專利名稱：風車翼及使用該風車翼的風力發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及風車翼及使用該風車翼的風力發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
對風力發(fā)電裝置的風車翼有質(zhì)量輕、可靠性高、易于制造以縮短制造時間的要求。 其中，為了實現(xiàn)輕量化，采用復合材料的層積結(jié)構(gòu)。圖IA是示意性表示風車翼結(jié)構(gòu)的剖視圖。風車翼100包括作為基本層積結(jié)構(gòu)的外皮101 ；加強層積結(jié)構(gòu)的前緣部加強部103、后緣部加強部105 (10fe、105b)、腹部加強部104a、背部加強部104b和橫梁部件102。前緣部加強部103、后緣部加強部105、腹部加強部104a、背部加強部104b分別設(shè)置在風車翼100 的前緣部分、后緣部分、腹部部分和背部部分。為了使風車翼100具有必要的彎曲剛性并實現(xiàn)輕量化，有效地方法是將強化纖維塑料單方向加強部件(UD部件，或稱為0°部件)配置在遠離彎曲中心X的位置。因此， 采用將UD部件集中層積配置在腹部側(cè)與背部側(cè)的中央(腹部加強部10 與背部加強部 104b)以及前緣與后緣(前緣部加強部103與后緣部加強部10fe、105b)的結(jié)構(gòu)。在覆蓋風車翼100葉面整體的外皮101上使用加強塑料制多層斜紋部件(士45°部件，或稱為多方向部件)等。外皮101中未配置UD部件的部分(除前緣部加強部103、后緣部加強部105a、 10 、腹部加強部104a、背部加強部104b以外的部分)使用例如在多層斜紋部件之間夾有芯部件的夾層結(jié)構(gòu)。圖IB是具體地表示圖IA的層積結(jié)構(gòu)的示意圖。另外，圖中，實線表示斜紋部件 (士45°部件)111、虛線表示UD部件(0°部件)112、梯形(矩形)表示芯部件113。作為外皮101，在外側(cè)分別設(shè)置η層士45°部件，在內(nèi)側(cè)設(shè)置m層士45°部件(η、 m為自然數(shù))。而且，在外皮101的η層士45°部件與m層士45°部件之間，在風車翼100 的各部分，分別設(shè)有以下層。即，在前緣部加強部103、腹部加強部104a/背部加強部104b、 后緣部加強部10^1/10 上，分別設(shè)有ρ層、q層、r層0°部件(p、q、r為自然數(shù))。其中，q >>P、r。在其它部分上，設(shè)有一層芯部件113。另外，最后緣部分也可以僅為外皮101(包含芯部件113)。如圖2所示，0°部件(UD部件)是將纖維相對于風車翼的長度方向成0°角配置并滲透有樹脂的材料，可視作0°角配置纖維的強化纖維塑料。如圖2所示，士45°部件是將纖維相對于風車翼的長度方向成+45°以及-45°兩個角度相交配置并滲透有樹脂的材料，可視作士45°角配置纖維的強化纖維塑料。作為纖維，列舉碳素纖維或玻璃纖維。此情況下，前緣部加強部103的層積狀態(tài)為，從外側(cè)開始依次為(士45° )n/(0° ) p/(士 45° )m。腹部加強部10 及背部加強部104b的層積狀態(tài)為，從外側(cè)開始依次為 (士45° )n/(0° )/(士45° )m。后緣部加強部 10fe/105b 的層積狀態(tài)為(士45° )n/(0° ) r/(士 45° )m。其它部分的層積狀態(tài)為(士 45° )n/芯部件/(士 45° )m。另外，士 45°及0° 分別表示士45°部件及0°部件。并且，下標n、m、p、q、r分別表示層數(shù)。在日本特開2006-118434號公報中公開了輕量風車翼的制造方法。該風車翼用于垂直軸式發(fā)電裝置。該風車翼為，首先，以使該風車翼的翼內(nèi)形成規(guī)定空間的方式，在規(guī)定的纖維材料上含浸混合有固化劑的樹脂材料而層積形成作為風車翼表面層的第一對開翼以及第二對開翼。其后，在規(guī)定的纖維材料上含浸混合有固化劑的樹脂材料而在圓筒形狀彈性部件的圓周表面上層積形成在所述翼內(nèi)對厚度方向進行支承的翼內(nèi)支承層。