CN212642950U - 风机叶片和风力发电机 - Google Patents

Abstract

一种风机叶片和风力发电机，风机叶片包括叶片芯材和多个加强筋条，加强筋条设置在叶片芯材内，风机叶片旋转时的线速度方向为第一方向，从风机叶片旋转时的轴心到风机叶片的末端的方向为第二方向，加强筋条在第一方向和第二方向构成的平面上的投影与第一方向之间的夹角为锐角，加强筋条在第一方向和第二方向构成的平面上的投影与第二方向之间的夹角为锐角。本实用新型的风机叶片通过设置加强筋条，增加了风机叶片整体的结构强度，提高了风机叶片的承载能力，使得风机叶片的尺寸能够更大。

Description

风机叶片和风力发电机

技术领域

本实用新型涉及机械设备领域，具体而言，涉及一种风机叶片和风力发电机。

背景技术

风力发电机是一种将风能转化为电力的发电设备，广泛应用于风力发电事业。

由于风力发电具有清洁、环保的特性，因此风力发电是当下大力推广的绿色能源技术。

风力发电机的核心部件为叶片，风作用在叶片上，带动叶片旋转，从而产生机械能，风力发电机通过将该机械能转化为电能，从而实现发电。

随着技术的发展，为了获得更大的发电量，风力发电机的功率就需要更大，发电机组功率越大，意味着需要更多的机械能才能满足发电机组的需求。

为了增加机械能，就需要叶片收集更多的风量，增大叶片尺寸是有效的增加机械能的方法。

但叶片尺寸增大也意味着叶片的重量更重，且叶片自身的结构强度也需要提高。

现有的叶片多为树脂、玻纤灌注成型，叶片的强度由材料本身的强度决定，结构强度较弱。

现有的叶片难以获得更大的尺寸，拖累了风力发电的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种风机叶片风力发电机，其风机叶片具有更强的结构强度。

本实用新型的另一目的在于提供一种风力发电机，其能够通过叶片获得更多的机械能，进而提升发电功率。

本实用新型是这样实现的：

一种风机叶片，其包括叶片芯材和多个加强筋条，加强筋条设置在叶片芯材内，风机叶片旋转时的线速度方向为第一方向，从风机叶片旋转时的轴心到风机叶片的末端的方向为第二方向，加强筋条在第一方向和第二方向构成的平面上的投影与第一方向之间的夹角为锐角，加强筋条在第一方向和第二方向构成的平面上的投影与第二方向之间的夹角为锐角。

本实用新型的风机叶片通过设置加强筋条，增加了风机叶片整体的结构强度，使得风机叶片的尺寸能够更大，进而提高了风机叶片的受风量。

进一步地，加强筋条包括第一加强筋条和第二加强筋条，第一加强筋条和第二加强筋条呈角度连接。

进一步地，第一加强筋条和第二加强筋条之间的夹角为90度。

进一步地，第一加强筋条的数量为多个，多个第一加强筋条等间距设置；第二加强筋条的数量为多个，多个第二加强筋条等间距设置。

进一步地，加强筋条设置在叶片芯材的迎风表面之下，和/或加强筋条设置在叶片芯材的背风表面之下。

进一步地，风机叶片还包括主梁，主梁沿第二方向设置在叶片芯材内，加强筋条的一端与主梁连接，加强筋条的另一端延伸至叶片芯材的端部。

进一步地，风机叶片还包括后缘梁，后缘梁设置在叶片芯材的后边缘处，加强筋条与后缘梁相连接。

进一步地，加强筋条的上表面和/或下表面开设有树脂流道，树脂流道沿加强筋条的宽度方向贯穿加强筋条。

进一步地，树脂流道包括多个相互间隔设置的第一凹槽和多个相互间隔设置的第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽一一对应，相对应的第一凹槽和第二凹槽相互交叉。

一种风力发电机，其包括上述的风机叶片和发电机组，风机叶片的数量为多个，多个风机叶片与发电机组的输入轴连接。

本实用新型的风力发电机由于采用了本实用新型的风机叶片，该风机叶片的尺寸更大，承载能力更强，从而使得传递到发电机组的输入轴的机械能增大，进而提高了发电机组的发电功率。

本实用新型的有益效果主要在于：风机叶片具有更强的结构强度，因此能够满足大尺寸叶片的需要，叶片的尺寸增大使得叶片的受风量增加，即叶片提供的机械能增加，进而使得风力发电机的发电功率得到提升。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的风机叶片的结构示意图；

