b5可以分别绕内转轴a2、内转轴b7、外转轴a8、外转轴b9旋转，通过内叶片a3与内叶片b6、外叶片a4与外叶片b5两两之间的结构配合，构成3种具有不同气动性能的尾部结构，所述叶片主体I在靠近叶片尾部的低曲率区域采用了平面化处理，以便外叶片a4、外叶片b5旋转后可以与其完全贴合。
[0006]所述内叶片a3与内叶片b6结构相同，其截面形状均为底角为7.5°的等腰三角形，所述外叶片a4与外叶片b5结构相同，二者贴合时其共同体的截面形状为底角为底角75°的等腰三角形，内叶片a3、内叶片b6、外叶片a4和外叶片b5均贴合时，构成截面形状为底角82.5°的等腰三角形。
[0007]所述内转轴a2和外转轴a8在沿叶片长度方向的一条直线上，二者的旋转是独立的，内转轴a2位于中间，与内叶片a3联接，外转轴a8位于两侧，与外叶片a4联接;所述内转轴b7和外转轴b9在沿叶片长度方向的一条直线上，二者的旋转是独立的，内转轴b7位于中间，与内叶片b6联接，外转轴a9位于两侧，与外叶片b5联接;所述内转轴a2与内转轴b7的转动是同步的，外转轴a8与外转轴b9的转动是同步的。
[0008]和现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0009]本发明提供的一种尾部结构可调的风电叶片，可以通过控制尾部叶片的转动和配合，构成3种具有不同气动性能的尾部结构。由于风能具有季节性波动的特点，在叶片运行期间，本发明提供的一种尾部结构可调的风电叶片可以根据不同季节风能利用的特点，对叶片结构作出分阶段地调整，更好地满足不同时期内对叶片扫掠面积、阻力特性、结构强度的要求，从而更加有效地捕捉风能，提高风能利用效率。此外，本发明在叶片尾部的低曲率区域采用平面化处理，使得旋转叶片可以与其完全贴合，增强了结构的可靠性，并且叶片整体结构的影响较小。
【附图说明】
[0010]图1a为内叶片a3、内叶片b6、外叶片a4和外叶片b5均闭合时叶片的断面图。
[0011 ]图1b为外叶片a4和外叶片b5打开时叶片的断面图。
[0012]图1c为内叶片a3、内叶片b6、外叶片a4和外叶片b5均打开时叶片的断面图。
[0013]图2a为内叶片a3、内叶片b6、外叶片a4和外叶片b5均闭合时叶片整体的结构图，图中采用了重合断面图。
[0014]图2b为图2a的局部放大图1。
[0015]图3a为为外叶片a4和外叶片b5打开时叶片整体的结构图，图中采用了重合断面图。
[0016]图3b为图3a的局部放大图Π。
[0017]图4a为内叶片a3、内叶片b6、外叶片a4和外叶片b5均打开时叶片整体的结构图，图中采用了重合断面图。
[0018]图4b为图4a的局部放大图1。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0020]如图la、图2a和图2b所示，本发明一种尾部结构可调的风电叶片，包括叶片主体1、内转轴a2、内叶片a3、外叶片a4、外叶片b5、内叶片b6、内转轴b7、外转轴a8、外转轴b9。所述内叶片a3、内叶片b6、外叶片a4、外叶片b5可以分别绕内转轴a2、内转轴b7、外转轴a8、外转轴b9旋转，通过内叶片a3与内叶片b6、外叶片a4与外叶片b5两两之间的结构配合，构成3种具有不同气动性能的尾部结构，图la、图1b和图1c给出了这3种尾部结构的断面图。从图lb、图3a和图3b中可以看出，随着外叶片a4和外叶片b5的打开，叶片的尾部的边缘变厚、扫掠面积变小、刚度增加，适合平均风速较高的时期；而在外叶片a4和外叶片b5打开的基础上，随着内叶片a3和外叶片a4的打开，如图1c、图4a和图4b所示，上述变化趋势进一步延续，这种结构适合风速更高的时期。相比与固定叶片，该结构能够根据，不同时期内风能的特点，对叶片的结构和截面形状作出相应的调整，因而可以更好地捕捉风能。
[0021]如图la、图1b和图1c所示，叶片主体I在靠近叶片尾部的低曲率区域采用了平面化处理，以便外叶片a4、外叶片b5旋转后可以与其完全贴合。增强了结构的可靠性，降低气流通过的阻力。