然后，以使所述翼內(nèi)支承層與所述第一對開翼以及所述第二對開翼分別一體成型的方式，將層積形成有所述翼內(nèi)支承層的圓筒形狀彈性部件配置在所述翼內(nèi)的翼長度方向上的規(guī)定位置，在該規(guī)定位置能夠使所述翼內(nèi)支承層在所述翼內(nèi)通過彈性力分別壓接于所述第一對開翼以及所述第二對開翼，使所述第一對開翼以及所述第二對開翼接合并且放置規(guī)定時間。由此， 通過所述固化劑的固化作用而使所述第一對開翼、所述第二對開翼、所述翼內(nèi)支承層全部一體成形。在日本特開平6-66244號公報中公開了一種風車翼。該風車翼通過沿外皮的長度方向插入的主橫梁來保持剛性。該風車翼為，在所述主橫梁的長度方向?qū)臃e有單方向粗紗布(口一 Ii 々口 7 )，并且在所述單方向粗紗布的層積上繃帶狀層積有玻璃布與玻璃墊。專利文獻1 日本特開2006-118434號公報專利文獻2 日本特開平6-66244號公報在如圖IA及圖IB所示的層積結(jié)構(gòu)中，不僅在風車翼的腹部(腹部加強部104a)以及背部(背部加強部104b)層積UD部件112，而且在前緣(前緣部加強部10 及后緣(后緣部加強部105)也需要層積UD部件112。即，需要配置UD部件112的部位較多，其層積耗時多，其結(jié)果是存在制造時間增加的問題。并且，如圖3所示，在翼根部附近的翼形狀近似圓筒的部位，在前緣(前緣部加強部10 及后緣(后緣部加強部10 層積UD部件時，需要將UD部件張貼在大致垂直的面上。因此，UD部件容易向下方偏移，不易制造。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠縮短制造時間且易于制造的風車翼及使用其的風力發(fā)電裝置。并且，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種能夠抑制重量增加、縮短制造時間且易于制造的風車翼及使用其的風力發(fā)電裝置。以下，參考在用于實施本發(fā)明的實施方式中使用的序號、附圖標記對本發(fā)明的內(nèi)容進行說明。為了明確權(quán)利要求范圍內(nèi)的內(nèi)容與用于實施本發(fā)明的實施方式的關(guān)系而付以該序號、附圖標記并用括號表示，另外，以下序號、附圖標記并非用于解釋記載在權(quán)利要求范圍內(nèi)的發(fā)明的技術(shù)范圍。本發(fā)明的風車翼是具有層積結(jié)構(gòu)的風車翼。該層積結(jié)構(gòu)包括具有翼形狀的外皮(1)、加強外皮(1)的翼腹部的腹部加強部( )、加強外皮(1)的翼背部的背部加強部 (4b)。外皮(1)包括層積的第一多方向部件(11 (士45° )n)、第一單方向加強部件(12 (0° )N)、第二多方向部件(11 :(士45° )m)。腹部加強部Ga)包括設(shè)置在第一單方向加強部件(12:(0° )N)與第二多方向部件(11 :(士45° )m)之間的第二單方向加強部件(12: (0° )Q)。背部加強部Gb)包括設(shè)置在第一單方向加強部件(12 (0° )N)與第二多方向部件(11:(士45° )m)之間的第三單方向加強部件(12:(0° )Q)。外皮⑴在前緣側(cè)的腹部加強部Ga)與背部加強部Gb)之間以及在后緣側(cè)的腹部加強部Ga)與背部加強部Gb)之間分別配置有第一芯部件(13)。在本發(fā)明中，在翼面全部的外皮⑴上層積單方向加強部件(12 :(0° )N)并利用腹部加強部Ga)以及背部加強部Gb)來獲得必要彎曲剛性，因此也可以在前緣以及后緣不配置利用單方向加強部件的加強部的結(jié)構(gòu)。由此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在制造時能夠減少UD 部件的配置部位，縮短層積作業(yè)時間。并且，由于未在前緣以及后緣配置UD部件，因此能夠消除在翼根部附近的翼形狀近似圓筒的部位UD部件向下方偏移而不易制造的問題。并且， 能夠通過未在前緣以及后緣使用利用單方向加強部件的加強部而減小的重量來從整體上抑制因在翼面全部的外皮(1)上使用單方向加強部件(12 :(0° )N)而增加的重量，因此能夠抑制風車翼整體的重量增加，維持輕量化，并獲得必要的彎曲剛性。在上述風車翼中，進一步具有加強外皮(1)的翼后緣部的后緣部加強部(fe、5b)。 后緣部加強部(fe、5b)包括配置在第一單方向加強部件(12 :(0° )N)與第二多方向部件 (11:(士45° )m)之間的第四單方向加強部件(12:(0° )Q)。