图2为本实用新型的图1中A-A方向的剖面示意图；

图3为本实用新型的风机叶片的第一加强筋条和第二加强筋条的连接关系示意图；

图4为本实用新型图3的局部放大图。

图中：

10-叶片芯材；21-第一加强筋条；22-第二加强筋条；23-树脂流道；30-主梁；41-上后缘梁；42-下后缘梁；50-腹板。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

设定风机叶片旋转时的线速度方向为第一方向，从所述风机叶片旋转时的轴心到所述风机叶片的末端的方向为第二方向，第一方向和第二方向正交形成的平面为风机叶片的中心平面。

在附图1中，左右方向为第二方向，上下方向为第一方向，附图1所在的平面平行于中心平面。

在附图2中，垂直于纸面的方向为第二方向，左右方向为第一方向，附图2所在的平面垂直于中心平面。

实施例一，在本实施例中，第一方向为风机叶片的弦向，第二方向为风机叶片的展向。

如图1至图4所示，本实施例的风机叶片包括叶片芯材10和多个加强筋条，多个加强筋条在中心平面上的投影倾斜于第一方向，且倾斜于第二方向。

在风机叶片转动过程中，叶片芯材10的内应力主要包括沿第二方向的拉应力、沿第一方向的正应力和垂直于中心平面的正应力，加强筋条的作用为承受上述内应力，相比平行于第一方向或第二方向的加强筋条，本实施例的加强筋条倾斜于第一方向且倾斜于第二方向，因此能够更加均匀地承受上述内应力，使得风机叶片整体的结构强度得到提升。

由于风机叶片整体的结构强度得到提升，因此风机叶片的尺寸也可以做的更大，以满足大功率风力发电的需求。

多个加强筋条包括多个第一加强筋条21和多个第二加强筋条22，多个第一加强筋条21等间距地间隔设置，多个第二加强筋条22等间距地间隔设置。

相邻的第一加强筋条21和第二加强筋条22相互交叉，二者形成90度夹角。

第一加强筋条21与第一方向的夹角为45度，第二加强筋条22与第一方向的夹角为45度。

通过相互交叉的第一加强筋条21和第二加强筋条22形成网状结构，风机叶片整体的结构强度得到进一步的提升，从而使得风机叶片的尺寸可以做的更大。

此外，加筋筋条的交叉间距和角度做到统一，方便结构定位和现场切割修补等操作。

如图2所示，加强筋条设置在风机叶片的迎风表面之下以及背风表面之下，可以看出，加强筋条贴近风机叶片的表面设置。

风机叶片还包括两个主梁30，分别设置在风机叶片的迎风表面和背风表面，主梁30之间通过腹板50连接。

腹板50与主梁30之间通过粘接相互连接。

在图2中，主梁30将叶片芯材10分为左侧部分和右侧部分，在风机叶片旋转过程中，左侧的叶片芯材10迎风运动，左侧叶片芯材10的端部为前端，右侧的叶片芯材10背风运动，左侧叶片芯材10的端部为尾端。

两个部分的叶片芯材10均设置有加强筋条，加强筋条的一端与主梁30连接，加强筋条的另一端延伸至叶片芯材10的前端或尾端。

风机叶片还包括后缘梁，后缘梁设置在叶片芯材10的后边缘处，即叶片芯材10的尾端。

本实施例中，后缘梁包括上后缘梁41和下后缘梁42，上后缘梁41设置在叶片芯材10的迎风表面的尾端，下后缘梁42设置在叶片芯材10的背风表面的尾端，上后缘梁41和下后缘梁42之间通过粘接相互连接。

在图2中，设置在叶片芯材10的迎风表面，且位于右侧部分的加强筋条与上后缘梁41连接；设置在叶片芯材10的背风表面，且位于右侧部分的加强筋条与下后缘梁42连接。

未在附图中示出的是，风机叶片还包括前缘梁，图2中位于左侧分布的加强筋条与前缘梁连接。

加强筋条与前缘梁、后缘梁和主梁30连接，能够将应力传递给前缘梁、后缘梁或主梁30，从而构成一个完整的加强结构网。

如图3和图4所示，加强筋条的上表面和下表面开设有树脂流道23，树脂流道23沿加强筋条的宽度方向贯穿加强筋条。

树脂流道23包括多个相互间隔设置的第一凹槽和多个相互间隔设置的第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽一一对应，相对应的第一凹槽和第二凹槽相互交叉。

相互交叉的第一凹槽和第二凹槽呈X形。

第一凹槽与加强筋条的长度方向倾斜地设置，第二凹槽与加强筋条的长度方向倾斜地设置。

如图4所示，第一凹槽的方向平行于第一方向，第二凹槽的方向平行于第二方向。

在风机叶片的制造过程中，其中一个步骤为铺放壳体芯材，在铺放壳体芯材之前，加强筋条已经铺放好，为了使得树脂顺利流过加强筋条，因此在加强筋条上开设树脂流道23，该流道与芯材表面的开槽对齐。

