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
风轮直径相同，叶片形状大小相同，叶片角度大，其旋转过程当中所受的空气阻力大，不利于风轮转动，风轮转速慢；叶片角度小，其旋转过程当中所受的空气阻力小，有利于风轮转动，风轮转速快。所以，叶片角度大风轮转速慢，叶片角度小风轮转速快。
6、 叶片角度大侧压力大启动风速小，叶片角度小侧压力小启动风速大
风轮由静止状态下接受风能启动时，风轮叶片只受到迎风向风的压力，由于风轮没有旋转不挤压叶片旋转方向上的空气，所以没有空气带来的旋转阻力。相同外界条件下，叶片角度大侧压力大，风轮沿旋转方向上的合力大，有利于风轮启动；叶片角度小侧压力小，风轮沿旋转方向上的合力小，不利于风轮启动。所以，叶片角度大侧压力大风轮启动风速小，叶片角度小侧压力小风轮启动风速大。
7、 叶片迎风面凹，风能利用率高，叶片迎风面凸，风能利用率低
外界条件相同的情况下，风轮叶片迎风面凹，风在通过叶片时，叶片对风的阻力较大，即风对叶片付出的力要大，即风对叶片做的功要多；相反，叶片迎风面凸，风通过叶片时，叶片对风的阻力较小，即风对叶片付出的力要小，即风对叶片做的功要少。所以，叶片迎风面凹，风能利用率高，叶片迎风面凸，风能利用率低。
8、 叶片多风能利用率高，叶片少风能利用率低
外界条件相同的情况下，风轮叶片多，风轮能够更有效地接受和吸收通过风轮旋转面内的风能；风轮叶片少，风轮有效接受和吸收通过风轮旋转面内的风能相对较少。试想，相同条件下三叶片风轮与六叶片风轮接受和吸收的风能肯定是不一样的，叶片多风能利用率高，叶片少风能利用率低。
三、全自动调速风轮的技术优势
1、风叶优势：
全自动调速风轮风叶采用独特设计，叶片与传统风叶不同，采用根部窄小，顶部宽大的梯形设计。风叶顶部更有利于受力，相同条件，此种风叶给风轮的转矩更大，更有利于风轮转动，风轮转动速度也会更高。另外，风叶采用凹陷型设计。这种设计使风叶迎风面能更有效地接受风能吸收风能，而背风一面同时可以降低风的阻力，更有利于风轮转动。总之，此风叶设计打破了传统的风叶设计思路，使风轮叶片更加合理，更加符合空气动力学，是风电史上的伟大革命与创新。
2、风轮优势：
全自动调速风轮风轮采用最优设计，风轮打破传统三叶风轮设计理念，风轮上可以加装多个叶片。因为叶片数量和风轮转速成正比，所以多叶片风轮可以更好地利用穿过风力发电机的风能，成倍提高风能的利用率。并且，风轮上安装有使风叶调整迎风角度的变角机构，可以使风叶随风速大小调整迎风角度控制风轮有安全平稳的转速，极大的提高了发电效率。
总论，发明者研制的全自动调速风轮：包括叶片、轮毂（内装自动变角装置）、导流罩 ，主要性能及特点如下：
1）自动改变风叶角度，免去复杂的风轮变角系统；
2）风轮启动风速小；
3）风轮启动速度快；
4）风轮转速高，免去复杂 变速系统；
5）风轮可设定最高转速，免去复杂风机制动系统；
6）风轮运转稳定，免去复杂变速系统；
7）风轮多叶片直径小制造成本低；
8）全自动调速风轮有效的提高风能利用率；
9）风轮制造安装调整简单故障率低，风轮变角系统基本达到免维护；
10）风力发电机整体制造成本低。
11) 独特叶片材质使用寿命30-50年。
四、全自动调速风轮与其他风轮技术对比
全自动调速风轮是根据内燃机调速器控制原理，在轮毂中安装弹簧，依靠弹簧的弹力平衡轮毂转动时叶片产生的离心力。当离心力和弹簧弹力平衡时风轮平稳转动。当外界风速发生变化时，叶片受风压力变化，风轮转速改变，叶片离心力变化，叶片迎风角度发生相应变化；此时，叶片根部弹簧压缩量变化，弹簧弹力变化，平衡离心力；同时，改变叶片迎风角度，改变叶片受风压力，改变风轮转速，当两个力再次平衡时，叶片角度不再变化，叶片受风压力稳定，风轮再次实现平稳转动。
全自动调速风轮可以按照设计意图加装多片风叶，加装了多片风叶的风轮可以在更大程度上吸收和利用通过风轮的风能。同等风速条件下风轮更容易启动，启动后风轮转速也更高，更有利于风力发电机发电。相同等级的风力发电机应用全自动调速风轮并安装多片风叶，其风轮体积将会大幅度减小；并且，将降低风轮对风速的要求，进一步降低其配套塔架的高度节省相关材料；应用全自动调速风轮的发电机将省去齿轮箱而直接由风轮转速驱动发电机发电，而不需加装齿轮箱变速，发电机结构更简单，体积更小，更节省材料，且故障率更低；全自动调速风轮的应用可以从根本上降低风电设备成本，进一步从源头降低风电价格，使风电更加容易推广，更加容易被接受。
目前，市场上应用的自动变角系统有利用重锤式离心力原理调整风轮叶片迎风角度，进行变角调整风机转速的技术。该技术虽然在调整精度上比较准确，但是，设备结构复杂，加工工艺复杂，设备造价过高；这种技术很难使风轮加装多叶片，因此并不能充分利用风能，并且该技术很难应用于大型风力发电机上，且风轮体积较大，造价过高。
来源：中国风电产业网