外皮(1)在前緣側(cè)的腹部加強部Ga)與背部加強部Gb)之間、腹部加強部Ga)與后緣部加強部(5a)之間、背部加強部Gb)與后緣部加強部(5b)之間分別配置有第一芯部件(13)。在本發(fā)明中，進一步利用后緣部加強部(fe、5b)來獲得必要的彎曲剛性，因此無需在前緣配置利用單方向加強部件的加強部的結(jié)構(gòu)。由此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在制造時能夠減少UD部件的配置部位，縮短層積作業(yè)時間。并且，由于未在前緣配置UD部件，因此能夠消除在翼根部附近的翼形狀近似圓筒的部位UD部件向下方偏移而不易制造的問題。并且， 能夠通過未在前緣配置利用單方向加強部件的加強部而減小的重量來從整體上抑制因在翼面全部的外皮(1)上使用單方向加強部件(并且，少于未配置后緣部加強部(5ajb)的情況)而增加的重量，因此能夠抑制風車翼整體的重量增加，維持輕量化，并獲得必要的彎曲剛性。在上述風車翼中，外皮⑴進一步包括以與第二多方向部件(11 (士45° )m)重疊的方式配置在第二多方向部件(11:(士45° )m)下側(cè)的第五單方向加強部件(12:(0° )M)。在本發(fā)明中，由于在翼面全部的外皮⑴上進一步增加單方向加強部件(12: (0° )M)，因此能夠提高彎曲剛性。在上述風車翼中，從翼的翼根部到最大翼弦(二一 K )位置(Si)為層積結(jié)構(gòu)。從翼的最大翼弦位置到翼前緣(S2)為其它層積結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，至少從翼的翼根部到最大翼弦位置(Si)具有上述層積結(jié)構(gòu)，因此無需在前緣或前緣與后緣配置UD部件，從而能夠減小或消除在翼根部附近的翼形狀近似圓筒的部位UD部件向下方偏移而不易制造的問題。由此，能夠縮短層積作業(yè)時間。在上述風車翼中，其它層積結(jié)構(gòu)包括具有翼形狀的其它的外皮(101)、加強其它的外皮(101)的翼腹部的其它的腹部加強部(10 )、加強其它的外皮(101)的翼背部的其它的背部加強部(104b)、加強其它的外皮(101)的翼前緣部的其它的前緣部加強部(103)、 加強其它的外皮(101)的翼后緣部的其它的后緣部加強部(105)。其它的外皮(101)包括 層積的第一多方向部件(111 :(士45° )n)、第二多方向部件(111 :(士45° )m)。其它的腹部加強部(104a)包括設(shè)置在第一多方向部件(111 :(士45° )n)與第二多方向部件(111 (士45° )m)之間的第六單方向加強部件(112:(0° ),)。其它的背部加強部(104b)包括設(shè)置在第一多方向部件(111 :(士45° )n)與第二多方向部件(111 :(士45° )m)之間的第七單方向加強部件(112 :(0° ),)。其它的前緣部加強部(10 包括設(shè)置在第一多方向部件 (111:(士45° )n)與第二多方向部件(111 :(士45° )m)之間的第八單方向加強部件(112 (0° )p)。其它的后緣部加強部包括設(shè)置在第一多方向部件(111 :(士45° )n)與第二多方向部件(111:(士45° )m)之間的第九單方向加強部件(112:(0° ),)。其它的外皮(101)在其它的腹部加強部(104a)與其它的前緣部加強部(103)之間、其它的腹部加強部(104a)與其它的后緣部加強部(105)之間、其它的背部加強部(104b)與其它的前緣部加強部(103) 之間、其它的背部加強部(104b)與其它的后緣部加強部(105)之間分別配置有第二芯部件 (113)。在本發(fā)明中，在從最大翼弦位置到翼前緣(S2)并且在翼面整體外皮(101)上未使用單向強化部件，而是利用腹部加強部(I(Ma)、背部加強部(104b)、前緣部加強部(103)、 后緣部加強部(10 獲得必要彎曲剛性，由此，與在翼整體上層積單向強化部件的情況相比，能夠使風車翼進一步輕量化。