專利名稱：風(fēng)力發(fā)電機(jī)、葉片及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電設(shè)備，特別是涉及一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其葉片。
背景技術(shù)：
隨著能源危機(jī)的出現(xiàn)和人們對(duì)環(huán)保的要求，許多國家、機(jī)構(gòu)和人員 都對(duì)新的能源給予越來越多的重視。其中，風(fēng)力作為一種清潔的能源正 在被廣泛利用。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)即是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)換裝置。現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)力 發(fā)電機(jī)一般包括葉片和與其相連的發(fā)電裝置。所述葉片在風(fēng)力作用下旋 轉(zhuǎn)，發(fā)電裝置則將葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。
作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)最重要部件之一的葉片，其結(jié)構(gòu)、材料等設(shè)計(jì)直接 影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率。除在空氣動(dòng)力學(xué)的角度上對(duì)葉片進(jìn)行研究 以提高其效能外，也在葉片的結(jié)構(gòu)、制造工藝進(jìn)行長期的改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn) 更高的強(qiáng)度和更輕的重量、以及更低的成本。
例如，現(xiàn)有技術(shù)一種葉片為實(shí)現(xiàn)較高強(qiáng)度，采用實(shí)心金屬材料制成， 但是，這種葉片重量過大成本較高。為減輕重量，另一種現(xiàn)有技術(shù)是葉 片采用復(fù)合材料并且采用空腔結(jié)構(gòu)或在空腔內(nèi)布置加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)，但采 用這樣的設(shè)計(jì)后，葉片的剛性和強(qiáng)度仍難以得到保證。因?yàn)槿~片 一般為
扁平結(jié)構(gòu)，而且是在一個(gè)十分寬廣的風(fēng)速下工作，比如小到不到3米/ 秒風(fēng)速就要啟動(dòng)，大到能夠承受60米/秒颶風(fēng)，在承受高風(fēng)壓時(shí)，現(xiàn)有 采用空腔結(jié)構(gòu)的葉片容易折斷或彎折。
目前，人們?nèi)匀辉跒閷?shí)現(xiàn)既強(qiáng)度剛性好又能在各種風(fēng)速下工作、且 重量輕成本低的葉片而不斷地進(jìn)行各種嘗試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)、葉片及其制造 方法，在有效減輕風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片重量的同時(shí)，可有效保證葉片具有較 高的剛性和強(qiáng)度。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是提供一種風(fēng) 力發(fā)電機(jī)，包括葉片，所述葉片包括相對(duì)設(shè)置的迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體， 所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體構(gòu)成腔體結(jié)構(gòu)；位于所述腔體內(nèi)并支撐所述迎 風(fēng)面體和背風(fēng)面體的腔體間隔支架；將所述腔體間隔支架、迎風(fēng)面體以
及背風(fēng)面體粘合固定的粘合體。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述間隔支架是彈性空心管材。 較優(yōu)實(shí)施方式中，所述粘合體是彈性纖維與壞氧樹脂的組合物、或
彈性纖維與不飽和樹脂的組合物，與所述空心管材一起支撐所述迎風(fēng)面
