风力发电机是一种利用风能进行发电的设备，通常包括塔架、发电机和叶轮三部分。在这些组件中，叶轮扮演着关键角色，它将风能转化为旋转力，并驱动发电机发电。然而，在近年来的科技研究中，科学家们提出了一个大胆的概念：风力发电机不必有叶片！

一、为什么是三叶片？

风车作为风电机的“鼻祖”，在荷兰发挥了巨大的排水作用，从而闻名世界。四叶片荷兰风车的形象也深入人心。

美国西部的多叶片提水风车曾经也广为流行。多支叶片可以使整个风轮产生较大的功率，提供更充足的动力。

四叶片甚至多叶片风车已经成型，为什么到风力发电机上，变成了三叶片呢？

叶片数目不会直接影响能量利用率，相反，叶片数目过多会干扰空气流动，降低风能的利用率。风能利用设备最多只能捕获风中59.3%的动能，并加以利用。这么说来，风力机哪怕只有一支叶片，也可以产生同样多的电。

不过，单叶片风电机并没有成为主流。单只叶片会使风轮极度不平衡，严重威胁整个风电机组的安全性。想象一下，一大团衣服缠绕在一起甩干时的样子……整个洗衣机会剧烈振动，甚至直接罢工。

对称的两支叶片可以改善这种受力不平衡的状况，但依然不够稳定，在更理想的载荷控制技术出现之前，双叶片风电机的应用依然会受到限制。

三叶片风力机因其最佳的布局形式解决了平衡的问题，但“重”也成为“痛点”之一。单个风电叶片重达20吨，三支叶片组成的风轮就超过了60吨，真就是一个沉甸甸的大家伙。地面上的基础一旦存在有质量问题，整个机组都有可能倾覆倒塌。

有的厂家将风力机“化整为零”，使用多支小叶片，变身为四头十二臂。2016年，风电龙头企业维斯塔斯（Vestas）在丹麦技术大学（Technical University of Denmark）安装了一台有四个风轮的风力机，机组在悄无声息地运转了两年之后被完全拆除。由于机型的稀缺性导致相关数据异常宝贵，两家机构至今也几乎从未对外公开过任何数据。

二、没叶片，也有电

疯狂的科学家并不甘心接受平庸的叶片，从而提出了“无叶片”方案。传奇的电学巨匠特斯拉（Nikola Tesla）就曾经申请过一款无叶片涡轮机的专利，但由于缺少合适的制造材料，最终不了了之。

基于这个思路，人们研发出了蜗壳外形的无叶片风力机。风推动内部的圆盘旋转，带动发电机进行发电。然而，这种“小猪佩奇”般的风电机，需要严格保证各个部件加工制造的精度，同时要求风必须对准进风口，这样苛刻的条件制约了它的发展。

为了利用各个方向的来风，人们开发出“倒置大喇叭”造型的无叶片风力机。这个在衡水市安装使用的风力发电机，能够全方位捕捉风能，并充分利用微风，待气流进入内部后，随着沿途缓慢收缩的管道，气流速度被逐渐增大，最后推动位于截面最窄处的发电机进行发电。

除了通过把风“骗”到自身内部进行发电，有的企业更进一步，回归到最简单的柱状结构，推出了“如意金箍棒”——无叶片涡振器（Vortex Bladeless）。

它利用了“卡门涡街”现象：空气流过时，会产生“漩涡”，诱发柱子产生往复振动。简单地说就是柱子摇一摇，电就发出来。但该机型的效率极为有限，长期的振动会加剧材料的磨损，目前尚不具备商业化应用价值。

同样借助“涡旋脱落效应”的，还有另外一款无叶片风力发电机“萨芬尼亚”（Saphonian bladeless）。相比“金箍棒”风力机，“萨芬尼亚”的顶部安装了一个活动的圆盘和一只尾舵（竖起来的梯形板）。

三、脑洞可不止于此

科学家脑洞可不止于此，他们还发明有一种可以说造福全人类的风机——微风风力发电机，这种风力发电机要求更低，每秒1米的风速就能工作，就不要担心有没有风了，而且这种微风发电机体积非常小，科学家直言“非常方便、轻巧，广大农村可以用起来”，是一种适用于家用的发电机，可供给家庭用电的50%，这个贡献已经不小了。

有专门适用于微风的发电机，也有专门为大风设计的发电机，来自冰岛的一款风力涡轮发电机，在冰岛不仅温度极低，还伴随着持续而来的大风，这样极好的天然条件当然得利用起来，因为风大，所以产生的风能也是非常强大的，相比普通发电机，这款发电机能适应冰岛地区恶劣的天气，质量得到充足保证，并且在安装完后几乎不需要人员维护，其体积较小可以安装在屋顶上。

还有很多设计其实都来源于大自然的启迪，牛顿坐在树下都能发现万有引力，我们看见秋天落下的枫叶就只是感叹悲秋，在科学家眼中，枫叶可不止是枫叶，旋转落地枫叶种子让英国科学家眼前一亮，掉下来会打转，科学家就运用这个原理设计了一台“枫叶发电机”，这个设计不仅很有创意，还很实用呢！

生活中处处是科学，只要我们善于观察、发现，就能把普通的规律总结出来，第一个说出真理的人总是最厉害的，但其他人往往会说，这个我也知道，只是太正常不过了，大家都知道就没必要说，那我们都知道风力发电机都是三叶片的，一看就知道，可问为什么，有几个人回答得出来？不知道也没关系，不知道就多问，多问就多知，多知才敢多想，多想脑洞才能变大，才能为科学技术出一份力。

虽然目前说基于新形态的风力发电仍处于实验和测试阶段，并且目前准确性、多阶段协同等问题仍需改进，但随着现代科技的发展，欧美各国的基金会和科研人员正紧密合作，在实验中逐步突破风带电效应、功率密度等瓶颈，不断推动新型风力发电设备走向实际应用。相信不久的将来，可以不仅仅通过叶片，而是多种公平竞争的技术手段来推进可持续和环保能源的发展。

文章来源： 果壳，姜麻纳，知识TNT