一种可调节尾部翼型和扫掠面积的风电叶片的制作方法

本实用新型涉及风电叶片领域，具体涉及一种可调节尾部翼型和扫掠面积的风电叶片。

背景技术：

风能是一种应用日益广泛的清洁可再生能源，在我国能源消费所占比重逐年上升。风力发叶片在气流的作用下旋转并且带动发电机，风力发电机组的发电输出功率的公式如下所示：

式中，

P：风力发电机的输出功率；

C_p：风能利用系数；

ρ：空气密度；

A：叶片扫掠面积；

V：风速。

由该式可知，其他因素不变时风力发电机组的输出功率与叶片扫掠面积成正比。

自然界的风速往往经常变动，不利于风力发电机的稳定运行。当风速过大时，风力发电机不但不能多发电，反而需要紧急停机来防止叶片转速过快而损坏机组。为了拓宽风力发电机的适应风速范围，需要对风力发电机叶片进行进一步改造。

技术实现要素：

为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可调节尾部翼型和扫掠面积的风电叶片，采用尾部中空可折叠的活动叶片，可以根据风速切换叶片的翼型和扫掠面积，并且满足叶片轻量化的要求。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种可调节尾部翼型和扫掠面积的风电叶片，包括叶片主体1，位于叶片主体1尾部的活动叶片a5、活动叶片b6，铰接叶片主体1和活动叶片a5的转轴a4、铰接叶片主体1和活动叶片b6的转轴b7，其特征在于：所述活动叶片a5、活动叶片b6的截面形状均为直角梯形，当活动叶片a5和活动叶片b6分别绕着转轴a4和转轴b7旋合时，活动叶片a5和活动叶片b6同一截面上直角梯形的斜腰可以贴合在一起，构成三角形中空结构，并与叶片主体1构成近似的流线形截面，叶片主体1为中空结构，其截面为削去尾部的封闭流线形，叶片主体1靠近尾部的区域设置有平面凹槽a3和平面凹槽b8，当活动叶片a5和活动叶片b6分别绕着转轴a4和转轴b7张开时，活动叶片a5和活动叶片b6能够分别与平面凹槽a3和平面凹槽b8贴合，叶片主体1与平面凹槽a3之间设置过渡结构a2，叶片主体1与平面凹槽b8之间设置过渡结构b9，过渡结构a2和过渡结构b9的作用是避免叶片主体1的结构急剧变化而引起应力集中。

和现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型一种可调节尾部翼型和扫掠面积的风电叶片，尾部采用两个可折叠的活动叶片，两个活动叶片的截面形状均为直角梯形。当两个活动叶片旋合时，其内部形成截面为三角形的中空结构，并且整体上与叶片主体形成截面为近似流线形的结构，气流经过时的阻力较低。叶片主体本身也为中空结构。这样的构造使风电叶片能够在实现扫掠面积和尾部翼型可调的同时，满足叶片轻量化的要求。

2、叶片主体上设置了凹槽，使得活动叶片向两侧张开时能够与叶片主体很好地贴合，从而降低气流经过时的阻力。叶片主体与凹槽之间设置了过渡结构，避免了叶片主体结构的急剧变化而引起应力集中。活动叶片的截面形状为直角梯形，其直角腰与转轴铰接，同样避免了活动叶片旋转时可能产生的应力集中。

附图说明

图1为两个活动叶片旋合时叶片截面的示意图。

图2为两个活动叶片旋合时叶片整体结构的示意图。

图3为两个活动叶片张开时叶片截面的示意图。

图4为两个活动叶片张开时叶片整体结构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1和图3所示，本实用新型一种可调节尾部翼型和扫掠面积的风电叶片，包括叶片主体1，位于叶片主体1尾部的活动叶片a5、活动叶片b6，以及铰接叶片主体1和活动叶片a5的转轴a4、铰接叶片主体1和活动叶片b6的转轴b7。叶片主体1靠近尾部的区域设置有平面凹槽a3和平面凹槽b8，叶片主体1与平面凹槽a3之间设置过渡结构a2，叶片主体1与平面凹槽b8之间设置过渡结构b9。

如图1所示，活动叶片a5、活动叶片b6的截面形状均为直角梯形，当活动叶片a5和活动叶片b6分别绕着转轴a4和转轴b7旋合时，活动叶片a5和活动叶片b6同一截面上直角梯形的斜腰可以贴合在一起，构成三角形中空结构，并与叶片主体1构成近似的流线形截面。近似流线形的截面形状可以降低气流经过时的阻力。图2为活动叶片旋合时叶片整体结构的示意图。从图1和图2可以看到，当活动叶片a5、活动叶片b6旋合时，叶片的扫掠面积较大，叶片翼型为近似的流线形，适合气流流速较低的工况。

如图3所示，当活动叶片a5和活动叶片b6分别绕着转轴a4和转轴b7张开时，活动叶片a5和活动叶片b6能够分别与平面凹槽a3和平面凹槽b8贴合，可以降低活动叶片a5和活动叶片b6张开时气流经过叶片受到的阻力。图4为活动叶片张开时叶片整体结构的示意图。从图3和图4可以看到，此时叶片的扫掠面积较小，同时叶片尾部为类似于方脊的翼型，适合气流速度较高的工况。

根据气流速度的变化范围，切换活动叶片a5和活动叶片b6旋合或者张开的状态，可以同时改变叶片的扫掠面积和尾部翼型，从而扩大了风电机组的工作范围。

叶片主体1为中空结构，其截面为削去尾部的封闭流线形。当两个截面为直角梯形的活动叶片a5和活动叶片b6旋合时，其内部形成截面为三角形的中空结构。这样的构造使本实用新型能够在实现扫掠面积和尾部翼型可调的同时，满足叶片轻量化的要求。

叶片主体1与平面凹槽a3之间设置过渡结构a2，叶片主体1与平面凹槽b8之间设置过渡结构b9，过渡结构a2和过渡结构b9可以避免叶片主体1的结构急剧变化而引起应力集中。活动叶片a5和活动叶片b6的截面形状均为直角梯形，其直角腰分别与转轴a4和转轴b7铰接，同样避免了活动叶片a5和活动叶片b6旋转时可能产生的应力集中。