研究人员专注于制造风力涡轮机叶片

发表于2014年3月10日

  • 在过去5年里,每年大约有1500份专利出版物被申请。中国、美国和欧洲是专利保护的首选地区
  • 风力涡轮机叶片的制造方法一直是研究的重点
  • 由于可替代能源、对电力的高需求和开发高性能风力发电机的需要等全球性因素,研究一直在不断扩大

自过去5年以来,每年大约有1500份专利出版物被申请。有趣的是,研究一直在持续和增加。下面的图表描述了过去五年的申请趋势。

风电叶片专利申请趋势

研究人员主要关注制造方法风力涡轮机叶片,更注重复合材料和轻量化材料。通用电气(General Electric)、维斯塔斯(Vestas)、三菱(Mitsubishi)和西门子(Siemens)在这种情况下名列榜首,它们在过去5年中申请了大约100至400项专利。

风力涡轮机叶片专利申请

具体而言,对最高受让人的研究重点是解决如下问题:

  • 叶片结冰:寒冷的气候增加了风力涡轮机表面的结冰,从而影响其性能。为了解决这个问题,已经开发了防结冰或除冰技术。此外,还提出了叶片加热技术来保证涡轮叶片的除冰。
  • 噪声:风力涡轮叶片在边界层与尾缘相互作用时产生气动可闻噪声。为了解决这一问题,提出了各种降噪技术,包括安装降噪器、控制叶尖转速、改变气动型线形状等。
  • 制造困难:公司正在通过使用复合材料和轻型材料来改进叶片的制造工艺。这将确保设计复杂的曲率形状的叶片的精度,并照顾到保持重量和长度的风力涡轮机。

就专利保护的首选地域而言,中国、美国和欧洲是关键市场。中国以大约4683项发明在研究领域处于领先地位。如下图所示:

风力涡轮机叶片发明的起源

根据上述信息,似乎对风力涡轮机叶片的研究正在扩大。这种增长可以归因于全球因素,如替代能源对电力的高需求,以及发展高性能风力发电的需要。

关于风力涡轮机叶片

关于风力涡轮机叶片

风力涡轮机叶片的形状像一个翼型和工作原理的空气动力学,以有效地捕捉风能。在翼型中,叶片的一个表面是圆的,而另一个是平的。刮风时,空气在叶片周围流动;因此,叶片受到导致其旋转的空气动力。风力涡轮机叶片经历两种气动力:升力和阻力

  • 电梯:垂直于叶片上表面的力。它与风量成正比。
  • 阻力:与气流平行并与升力垂直的力。

风力涡轮机的叶片是由木头、金属和玻璃纤维制成的。复合材料和轻质材料被用于现代风力涡轮机叶片,以创造快速加速。近年来,风力机叶片的研究主要集中在材料、结构动力学、主动流动气动控制和制造工艺等方面