小型风力发电机偏心轴叶片设计与计算

小型风力发电机偏心轴叶片设计与计算

第28卷增 刊 辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2009年9月 Vol.28 Suppl. Journal of Liaoning Technical University（Natural Science） Sept 2009

文章编号：1008-0562(2009)0增刊Ⅱ-0286-03

小型风力发电机偏心轴叶片设计与计算

路 畅，李成全，王碧珺

（辽宁工程技术大学 力学与工程学院, 辽宁 阜新 123000）

摘 要：为了小型风力发电达机达到微风启动，强风制动的特点，对发电机叶片结构形式采用偏心轴式设计。首先叙述了偏心叶片的设计机理和特点，其次基于空气动力学基本理论，在一定简化条件下，推导出水平式风力发电风速和风压的计算关系式。以此为基础首次计算得出带有新型偏心轴叶片的小型风力发电机切入风速、切出风速、额定转速、最优偏转角度、偏心距等重要技术参数。该结果为小型风力发电机偏心轴式叶片设计提供一定的理论基础和指导意义。 关键词：风力发电；偏心轴叶片；结构设计

中图分类号：TK 83 文献标识码：A

Design and calculation of small wind power machine Partial blades

LU Chang，LI Chengquan，WANG Bijun

(College of Mechanics and Engineering, Liaoning Technical University, Fuxin 123000 China)

Abstract：For making the small scaled wind power machine attaining light breeze start and the strong breeze system dynamic characteristics, the structure form adoption of the generator leaf's slice lacks of impartiality a stalk type a design.First, this text describes design mechanism and characteristics of lack of impartiality leaf's slice.Secondly, according to the basic theories of the aerodynamicist, at certain simplification under the condition, it deduces the wind power wind velocity of a level type the moderate breezes press of calculation relation type.Taking this as foundation, for the very first time, it compute correspond wind velocity and slice a wind velocity, sum to certainly turn soon, superior deflect angle and lack of impartiality to be apart from etc. For the design and calculation of the small wind power machine Partial blades, it provides theories foundation. Key words：wind power；partial blades；the structure design

所示，本文简化弹簧拉力作用点为直接作用在叶片

0 引 言 偏心一侧。风轮上的叶片是径向安置的，与旋转轴

相垂直，并与风轮的旋转平面成一角度α(如图c)。

由于风的能量与风速的三次方成正比[1]，所以

由于此小型风力发电采用下风式，这起到了自动描

一台额定风速为6米/秒的风车，当在18米/秒的风速

风，定向的作用。

下运行时，为设计工况的27倍，如果没有稳定可靠

α 的限速机构，风车是极易损坏的[2]。基于这个原因，

研制了一种结构简单的自动偏转叶片。此系统由于转轴与叶片中心有一定的偏心距e，因此叶片会自

动随着风速的增加而偏向一侧。当系统遇到破坏风

(a) (b) (c)

速时，叶片的偏转角可达到90°，叶片法向方向与来

图1 实体结构

风方向垂直，从而叶片不受力达到自动停机的目

Fig.1 Entity structure

的。在小于破坏风速时，叶片会在弹簧的拉力下自

由伯努利方程 [3-4]

动拉回，满足系统的恒定运行的要求。

1 偏心轴叶片结构设计

偏心轴叶片结构形式如图1，转轴与叶片轴心的距离是偏心距e（如图a），回弹簧结构形式如图b

V∞2P∞VB2PB

+ U=+ U （1） 2ρ2ρ

简化后得出风压计算公式为