[發明專利]一種帶凹型結構的風電葉片用輕量化主梁及制作、主梁結構組合、風電葉片及其制作方法

有效

• 申請號: 202110614148.4
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113263732B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 楊軍;彭超義;馮學斌;侯彬彬;鄧航;胡杰樺;梁鵬程;趙建剛;張滿闖
• 申請（專利權）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: B29C65/48
• 分類號: B29C65/48;B29C65/78;F03D1/06;B29L31/08
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

本發明公開了一種帶凹型結構的風電葉片用輕量化主梁及制作、主梁結構組合、風電葉片及其制作方法，帶凹型結構的風電葉片用輕量化主梁整體呈凹槽狀，包括位于輕量化主梁兩翼的支撐部和連接兩支撐部的中間連接部；制作方法包括鋪設中間連接部增強體和支撐部支撐材料及樹脂灌注；主梁結構組合包括腹板和輕量化主梁，腹板的兩端分別通過一定位配合結構與所述壓力面輕量化主梁和吸力面輕量化主梁連接；以及包括輕量化主梁結構組合的風電葉片及該風電葉片的制作方法。本發明綜合多種因素減輕風電葉片的重量，提升風電葉片的材料利用率，實現了風電葉片的輕量化。

技術領域

本發明屬于風力發電技術領域，尤其涉及一種帶凹型結構的風電葉片用輕量化主梁及制作、主梁結構組合、風電葉片及其制作方法。

背景技術

風力發電機主要靠風電葉片捕獲風能，風電葉片的長度直接影響風力發電機捕獲風能的能力和風力發電機組的輸出功率，風電葉片因性能改進的需求越來越長。葉片延長后，重量會呈指數增加、重心也會向葉尖偏移，從而導致重力疲勞載荷和離心載荷顯著增大，葉片與機組可靠性降低、成本增加。因此，推廣葉片族系延長設計技術必須實現葉片輕量化。

傳統的風電葉片有以下幾個弊端：1)傳統的風電葉片主梁結構為矩形梁，矩形梁在同等抗彎剛度下，材料利用率無法達到最大化；2)傳統風電葉片上殼體和下殼體合裝時，需要根據理論腹板位置進行劃線，并在對應位置粘接羊角或者木塊進行限位，受測量方式和操作人員影響，腹板的定位依然不夠準確，且需要進行羊角或木塊的粘接及去除工作，大大增加了作業內容，粘接結構同時增加了風電葉片的重量；3)傳統的風電葉片的雙腹板或三腹板結構重量較重；4)傳統的風電葉片的板材和芯材較重且力學承受力不佳；5)傳統的風電葉片防雷系統含有銅線，固定銅線的玻纖布，銅基座，玻璃鋼支架，接閃器，粘接膠等，結構復雜，重量比較大。

因此，如何綜合上述因素減輕風電葉片的重量，是本領域人員在葉片輕量化工程研究中亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是風電葉片的輕量化，克服以上背景技術中提到的不足和缺陷，提供一種帶凹型結構的風電葉片用輕量化主梁及制作、主梁結構組合、風電葉片及其制作方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種帶凹型結構的風電葉片用輕量化主梁，所述輕量化主梁整體呈凹槽狀，包括位于輕量化主梁兩翼的支撐部和連接兩支撐部的中間連接部；

所述支撐部和中間連接部連接形成的一個拼接面為一整體平面，該整體平面的形狀配置成與風電葉片的上殼體或下殼體的內側保持一致以形成抵靠；

所述支撐部和中間連接部連接形成的另一個拼接面為一凹槽狀非連續平面，該凹槽狀非連續平面形成的定位槽配置成與風電葉片的腹板的端部保持一致以形成抵靠嵌套。

優選的，所述中間連接部的截面呈梯形狀，其增強體是多層增強纖維布由梯形的上底面到下底面依次疊加而成，且各增強纖維布疊加后形成的增強體的橫截面呈現梯形狀。

增強纖維布疊加成的增強體為凹型主梁提供剛度和強度。作為主承力結構的中間連接部為梯形梁結構，為輕量化主梁提供剛度和強度，相對于矩形主梁風電葉片用輕量化主梁擁有更大的面積矩，在相同的抗彎剛度下，風電葉片用輕量化主梁比矩形主梁重量更輕，可實現葉片輕量化目的。

優選的，所述增強纖維布為碳纖維布層，增強體是由幅寬相等的碳纖維布錯層鋪設而形成梯形狀截面。

選用幅寬相等的碳纖維布層，鋪設出來的中間連接部更加齊整，加工過程更加容易。

優選的，所述支撐部厚度大于中間連接部，且將中間連接部的側面包覆形成一倒梯形凹槽。支撐部結構根據中間連接部設計，有助于主梁內部結構的結合，提高輕量化主梁穩定性，并且方便形成凹型槽，定位腹板。