[0022]作为本发明的优选实施方式，如图1a、图1b和图1c所示，所述内叶片a3与内叶片b6结构相同，其截面形状均为底角为7.5°的等腰三角形，所述外叶片a4与外叶片b5结构相同，二者贴合时其共同体的截面形状为底角为底角75°的等腰三角形，内叶片a3、内叶片b6、夕卜叶片a4和外叶片b5均贴合时，构成截面形状为底角82.5°的等腰三角形。这种尾部叶片结构在闭合时可以模拟叶片原有的轮廓，而在内叶片a3、内叶片b6、外叶片a4、外叶片b5打开或者部分打开时，避免引起气流通过时阻力的骤然增大。
[0023 ]作为本发明的优选实施方式，如图2a、图2b、图3a、图3b、图4a、图4b所示，所述内转轴a2和外转轴a8在沿叶片长度方向的一条直线上，二者的旋转是独立的，内转轴a2位于中间，与内叶片a3联接，外转轴a8位于两侧，与外叶片a4联接;所述内转轴b7和外转轴b9的相对位置和作用关系与内转轴a2和外转轴a8相同，二者在沿叶片长度方向的一条直线上，其旋转是相互独立的，内转轴b7位于中间，与内叶片b6联接，外转轴a9位于两侧，与外叶片b5联接。值得指出的是，可旋转的叶片的命名“内” “外”表示叶片尾部的两层可旋转叶片间的包覆关系，而转轴的命名“内” “外”表示转轴位于叶片长度方向上的中间与两侧的相对位置关系。
[0024]图2a、图3a和图4a采用了重合断面图，显示了叶片的实际形状，叶片尾部背面和正面(观察面)的结构原理是相同的，故图2a、图3a和图4a中展示了正面的结构图，位于背面的内转轴b7和外转轴b9以同一位置的括号标示。断面剖切的位置是内转轴a2和内转轴b7的区域，图2a、图3a和图4a中显示了内叶片a3与内转轴a2、内叶片b6与内转轴b7联接的示意图，而位于两侧的外转轴a8与外叶片a4、外转轴b9与外叶片b5的联接方式与图2a、图3a和图4a中展示联接方式相同。
[0025]所述内转轴a2与内转轴b7的转动是同步的，外转轴a8与外转轴b9的转动是同步的，进而其各自联接的内叶片a3与内叶片b6的转动同步，外叶片a4与外叶片b5的转动同步，这样才能获得稳定的叶片尾部结构，达到如图2b、图3b、图4b所示的改变叶片扫掠面积的目的。
【主权项】
1.一种尾部结构可调的风电叶片，包括叶片主体(I)和叶片尾部；其特征在于:所述叶片尾部包括内转轴a(2)、内叶片a(3)、外叶片a(4)、外叶片b(5)、内叶片b(6)、内转轴b(7)、外转轴a(8)、外转轴b(9)，所述内叶片a(3)、内叶片b(6)、外叶片a(4)、外叶片b(5)可以分别绕内转轴a(2)、内转轴b(7)、外转轴a(8)、外转轴b(9)旋转，通过内叶片a(3)与内叶片b(6)、外叶片a(4)与外叶片b(5)两两之间的结构配合，构成3种具有不同气动性能的尾部结构，所述叶片主体(I)在靠近叶片尾部的低曲率区域采用了平面化处理，以便外叶片a(4)、外叶片b(5)旋转后可以与其完全贴合。2.根据权利要求1所述的一种尾部结构可调的风电叶片，其特征在于:所述内叶片a(3)与内叶片b(6)结构相同，其截面形状均为底角为7.5°的等腰三角形，所述外叶片a(4)与外叶片b(5)结构相同，二者贴合时其共同体的截面形状为底角为底角75°的等腰三角形，内叶片3(3)、内叶片13(6)、外叶片&(4)和外叶片13(5)均贴合时，构成截面形状为底角82.5°的等腰三角形。3.根据权利要求1所述的一种尾部结构可调的风电叶片，其特征在于:所述内转轴a(2)和外转轴a(8)在沿叶片长度方向的一条直线上，二者的旋转是独立的，内转轴a(2)位于中间，与内叶片a(3)联接，外转轴a(8)位于两侧，与外叶片a(4)联接;所述内转轴b(7)和外转轴b(9)在沿叶片长度方向的一条直线上，二者的旋转是独立的，内转轴b(7)位于中间，与内叶片b(6)联接，外转轴a(9)位于两侧，与外叶片b(5)联接;所述内转轴a(2)与内转轴b(7)的转动是同步的，外转轴a (8)与外转轴b (9)的转动是同步的。
【文档编号】F03D1/06GK106089570SQ201610652711
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年8月10日 公开号201610652711.6, CN 106089570 A, CN 106089570A, CN 201610652711, CN-A-106089570, CN106089570 A, CN106089570A, CN201610652711, CN201610652711.6
【发明人】孔伟佳, 吴东垠
【申请人】西安交通大学