體和背風(fēng)面體。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述彈性空心管材的材料是下列材料之一或其組 合紙、金屬、塑料、布或其他適合材料，并且所述空心管材經(jīng)過環(huán)氧 樹脂或不飽和樹脂浸泡。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述間隔支架是條狀彈性纖維體。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述支架包括一條彈性纖維體、兩條或多條彈性 纖維體，所述兩條或多條條狀彈性纖維體在所述腔體橫斷截面內(nèi)均勻布 置，并分別支撐所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體，所述彈性纖維體是下列材料 之一或其組合玻璃纖維、棕纖維，并且所述彈性纖維體經(jīng)過環(huán)氧樹脂 或不飽和樹脂浸泡。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述粘合體是彈性纖維和環(huán)氧樹脂的組合物、或 是彈性纖維和不飽和樹脂的組合物。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的另一個(gè)技術(shù)方案是提供一種 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片，包括相對(duì)設(shè)置的迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體，所述迎風(fēng) 面體和背風(fēng)面體構(gòu)成腔體結(jié)構(gòu)；位于所述腔體內(nèi)并支撐所述迎風(fēng)面體和
背風(fēng)面體的腔體間隔支架；將所述腔體間隔支架、迎風(fēng)面體以及背風(fēng)面 體粘合固定的粘合體。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的又一個(gè)技術(shù)方案是提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制造方法，包括步驟將間隔支架放置于葉片迎風(fēng)面 體或背風(fēng)面體上；將彈性纖維與粘結(jié)劑的組合物平鋪于所述間隔支架兩 側(cè)，并高于所述間隔支架；將上述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體中未放置間隔支 架的一件按葉形要求覆于所述間隔支架之上，并壓實(shí)；固定所述迎風(fēng)面 體和背風(fēng)面體。
較優(yōu)實(shí)施方式中，所述彈性纖維是玻璃鋼纖維布，所述粘結(jié)劑是環(huán) 氧樹脂或不飽和樹脂；所述支架是空心管材或條狀彈性纖維體，所述空 心管材的材料是下列材料之一或其組合紙、金屬、塑料、布或其他適 合材料；所述彈性纖維體是下列材料之一或其組合玻璃纖維、棕纖維； 并且所述支架經(jīng)過環(huán)氧樹脂或不飽和樹脂浸泡。
本發(fā)明的有益效果是區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中釆用空腔結(jié)構(gòu) 的葉片在承受高風(fēng)壓時(shí)容易折斷或彎折的特點(diǎn)，本發(fā)明首先是采用間隔 支架設(shè)置于葉片腔體內(nèi)的技術(shù)手段，較好支撐所述葉片的迎風(fēng)面體和背 風(fēng)面體，使其在受到風(fēng)壓彎曲時(shí)有效起到支撐葉片而使其不過度彎曲導(dǎo) 致折斷或彎折的作用，同時(shí)支架的彈性為葉片受風(fēng)壓變形提供可能，使 葉片在過高風(fēng)壓情況下能變形一定程度但又不至于折斷或彎折，變形下 的葉片可減少擋風(fēng)面積進(jìn)而避免承受過高風(fēng)壓；另外，本發(fā)明還提供粘 結(jié)所述間隔支架、迎風(fēng)面體以及背風(fēng)面體的粘合體，方便固定葉片各元 件的同時(shí)進(jìn)一步增加對(duì)葉片迎風(fēng)面體以及背風(fēng)面體的支撐力度，進(jìn)一步 提高葉片的剛性和強(qiáng)度，而材料成本和制造成本卻可以有效降低。


圖l是本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)第一實(shí)施方式的示意圖； 圖2是圖1中葉片的橫截面視圖3是本發(fā)明葉片制造方法第一實(shí)施方式中在背風(fēng)面體放置間隔支 架和粘合體的側(cè)面示意圖4是本發(fā)明葉片制造方法第一實(shí)施方式中在背風(fēng)面體放置間隔支 架和粘合體的俯3見圖5是圖4中A-A，方向的截面圖6是本發(fā)明葉片制造方法第一實(shí)施方式中在間隔支架和粘合體上 放置迎風(fēng)面體的側(cè)面示意6圖7是本發(fā)明葉片制造方法第二實(shí)施方式中在背風(fēng)面體放置間隔支 架和彈性纖維與粘結(jié)劑組合物的側(cè)面示意圖8是根據(jù)本發(fā)明葉片制造方法第二實(shí)施方式所得到的葉片的橫截 面示意圖。
具體實(shí)施例方式
一起參閱圖1和圖2，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電^L包括葉片100，所述葉片 100包括
相對(duì)設(shè)置的迎風(fēng)面體110和背風(fēng)面體120,所述迎風(fēng)面體110和背 風(fēng)面體120構(gòu)成腔體結(jié)構(gòu)；
位于所述腔體內(nèi)并支撐所述迎風(fēng)面體110和背風(fēng)面體120的腔體間 隔支架130;
