[发明专利]转子-定子布置的发电涡轮机

说明书

技术领域

本发明涉及水平轴线风力涡轮机的转子叶片。此外，本发明涉及一种水平轴线风力涡轮机以及用水平轴线风力涡轮机发电的一种方法。

背景技术

在风力涡轮机发电领域，需要改善发电效率。传统风力涡轮机中，到现在为止，这种发电涡轮机的通常设计是裸转子类型设计，其特点是可由于风力而绕水平轴线旋转的旋转转子。

这种裸转子型发电涡轮机的传统类型是水平轴线风力涡轮机(HAWT)和竖直轴线风力涡轮机(VAWT)。水平轴线风力涡轮机提供水平旋转轴线，风力涡轮机叶片绕水平旋转轴线旋转。竖直轴线风力涡轮机中，叶片旋转轴线设置成沿着竖直方向。竖直轴线风力涡轮机的实例例如可为所谓的Darrieus风力涡轮机。

此外，风力涡轮机领域中，众所周知地使用通过转子装置增大流速的功率增强装置。这种功率增强装置例如可为护罩或扩散器。涡轮机功率增强装置可以增大效率(每转子面积的产能)2-4倍左右。

风力涡轮机，特别是水平轴线风力涡轮机，与扩散器组合可称为扩散器增强风力涡轮机(DAWT)。这种扩散器增强风力涡轮机包括形成管道的扩散器，涡轮机转子(特别是水平轴线风力涡轮机)位于该管道中。

扩散器管道可引导风流向涡轮机，从而增大速度并减少压力。流边界由扩散器管道界定，且流线膨胀被管道几何形状限制。

通过使用扩散器，流体可被引导通过风力涡轮机，并可增大跨过涡轮机转子的可用压降。转子尾流中的湍流可因流加速而减少。

发明内容

本发明的目的是提供一种适当且有效的风力涡轮机。

该目的可由独立权利要求的主题实现，特别是一种水平轴线风力涡轮机的转子叶片，一种水平轴线风力涡轮机和用水平轴线风力涡轮机发电的一种方法。

根据本发明第一示例性实施方式，提供了一种用于水平轴线风力涡轮机的转子叶片。该转子叶片包括将转子叶片固定至水平轴线风力涡轮机的转子的旋转轴的固定部。另外，该转子叶片包括具有底端的几何形状调整部。几何形状调整部的底端的部分与水平轴线风力涡轮机的定子的导板最接近底端的部分基本共面。

根据本发明的又一示例性实施方式，提供了一种水平轴线风力涡轮机。该水平轴线风力涡轮机包括上述的转子叶片，具有导板的定子，以及旋转轴。转子叶片的固定部附接至旋转轴，从而可绕旋转轴的旋转轴线而旋转。转子叶片的几何形状调整部包括底端，其中，该底端与旋转轴间隔一径向距离。导板最接近底端的部分与旋转轴间隔相同的径向距离。几何形状调整部的底端的部分与导板最接近底端的部分基本共面。

根据本发明又一示例性实施方式，提供了用上述水平轴线风力涡轮机发电的一种方法。

术语“水平轴线风力涡轮机”(HAWT)指的是一种风力涡轮机，其提供了基本沿水平方向对齐的旋转轴。转子叶片可附接至旋转轴，并可沿延伸方向延伸至底端。一种发电装置可附接至旋转轴，其中，该发电装置将旋转轴的旋转能转换为电能。

风力涡轮机的转子可为涡轮机的可移动部件，其中，充当流体流的引导元件的定子可为涡轮机的不可移动部件。例如定子可为扩散器或管道，转子可例如附接在其内部。定子可提供导板。流体(风)可沿导板流动，例如在层流状态下。与转子元件相反，定子及其定子元件尤其不可移动。

术语“转子叶片”指的是流线型的叶片，其压力侧在转子迎风侧(流体(风)来的一侧)上，其吸力侧(流体的压力比在压力侧低)在转子背风侧(流体从压力侧经过转子后流走的一侧)上。叶片外形可形成为类似机翼的翼型。逆转子叶片而流的流体(风)可以向转子叶片传输机械能。该机械能可产生升力。风力涡轮机中的转子叶片可充当弹回装置(repeller)，即叶片元件将流体的风能转换为机械运动。

转子叶片可包括作为叶片加强部件的固定部，转子叶片用固定部固定至转子的旋转轴。

“几何形状调整部”可为在其发电过程中可调整的部分，或可由作用在该几何形状调整部的风(流体)力调整的部分。该几何形状调整部可沿转子叶片纵轴线延伸，即该几何形状调整部可沿一延伸方向延伸，其中，该延伸方向可限定作为从转子叶片的固定部到底端的方向。该底端的部分可为限定平行于延伸方向的平面的几何形状调整部的部分。导板可限定基本平行于旋转轴的又一延伸方向。导板最接近底端的部分可限定平行于导板延伸方向的平面。在底端的部分调整至定子的导板的平面，使得底端的部分的平面基本平行且共面于导板的部分的平面，从而形成流或边界涡旋的几何形状连续过渡。