一、传统“三叶片风轮”技术存在误区

　　大家都知道风轮和叶片是风力发电机获取风能的动力获取机构，风轮获取风能的能力将直接影响风力发电机的发电效率。目前，市场上的风轮和叶片主要是引进的西方传统的“三叶片风轮”技术。该技术虽然是风力发电机的传统理论，但是随着风电领域有识之士与专家学者的多年研究试验，发现该理论存在很大误区。“三叶片风轮”技术存在以下错误观念：

　　其一，由于受前苏联（1931）参考直升机螺旋桨制造的一台大型风力发电机的影响，“三叶片风轮”的设计一直搬用直升机螺旋浆的设计理论为其所用。其实螺旋浆的机械原理和风轮的机械原理是有本质上的区别的。

　　风轮的设计目的是为了利用流动的空气的动能而得到带动发电机旋转的机械能；螺旋浆的设计目的是为了克服地心引力而利用空气的浮力。风轮本体的运动性质是叶片控制轮轴旋转，叶片是主动、轮轴是被动；螺旋桨本体的运动性质是与风轮恰恰相反，是轮轴控制叶片旋转，轮轴是主动的，叶片是被动。这两种机械的设计目的不同，运动性质截然相反，是不能相提并论的。

　　其二，“三叶片风轮”的叶片几何形状不合理，导致叶片本体产生力矩损失严重

　　1、叶片迎风产生旋转力矩原理，是一种典型的“重心”在中间的一种“杠杆原理”。叶片顶部上的点一定是迎风产生力矩的值最大，而根部上的点一定是迎风产生力矩值最小的，叶顶处的施力是极具利用价值的。所以，设计叶片时，在条件允许的情况下，叶顶部应设计的尽量宽一些，以便使叶片更有效地利用风能在叶顶部产生的力矩。

　　2、因叶片是绕轴旋转的，所以距离轴心越近的点的运行轨迹周长越短，距离轴心越远的点的运行轨迹周长越长。因此，在风轮迎风旋转时，距离轴心越近的点的线速度越低，距离轴心越远的点的线速度越高，根据这种风轮旋转时的圆周运动特性，所以说，叶片形状应该越靠近轴心处越窄，距离轴心越远处应该越宽。即叶片每一点的宽度应与这个点的线速度相吻合，叶片顶部越宽其获得的风能也将越大，风的利用率也会提高。

　　“三叶片风轮”的叶片几何形状不符合上述原理，其形状主要是受飞机螺旋桨影响，飞机螺旋桨根部粗顶部奸细，主要是考虑整个桨叶在旋转过程中能够产生平稳的提升力，防止桨叶切割空气沿径向产生大小不一的升力引起震动，损坏桨叶。而风力发电机风轮叶片获取动力将动力传给发电机轴心，不存在平衡升力的问题。所以，“三叶片风轮”的叶片几何形状设计并不符合空气动力学原理，导致叶片本体产生力矩损失严重，风能利用率低。

　　其三，以“三叶片风轮”为代表的传统风轮设计，存在误区，那就是“叶片宽度、叶片数与转速成反比”。

　　不可否认，宽叶片与窄叶片相比，宽叶片在旋转过程当中产生的阻力较大，但是，同时宽叶片迎风面受风压力也比窄叶片大。风轮之所以转动是因为叶片所受风的正压力大于风轮旋转过程中叶片所受阻力，而压力和阻力均遵循物理学压力等于压强乘以受压面积，即F=P*S（F，叶片所受压力；P，叶片单位面积所受压强；S，叶片受压有效面积）。因为同等条件下风压不变，所以叶片受力大小与叶片的有效受压面积有关。因此，可以看出同等条件下宽叶片风轮较窄叶片风轮更容易接受和吸收风能，风轮获得的能量更多，风轮更容易转动，转速更高。同样道理，相同条件下的风轮，其叶片数不同获得的风能也将不同，叶片多则获取风能更多，风轮更容易启动，风轮转速也会更高。

　　由以上论述可知，“三叶片风轮”为代表的传统风轮设计中所说的“叶片宽度、叶片数与转速成反比”是不正确的，应该成正比才对。

　　二、风轮转速与哪些因素有直接的关系，根据理论和实验得出如下结论：

　　叶片长、厚、重量大、宽,角度大转速慢；叶片短、薄、重量轻，窄，角度小转速快。

　　1、叶片长转速慢，叶片短转速快

　　风轮叶片长旋转时叶尖经过的周长轨迹就长，而叶片短其经过的周长轨迹就短，而叶片的叶尖速度与风轮转速有关，风轮叶尖速越快叶尖划过一周的时间越短，风轮转速就越高。叶片是吸收风能带动轮毂转动的动力源泉，其被风驱动，速度在极限情况下与风速相同，不可能超过风速。在风速不变的情况下，假设长叶片和短叶片叶尖速均与风速相同长叶片叶尖经过的周长比短叶片长，所以其旋转一周使用的时间比短叶片要长，其旋转速度肯定要低于短叶片的旋转速度。所以，叶片长风轮转速慢，叶片短风轮转速快。

　　2、叶片厚转速慢，叶片薄转速快

　　风轮叶片形状相同，其在相同外界条件下，迎风面所受空气压力相同，侧压力相同，而叶片越厚行进过程中空气阻力越大，叶片越薄行进过程当中空气阻力越小，所以叶片越薄其侧压力与阻力的合力越大，越有利于提高叶片旋转速度，越有利于风轮旋转。所以，叶片厚风轮转速慢，叶片薄风轮转速快。

　　3、叶片重量大转速慢，叶片重量轻转速快

　　风轮叶片形状相同，在相同外界条件下，叶片越重风轮需要的启动风速越高，风吹动风轮旋转过程中所要克服的机械部分的摩擦阻力越大，越不利于风轮旋转，风轮旋转越慢；叶片越轻所需克服的阻力越小，风轮旋转越快。所以，叶片重量大风轮转速慢，叶片重量轻风轮转速快。

　　4、叶片宽转速慢，叶片窄转速快

　　风轮直径相同，叶片宽度不同，其转速快慢也不一样。叶片宽风轮旋转时，旋转平面转动时转动宽度大不利于减小风阻力，叶片所受阻力大；如果将三个宽叶片变成六片宽度只有原来叶片一半的叶片，同样装到风轮上，风轮迎风面积没变，但是风轮旋转时，旋转平面转动宽度变小，有利于减小风阻力，有利于风轮旋转。所以，叶片宽风轮转速慢，叶片窄风轮转速快。

　　5、叶片角度大转速慢，叶片角度小转速快