位于所述腔體間隔支架130外側(cè)并粘結(jié)所述腔體間隔支架130、迎 風(fēng)面體110以及背風(fēng)面體120的粘合體140。
如圖2所示，所述迎風(fēng)面體110和背風(fēng)面體120構(gòu)成的葉片IOO橫 截面大致是氣動(dòng)翼形結(jié)構(gòu)，其中迎風(fēng)面體110以一定角度傾斜于葉片100 的轉(zhuǎn)動(dòng)平面。在受到風(fēng)壓時(shí)，在傾斜于風(fēng)向的迎風(fēng)面體110上產(chǎn)生與風(fēng) 向垂直的分壓，推動(dòng)葉片100轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電裝置內(nèi)轉(zhuǎn) 子(圖未示)旋轉(zhuǎn)，發(fā)電裝置則將葉片IOO旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能。
當(dāng)葉片IOO受到較大風(fēng)壓時(shí)，葉片100內(nèi)支架130可以為葉片100 腔體提供一定的支撐力，使葉片IOO不會(huì)因過度彎曲而腔體過度縮小， 進(jìn)而導(dǎo)致葉片IOO彎折或折斷；另一方面，支架130的彈性特點(diǎn)為葉片 IOO受風(fēng)壓適當(dāng)變形提供可能，使葉片IOO在過高風(fēng)壓情況下能變形一 定程度但又不至于折斷或彎折，因變形下的葉片IOO可減少擋風(fēng)面積， 避免氣流進(jìn)一步增加對(duì)葉片IOO的壓力。而且，支架130可以減少葉片 IOO在工作時(shí)的彈性變形能量損失，提高葉片IOO的風(fēng)能利用系數(shù)。
顯然，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)中采用空腔結(jié)構(gòu)或空腔內(nèi)布置加強(qiáng) 筋的結(jié)構(gòu)的葉片在承受高風(fēng)壓時(shí)容易折斷或彎折的特點(diǎn)，本發(fā)明首先是 采用間隔支架130設(shè)置于葉片IOO腔體內(nèi)的技術(shù)手段，較好支撐所述葉 片100的迎風(fēng)面體110和背風(fēng)面體120,使其在受到風(fēng)壓彎曲時(shí)有效起 到支撐葉片IOO而使其不過度彎曲導(dǎo)致折斷或彎折的作用，同時(shí)支架130的彈性為葉片IOO受風(fēng)壓變形提供可能，使葉片IOO在過高風(fēng)壓情況下能變形一定程度但又不至于折斷或彎折；
另外，本發(fā)明還提供粘結(jié)所述間隔支架130、迎風(fēng)面體110以及背風(fēng)面體120的粘合體140，方便固定葉片100各元件的同時(shí)進(jìn)一步增加對(duì)葉片100迎風(fēng)面體110以及背風(fēng)面體120的支撐力度，進(jìn)一步提高葉片IOO的剛性和強(qiáng)度，而材料成本和制造成本卻可以有效降低。
還參閱圖2，在具體實(shí)施方式
中，所述支架130是空心管材，這樣可以實(shí)際上將葉片100的空腔分為至少3個(gè)小腔室，增強(qiáng)葉片100的剛性和強(qiáng)度；另外空心管材本身可以提供較大的強(qiáng)度，有效增強(qiáng)抵抗葉片100彎折的能力。
參閱圖3，在另一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述支架130的長度可以較所述葉片IOO腔體的長度小，并且位于所述腔體較大空間位置，這樣既不實(shí)質(zhì)降低葉片IOO的強(qiáng)度和剛性，也節(jié)省材料。
所述粘合體140可以是彈性纖維與環(huán)氧樹脂的組合物、或彈性纖維與不飽和樹脂的組合物，與所述空心管材一起支撐所述迎風(fēng)面體110和背風(fēng)面體120。
所述彈性空心管材的材料可以是下列材料之一或其組合紙、金屬、塑料、布或其他適合材料，并且所述空心管材在使用前經(jīng)過環(huán)氧樹脂或不飽和樹脂浸泡。
所述粘合體140可以是彈性纖維和環(huán)氧樹脂的組合物、或是彈性纖維和不飽和樹脂的組合物。
下面描述上述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片100的制造方法，所述方法包括步驟
1) 參閱圖3，將間隔支架130放置于葉片IOO迎風(fēng)面體IIO或背風(fēng)面體120上；
所述迎風(fēng)面體110和背風(fēng)面體120可以4姿傳統(tǒng)的材^f和加工工藝制作，比如由環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂等滲入長度不同的玻璃纖維，然后置入特制的^f莫具上成型；
所述間隔支架130可以是上述經(jīng)過環(huán)氧樹脂或不飽和樹脂浸泡的空心管材。
2) —起參閱圖3、圖4和圖5，將彈性纖維與粘結(jié)劑的組合物平鋪于所述間隔支架130兩側(cè)，并高于所述間隔支架130;
