一种微型风力发电叶片以及使用该发电叶片的发电机的制作方法

本发明属于风力发电领域，具体涉及一种微型风力发电叶片以及使用该发电叶片的发电机。

背景技术：

能源是人类社会经济进步发展的基础和重要条件。长期以来，以煤炭、石油、天然气等石化燃料为基础的能源体系推动了人类社会的发展，然而上述能源均为不可再生能源，长期开发造成能源枯竭，严重制约着人类的进一步发展。风力发电是绿色、可再生清洁能源，是将风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电力动能的装置。然而传统水平轴风力发电装置对风速和风向要求较高，一般要求风速不小于5m/s，且风向与叶片方向垂直；再者，现有的垂直轴风力发电机装置，如基于阻力旋转的垂直轴风力发电机装置、s型风车等，是将平板和“被子”做成的风轮，利用阻力装置产生部分升力，带动风轮旋转，将风能转化为机械能，再转化为电力动能，实现发电。这些发电装置有较大的启动力矩，对发电装置的适用场合提出更高的要求，如风力较大的沿海地区、风力稳定的山区等，为了达到所需的发电容量，风力发电装置的叶片结构尺寸较大，这对叶片的成型、运输、安装均提出了更高的要求，制造成本大大增大，这均造成此种发电装置不适合在现代的城市中安装使用；另外，针对目前市场上存在的一些微风发电装置，如路灯用微风发电装置等，这些叶片多为螺旋形叶片、直叶片等，然而这种叶片无整流部件，其运行过程中，空气流经叶片后易出现不稳定的涡流，造成运行过程中振动噪音较大，影响城市生存环境，且发电效率较低。这些限制了风力发电装置的使用范围，制约着风力发电向微型化发展。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种微型风力发电叶片以及使用该发电叶片的发电机，该发电机结构简单、发电效率高且噪音较小。

本发明提供了一种微型风力发电叶片，包括叶片本体，所述叶片本体两侧设有一个或多个凹型缺口。

优选的，所述叶片本体包括多个自上而下依次相连的子叶片，所述子叶片上下两侧分别设有与水平方向平行的整流格。

优选的，所述子叶片上下两侧的整流格相对设置用有用于引导风力的导风条，所述叶片本体的截面呈s形，相邻的上下两侧整流格之间形成s形的导风通道。

优选的，所述叶片本体的长度为a、宽度为b、高度为h，a：b为1/3-1，h：b为2-4。

优选的，所述凹型缺口的高度为h，长度为l，h：l为1/6-1/2。

优选的，所述凹型缺口沿着叶片本体轴中心对称设置在叶片本体底部两侧。

本发明还提供了一种使用所述发电叶片的风力发电机，包括发电装置、基座、转轴、发电叶片和速接组件，所述转轴一端与发电装置相连、另一端与基座底部相连，所述基座顶部通过速接组件与叶片本体底部相连。

优选的，所述速接组件包括固定在基座顶部的母接头以及固定在叶片本体底部的公接头，所述公接头上设有公卡块和公凹槽，所述母接头上设有与公卡块相互卡合的母凹槽，所述母接头上还设有与公凹槽相互卡合的母卡块，所述速接组件卡紧时的旋转方向与叶片本体工作时的旋转方向相反。

优选的，所述公凹槽上设有突起，所述母卡块上设有与所述突起相互卡合的缺口。

优选的，所述速接组件设有2-6个且呈均布设置。

本发明的有益效果是：

1、本发明叶片本体两侧对称设有一个或多个凹型缺口，在风力发电叶片在运行过程中，风力流经叶片后，由于凹形缺口的存在，打乱了叶片的固有频率，形成的流动较为平稳，涡流区域较小，振动噪音大大降低，极大改善使用环境。

2、本发明子叶片上下两侧的整流格相对设置用有用于引导风力的导风条，如图4所示，风力进入子叶片、整流格和导风条围成的区域时，由于所围成的区域呈封闭状，在所围成的区域内，风速急剧下降，风的动能转变成靜压能，有效的提高了能量转换效率，相邻的两个导风条相互形成弯曲的区域，当风进过弯曲的区域时，风速同样会急剧下降，风的动能转变成靜压能。

3、本发明叶片组成的发电装置可采用多组并联、串联或并串联联合使用，可应用于城市高架桥下方、城市广场、小区高楼与高楼间的形成的稳定微风区域，大大减小对风力要求。多组联合使用时，在相同的空间尺寸上，发电效率更高。

