[发明专利]具有可变尺度的风力涡轮机的转子叶片

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风力涡轮机的转子叶片，尤其是具有可变尺度的转子叶片。本发明还涉及包括所述转子叶片的风力涡轮机以及控制风力涡轮机的方法。

背景技术

风力涡轮机通常用于将空气流的动能转换为电能。风力涡轮机的基本部件是具有转子叶片的转子，转子捕获动能且将其转换为旋转能。在正常的风力条件下，总体上希望能量转换效率最大。动能的吸取效率主要取决于转子叶片的空气动力学轮廓和俯仰角。为了调节俯仰角，转子叶片可以通过使用俯仰驱动器围绕其纵轴线旋转。由于高风力区域是有限的，也希望在总体上较低的风力条件下使用风能。为了在这些条件下提取足够的风能，希望具有大的叶片尺寸。

然而，在非常高的风速或骤风时，由转子从风力获取的动力可能超过由风力涡轮机结构强度设定的界限，尤其是对于大叶片尺寸情况。此外，发电机的最大许可功率构成了转子输出功率的限制。另外，不同的风速导致转子非均匀的旋转，从而产生附加的非均匀载荷。因此，希望在高风速时减少极端的载荷。

因此，需要转子叶片能够灵活地适于各种风力条件。

发明内容

由此，提供根据权利要求1和16的风力涡轮机的转子叶片、根据权利要求17的风力涡轮机、以及根据权利要求20的控制风力涡轮机的方法。本发明的进一步的方面、优势和特征从从属权利要求、说明书和附图显而易见。

根据本发明的第一方面，转子叶片包括主叶片段和延伸襟翼。所述延伸襟翼可相对于主叶片段平移地移动。至少主叶片段和延伸襟翼片形成叶片的翼片升力面。翼片升力面的尺度，例如弦长，可通过将延伸襟翼相对于主叶片段平移地移动而变化。平移移动是在移动之后，延伸襟翼的大致所有部分都以类似的方向改变位置的移动。平移移动不需要为纯平移移动，且可以叠加其它类型的移动，例如旋转运动。

根据本发明的第二方面，转子叶片包括主叶片段和延伸襟翼。所述主叶片段和延伸襟翼限定具有前缘和后缘的翼片，且前缘和后缘之间的距离限定转子叶片的弦长。延伸襟翼可相对于主叶片段滑动，以改变弦长。

根据本发明的第三方面，提供控制风力涡轮机的方法。风力涡轮机包括转子叶片，所述转子叶片包括主叶片段和延伸襟翼。该方法包括以下步骤：收集风力数据或关于转子运动的数据；响应于收集到的数据，将延伸襟翼相对于主叶片段平移地移动，从而响应于收集到的风力数据改变转子叶片的翼片升力面的尺度。

附图说明

本发明的完全的和本领域技术人员能够实施的披露，包括其最佳模式，在说明书的剩余部分更具体地阐述，包括参考附图，其中：

图1显示本发明第一实施例的转子叶片的透视图；

图2显示本发明第一实施例的转子叶片的截面侧视图；

图3显示本发明第一实施例的转子叶片的俯视图；

图4显示类似于本发明第一实施例的转子叶片的又一截面侧视图；

图5显示本发明第二实施例的转子叶片的截面侧视图；

图6显示本发明第三实施例的转子叶片的截面侧视图；和

图7是显示本发明实施例特别在较低风速下的扩展能量捕获曲线图。

具体实施方式

现在详细参见本发明的各个实施例，实施例的一个或更多的示例在附图中图示。每个示例以说明本发明的方式提供，且不意味着本发明的限制。例如，作为一个实施例的部分图示或描述的特征可以用于其它实施例或与其它实施例结合，得到又一实施例。本发明意在包括这样的修改和变型。

图1显示转子叶片1的透视图。转子叶片1包括主叶片段10，主叶片段10在其根部侧具有联接机构14，以将叶片1联接到风力涡轮机转子。主叶片段10还设置有分布式的抗剪腹板12结构。抗剪腹板12允许轻重量而高强度的结构。

转子叶片1还包括延伸襟翼20，延伸襟翼20设置在主叶片段10的后缘侧。延伸襟翼20可沿转子叶片1的弦向相对于主叶片段10平移地滑动。转子叶片1还包括驱动机构30，以驱动延伸襟翼20的滑动运动。转子叶片1还包括具有多个滑动导向件的导向系统40、和具有多个致动器的致动系统30。致动系统30和导向系统40允许延伸襟翼20在收回位置(如以下图3所示)和展开位置(如图1所示)之间滑动。更具体地，延伸襟翼20可部分或全部收回到主叶片段10内的位置。从而，弦长(定义为转子叶片1的前缘和后缘之间的距离)且因而转子叶片1的翼片表面面积可以改变。主叶片段10具有槽开口，延伸襟翼20能够通过槽开口滑动。后缘上的槽开口设置有密封件。