[發明專利]風力發電葉片碳纖維加熱芯片組件及其制作方法

有效

• 申請號: 201710786659.8
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107435617B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 謝波;季小強;王瑞;談昆倫;劉時海;王秀崗;蔣麗霞;陳麗香
• 申請（專利權）人: 常州市宏發縱橫新材料科技股份有限公司
• 主分類號: F03D80/60
• 分類號: F03D80/60;H05B3/34
• 代理公司: 常州易瑞智新專利代理事務所(普通合伙) 32338
• 代理人: 徐琳淞

本發明公開了風力發電葉片碳纖維加熱芯片組件及其制作方法。包括加熱芯片和接頭裝置；加熱芯片為碳玻層內混編織物，或者加熱芯片為碳玻層間混編織物，加熱芯片包括90°碳纖；接頭裝置包括多個銅接頭或冷壓接頭和銅皮；或者所述接頭裝置包括導電銀膠層、上層銅皮和下層銅皮；加熱芯片邊緣的0°的碳纖維的兩端通過導電銀膠層粘接在上層銅皮與下層銅皮之間。本發明直接植入葉片內，通電產生熱量即可進行除冰，加熱芯片有兩種織物結構可選，90°設置碳纖使得加熱芯片具有自修復能力，當0°碳纖斷裂時可通過臨近的90°碳纖的連接傳導，依然具有導電效果，產生熱量。

技術領域

本發明涉及一種風力發電葉片碳纖維加熱芯片組件及其制作方法。

背景技術

隨著能源短缺和生態環境的日益惡化，風力發電在國內外的應用越來越廣泛。但是近年來極端災害氣候頻繁出現，特別是我國凍雨天氣增多，對風力發電的運行帶來嚴重影響。在凍雨的氣候環境中，電機轉子葉片上非常容易結冰，會對風力發電產生如下危害：

一方面，隨著冰層的增厚，葉片的物理外形發生變化，使得葉片受風能力降低，從而使葉片的空氣力學性能下降，影響風力發電效率；另一方面，隨著冰層的增厚，葉片的重量增加，加大發電機組的負荷，增加了發電機組的機械磨損，影響發電機組的壽命和安全。

目前消除葉片結冰常用的方法，是在葉片結冰到一定程度時停機除冰，其除冰方法：一是等待氣溫上升自然除冰；二是人工敲打除冰。應用上述方法不但影響發電機組的發電量，而且因敲打可能對發電機組造成損害。

也有采用碳纖維來做發熱芯片的，但都是碳纖和玻纖交織在一起的，一方面碳纖不平整，發熱不均勻，另一方面，當碳纖受損，發熱芯片就斷了。發熱芯片接頭多采用碳纖維束與銅導線纏繞焊接，再對接頭進行焊錫等方式進行加固。這種連接方式弊端主要有：接觸面小，裸露的碳纖維束易松散，接觸點集中，碳纖維束抗剪切能力小，易斷，而且操作工藝繁瑣。

發明內容

本發明的目的是提供一種發熱均勻，具備自修復功能，連接牢靠，抗剪斷能力強的風力發電葉片碳纖維加熱芯片組件及其制作方法。

實現本發明目的的技術方案是風力發電葉片碳纖維加熱芯片組件，包括加熱芯片和接頭裝置；

所述加熱芯片為碳玻層內混編織物，由0°紗線、90°紗線和捆綁紗組成，0°紗線采用碳纖玻纖根據發熱需求按照可變化的碳玻比例交替排列，90°紗線采用碳纖玻纖按照固定的碳玻比例交替排列；

或者所述加熱芯片為碳玻層間混編織物，包括0°方向的一層碳纖一層玻纖、90°方向的碳纖和玻纖、以及將0°方向兩層纖維和90°方向纖維捆綁在一起的捆綁紗；所述0°方向的一層碳纖所用碳纖克重相同或者根據發熱需求不同位置碳纖克重不同；所述90°方向的碳纖和玻纖細紗按照固定的碳玻比例交替排列；

所述接頭裝置包括多個銅接頭或冷壓接頭和銅皮；加熱芯片邊緣的0°的碳纖維分束的兩端逐一連接在所述銅接頭或冷壓接頭的一端，銅接頭或冷壓接頭的另一端焊接在銅皮上；

或者所述接頭裝置包括導電銀膠層、上層銅皮和下層銅皮；加熱芯片邊緣的0°的碳纖維的兩端通過導電銀膠層粘接在上層銅皮與下層銅皮之間。

所述碳玻層內混編織物，碳纖采用3K～50K，玻纖采用200tex～2400tex；所述碳玻層間混編織物0°方向，玻纖設置在表面，碳纖設置在底面，碳纖均勻致密的平鋪，碳纖選自12K～50K，克重為50g/㎡～1000g/㎡。

所述銅接頭與碳纖維連接處套有熱縮管。

所述銅皮、上層銅皮和下層銅皮為鍍錫紫銅，其上均勻打樹脂孔。

制作方法包括以下步驟：