附图说明

图1是风力发电机的结构示意图一；

图2是风力发电机的结构示意图二；

图3是图1的c-c图；

图4是两个相邻子叶片的剖视图，其中，箭头代表风的流动方向；

图5是叶片本体的机构示意图；

图6a是公接头的结构示意图；

图6b是母接头的结构示意图；

图7a是底部设有凹形缺口的发电叶片的空气速度流线图；

图7b是普通的发电叶片的发电叶片的空气速度流线图；

图8a是是底部设有凹形缺口的发电叶片的空气速度云图；

图8b是普通的发电叶片的发电叶片的空气速度云图。

附图中标记的含义如下：

1-发电装置2-基座3-转轴4-叶片本体41-子叶片42-整流格43-导风条5-速接组件51-母接头52-公接头521-凸台6-凹型缺口

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做具体说明。

实施例1

如图1、2、3所示，一种风力发电机，包括发电装置1、基座2、转轴3、发电叶片和速接组件5，所述转轴3一端与发电装置1相连、另一端与基座2底部相连，所述基座2顶部通过速接组件与叶片本体4底部相连。

实施例2

在实施例1的基础上，如图2、4、5所示，发电叶片包括叶片本体4，所述叶片本体4的横截面呈s型，所述叶片本体4包括多个自上而下依次相连的子叶片41，所述子叶片41上下两侧分别设有与水平方向平行的整流格42，一个或者多个子叶片41两侧中心对称设有凹型缺口6，所述子叶片41上下两侧的整流格42相对设置用有用于引导风力的导风条43，相邻的上下两侧整流格42之间形成s形的导风通道。

实施例3

在实施例1的基础上，如图1、4、5所示，发电叶片包括叶片本体4，所述叶片本体4的横截面呈s型，所述叶片本体4包括多个自上而下依次相连的子叶片41，所述子叶片41上下两侧分别设有与水平方向平行的整流格42，位于叶片本体4底部的子叶片41两侧中心对称设有凹型缺口6，所述子叶片41上下两侧的整流格42相对设置用有用于引导风力的导风条43，相邻的上下两侧整流格42之间形成s形的导风通道。

实施例4

在实施例3的基础上，整流格42上设有通孔，螺栓穿过整流格42将相邻的子叶片连接在一起。

实施例5

在实施例1的基础上，如图1、6a、6b所示，所述速接组件5包括固定在基座2顶部的母接头51以及固定在叶片本体4底部的公接头52，所述公接头52上设有公卡块521和公凹槽522，所述母接头51上设有与公卡块521相互卡合的母凹槽511，所述母接头51上还设有与公凹槽522相互卡合的母卡块512，所述速接组件5卡紧时的旋转方向与叶片本体1工作时的旋转方向相反。

实施例6

在实施例4的基础上，如图6a、6b所示，所述公凹槽522上设有突起523，所述母卡块512上设有与所述突起523相互卡合的缺口513。

实施例7

在实施例1的基础上，速接组件6设有4个且呈均布设置。

为了对本发明的发电叶片性能做进一步说明，本实施例设计两种叶片，一种为本发明的发电叶片，其底部两侧设有凹型缺口，另一种为普通的发电叶片，其底部没有凹形缺口，分别对其进行数值模拟，得到如图6a、6b所示的空气速度流线图和图7a、7b所示的空气速度云图。

从图7a、7b中可以看出，当空气沿垂直方向经过发电叶片时，在发电叶片后面形成两个对称分布的涡，这与流体圆柱扰流理论一致，同时验证了数值模拟结果的准确性。比较两种发电叶片的流体扰流可以发现，底部设有凹形缺口的发电叶片扰流特性较为均匀，经过叶片后，空气形成两个稳定的漩涡。而普通的发电叶片扰流相对紊乱，漩涡不稳定。而流体流动过程中漩涡的产生是噪音产生的主要因素之一，因此，本发明设有凹形缺口的发电叶片旋转过程中有利于降低环境噪音。

从图8a、8b中可以看出，空气从无限远处到发电叶片附近，速度云图较为相似，流体较为均匀。受到叶片旋转的影响，靠近叶片部分的流场发生了变化，比较有、无凹型缺口的发电叶片发现，设有凹型缺口的发电叶片流体流动较为均匀，且无均布高压区，尾部流动较为平缓，进一步验证了设有凹形缺口的发电叶片旋转过程中有利于降低环境噪音。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。