比如將玻璃鋼纖維布和環(huán)氧樹脂平鋪于所述間隔支架130兩側(cè)，并 高于所述間隔支架130。
3) 參閱圖6,將上述迎風(fēng)面體110或背風(fēng)面體120中未》欠置間隔支 架130的一件按葉形要求覆于所述間隔支架130之上，并壓實(shí)；
這里采用工具壓實(shí)，得到氣動(dòng)翼形橫截面的葉片100。
4) 固定所述迎風(fēng)面體110和背風(fēng)面體120。
所述迎風(fēng)面體110和背風(fēng)面體120可以用專用環(huán)氧樹脂粘牢，以固 定連接。
參閱圖7和圖8，此外，間隔支架230也可以不采用空心管材，而 是采用條狀彈性纖維體。在此結(jié)構(gòu)下，具體上所述支架230可以包括一 條、兩條或多條彈性纖維體，所述兩條或多條條狀彈性纖維體在所述腔 體的橫斷截面內(nèi)均勻布置，并分別支撐所述迎風(fēng)面體210和背風(fēng)面體 220。
所述彈性纖維體可以是下列材料之一或其組合玻璃纖維、棕纖維 或其他纖維材料。
并且，所述彈性纖維體經(jīng)過環(huán)氧樹脂或不飽和樹脂浸泡。 下面描述本實(shí)施方式中風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制造方法，包括步驟
1) 將彈性纖維體放置于葉片迎風(fēng)面體210或背風(fēng)面體220上； 所述迎風(fēng)面體210和背風(fēng)面體220可以4姿傳統(tǒng)的材料和加工工藝制
作，.比如由環(huán)氧樹脂、不々包和樹脂等滲入長度不同的玻璃纖維，然后置 入特制的模具上成型；
所述彈性纖維體可以是玻璃纖維、棕纖維或其他纖維材料，并且 經(jīng)過環(huán)氧樹脂或不飽和樹脂浸泡。
2) 參閱圖7，將彈性纖維與粘結(jié)劑的組合物240平鋪于所述間隔支 架230兩側(cè)，并高于所述彈性纖維體；
比如將玻璃鋼纖維布和環(huán)氧樹脂平鋪于所述間隔支架230兩側(cè)，并 高于所述彈性纖維體。
3) 將上述迎風(fēng)面體210或背風(fēng)面體220中未放置彈性纖維體的一 件按葉形要求覆于所述彈性纖維體之上，并壓實(shí)；
9這里采用工具壓實(shí)，得到氣動(dòng)翼形橫截面的葉片。
4)參閱圖8,固定所述迎風(fēng)面體210和背風(fēng)面體220。 所述迎風(fēng)面體210和背風(fēng)面體220可以用專用環(huán)氧樹脂粘牢，以固 定連接。
上述葉片的制造方法中，由于采用成本較低的紙、金屬、塑料或布， 以及彈性纖維體和環(huán)氧樹脂等制造葉片，材料成本較低；
而且，葉片的制造簡單，不需要采用昂貴的設(shè)備，因此制造成本低， 制造效率高；
此外，由于葉片采用空腔結(jié)構(gòu)，葉片的材料重量輕，因此，本發(fā)明 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片在與現(xiàn)有技術(shù)葉片同等強(qiáng)度下，啟動(dòng)風(fēng)速較低，適應(yīng) 風(fēng)速范圍廣，發(fā)電效率高。
本發(fā)明還提供一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片，包括相對(duì)設(shè)置的迎風(fēng)面體 和背風(fēng)面體，所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體構(gòu)成腔體結(jié)構(gòu)；位于所述腔體內(nèi) 并支撐所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體的腔體間隔支架；將所述腔體間隔支 架、迎風(fēng)面體以及背風(fēng)面體粘合固定的粘合體。
總而言之，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片強(qiáng)度較高，剛性較大，啟動(dòng)風(fēng) 速低，在與現(xiàn)有技術(shù)葉片同等強(qiáng)度下，重量較輕、結(jié)構(gòu)簡單、制作成本 較低、風(fēng)能利用系數(shù)高。本發(fā)明也特別適用于采用手工糊制工藝的風(fēng)力 發(fā)電機(jī)葉片。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范 圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變 換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的 專利保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于，所述葉片包括相對(duì)設(shè)置的迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體，所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體構(gòu)成腔體結(jié)構(gòu)；位于所述腔體內(nèi)并支撐所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體的腔體間隔支架；將所述腔體間隔支架、迎風(fēng)面體以及背風(fēng)面體粘合固定的粘合體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述間隔 支架是彈性空心管材。