而相互交叉的第一凹槽和第二凹槽能够更加流畅的使得树脂通过。

加筋条可采用纤维丝、UD布、多轴布和碳纤由灌注或拉挤构成，如有必要可进行修型。

本实用新型的风机叶片的制造方法如下：

在风机叶片的外蒙皮和外增强层铺设完成后，沿主梁30前后缘边摆放由单向UD布构成的加强筋条，在前缘和后缘位置处对加强筋条倒角使其与对应位置的芯材倒角相同；

交叉的加筋筋条通过交叉处的凹槽相互定位与固定；

铺设肋条，肋条铺设完成后在肋条洞口中铺放叶片芯材10。

在设计之初要明确肋条的厚度应与对应位置的芯材厚度相同，避免灌注完成后叶片芯材10与肋条接触处蒙皮出现褶皱。

在浇筑过程中，加强筋板的树脂流道23与芯材流道对齐，树脂会沿着芯材与肋条弦向和展向的流道浸润整个壳体。

可根据设计计算确定肋条间距或角度，在前缘、后缘、叶根或叶尖等强度薄弱的局部区域铺设加强筋条。

需要说明的是，加强筋条可以在特定的模具中整体灌注成型然后修型，或者加强筋条可以在风机叶片的模具中随叶片芯材10一体灌注成型。

本实用新型还提供了一种风力发电机，其包括上述的风机叶片和发电机组，风机叶片的数量为多个，多个风机叶片与发电机组的输入轴连接。

本实用新型的风力发电机由于采用了本实用新型的风机叶片，该风机叶片的尺寸更大，受风量更大，从而使得传递到发电机组的输入轴的机械能增大，进而提高了发电机组的发电功率。

综上，本实用新型的风机叶片具有更强的结构强度，因此能够满足大尺寸叶片的需要，叶片的尺寸增大使得叶片的受风量增加，即叶片提供的机械能增加，进而使得风力发电机的发电功率得到提升。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种风机叶片，其特征在于，包括叶片芯材(10)和多个加强筋条，所述加强筋条设置在所述叶片芯材(10)内，所述风机叶片旋转时的线速度方向为第一方向，从所述风机叶片旋转时的轴心到所述风机叶片的末端的方向为第二方向，所述加强筋条在所述第一方向和第二方向构成的平面上的投影与所述第一方向之间的夹角为锐角，所述加强筋条在所述第一方向和第二方向构成的平面上的投影与所述第二方向之间的夹角为锐角。

2.根据权利要求1所述的风机叶片，其特征在于，所述加强筋条包括第一加强筋条(21)和第二加强筋条(22)，所述第一加强筋条(21)和所述第二加强筋条(22)呈角度连接。

3.根据权利要求2所述的风机叶片，其特征在于，所述第一加强筋条(21)和第二加强筋条(22)之间的夹角为90度。

4.根据权利要求2所述的风机叶片，其特征在于，所述第一加强筋条(21)的数量为多个，多个所述第一加强筋条(21)等间距设置；所述第二加强筋条(22)的数量为多个，多个所述第二加强筋条(22)等间距设置。

5.根据权利要求1所述的风机叶片，其特征在于，所述加强筋条设置在所述叶片芯材(10)的迎风表面之下，和/或所述加强筋条设置在所述叶片芯材(10)的背风表面之下。

6.根据权利要求1所述的风机叶片，其特征在于，所述风机叶片还包括主梁(30)，所述主梁(30)沿所述第二方向设置在所述叶片芯材(10)内，所述加强筋条的一端与所述主梁(30)连接，所述加强筋条的另一端延伸至所述叶片芯材(10)的端部。

7.根据权利要求1所述的风机叶片，其特征在于，所述风机叶片还包括后缘梁，所述后缘梁设置在所述叶片芯材(10)的后边缘处，所述加强筋条与所述后缘梁相连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的风机叶片，其特征在于，所述加强筋条的上表面和/或下表面开设有树脂流道(23)，所述树脂流道(23)沿所述加强筋条的宽度方向贯穿所述加强筋条。

9.根据权利要求8所述的风机叶片，其特征在于，所述树脂流道(23)包括多个相互间隔设置的第一凹槽和多个相互间隔设置的第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽一一对应，相对应的所述第一凹槽和所述第二凹槽相互交叉。

10.一种风力发电机，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的风机叶片和发电机组，所述风机叶片的数量为多个，多个所述风机叶片与所述发电机组的输入轴连接。

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