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述粘合 體是彈性纖維與環(huán)氧樹脂的組合物、或彈性纖維與不飽和樹脂的組合 物，與所述彈性空心管材一起支撐所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述彈性 空心管材的材料是下列材料之一或其組合紙、金屬、塑料、布。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述間隔 支架是條狀彈性纖維體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于所述間隔 支架包括一條、兩條或多條彈性纖維體，所述兩條或多條彈性纖維體在 所述腔體的橫斷截面內(nèi)應(yīng)均勻布置，并分別支撐所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面 體，所述彈性纖維體是下列材料之一或其組合玻璃纖維、棕纖維，并 且所述彈性纖維體經(jīng)過環(huán)氧樹脂或不飽和樹脂浸泡。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片，其特征在于 所述粘合體是彈性纖維和環(huán)氧樹脂的組合物、或是彈性纖維和不飽和樹 脂的組合物。
8. —種風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括葉片，其特征在于，所述葉片包括 相對(duì)設(shè)置的迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體，所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體構(gòu)成腔體結(jié)構(gòu)；位于所述腔體內(nèi)并支撐所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體的腔體間隔支架； 將所述腔體間隔支架、迎風(fēng)面體以及背風(fēng)面體粘合固定的粘合體。
9. 一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制造方法，其特征在于包括步驟 將間隔支架放置于葉片迎風(fēng)面體或背風(fēng)面體上； 將間隔纖維與粘結(jié)劑的組合物平鋪于所述間隔支架兩側(cè)，并高于所述間隔支架；將上述迎風(fēng)面體或背風(fēng)面體中未放置間隔支架的 一件按葉形要求 覆于所述間隔支架之上，并壓實(shí)； 固定所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的制造方法，其特征在于所述間隔纖維是玻璃鋼纖維布，所述粘結(jié)劑是環(huán)氧樹脂或不飽和樹脂；所述支架是空心管材或條狀彈性纖維體，所述空心管材的材料是下 列材料之一或其組合紙、鋼鐵、塑料、布或其他適合材料；所述彈性 纖維體是下列材料之一或其組合玻璃纖維、棕纖維；并且所述支架經(jīng) 過環(huán)氧樹脂或不飽和樹脂浸泡。
全文摘要
本發(fā)明公開一種風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片結(jié)構(gòu)及其制造方法。所述風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片包括相對(duì)設(shè)置的迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體，所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體構(gòu)成腔體結(jié)構(gòu)；位于所述腔體內(nèi)并支撐所述迎風(fēng)面體和背風(fēng)面體的腔體間隔支架；將所述腔體間隔支架、迎風(fēng)面體以及背風(fēng)面體粘合固定的粘合體。本發(fā)明可以在有效減輕風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片重量的同時(shí)，有效保證葉片具有較高的剛性和強(qiáng)度，減少葉片在工作時(shí)的彈性變形能量損失，提高葉片的風(fēng)能利用系數(shù)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號(hào)F03D11/02GK101498278SQ200910105609
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者李永泉, 韓建景 申請(qǐng)人:深圳市艾飛盛科技有限公司