本發(fā)明的風力發(fā)電裝置具有能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在機艙的旋翼轂和安裝在旋翼轂上的風車翼，由旋翼轂與風車翼構(gòu)成風車旋轉(zhuǎn)體，利用風力使風車旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，將其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動能轉(zhuǎn)換為電能。由于使用具有上述特征的風車翼，因此能夠?qū)崿F(xiàn)輕量化，提高彎曲剛性，縮短制造時間且易于制造。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供縮短制造時間且易于制造的風車翼及使用其的風力發(fā)電裝置。并且，能夠提供抑制重量增加、縮短制造時間且易于制造的風車翼及使用其的風力發(fā)電裝置。


圖IA是示意性表示風車翼結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖IB是具體地表示圖IA的層積結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是具體地表示圖IB的0°部件及士45°部件的示意圖。圖3是表示風車翼的翼根部部分的狀態(tài)的示意圖。圖4A是示意性表示本發(fā)明第一實施方式的風車翼結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖4B是具體地表示圖4A的層積結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5A是示意性表示本發(fā)明第二實施方式的風車翼結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖5B是具體地表示圖5A的層積結(jié)構(gòu)的示意圖。圖6是示意性表示本發(fā)明第三實施方式的風車翼結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖7是表示使用本發(fā)明的風車翼的風力發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。
具體實施例方式以下，參考附圖對本發(fā)明的風車翼以及使用其的風力發(fā)電裝置的實施方式進行說明。另外，在本實施方式中，由于與風車翼的層積結(jié)構(gòu)沒有直接關(guān)系的結(jié)構(gòu)(例如，橫梁部件)與現(xiàn)有技術(shù)相同，因此其說明省略。圖7是表示使用本發(fā)明的風車翼的風力發(fā)電裝置1結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。風力發(fā)電裝置 1具有直立連接在基礎(chǔ)6上的支柱2、設(shè)置在支柱2上端的機艙3、能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在機艙 3的旋翼轂4和安裝在旋翼轂4上的風車翼5。由旋翼轂4與風車翼5構(gòu)成風車旋轉(zhuǎn)體。
(第一實施方式)參考附圖對本發(fā)明第一實施方式的風車翼進行說明。圖4A是示意性表示本發(fā)明第一實施方式的風車翼結(jié)構(gòu)的剖視圖。風車翼10包括作為基本層積結(jié)構(gòu)的外皮1、作為加強增壓結(jié)構(gòu)的腹部加強部如及背部加強部4b。腹部加強部如及背部加強部4b分別設(shè)置在風車翼10的腹部部分及背部部分。為了保持風車翼I0具有必要的彎曲剛性并實現(xiàn)輕量化，有效地方法是將強化纖維塑料單方向加強部件(UD部件，或稱為0°部件)12配置在遠離彎曲中心X的位置。在本實施方式中，通過在外皮1上層積UD部件12并將UD部件集中層積配置在腹部側(cè)與背部側(cè)的中央(腹部加強部4a、背部加強部4b)且未在前緣與后緣配置UD部件12的結(jié)構(gòu)。下面，進行詳細說明。外皮1使用構(gòu)成風車翼10的翼面整體的強化纖維塑料多層斜紋部件(士45°部件，或稱為多方向部件)11等。外皮1中未配置UD部件12的部分(除腹部加強部如及背部加強部4b以外的部分)使用例如在多層斜紋部件11之間夾有芯部件13的夾層結(jié)構(gòu)。圖4B是具體地表示圖4A的層積結(jié)構(gòu)的示意圖。并且，圖中，實線表示斜紋部件 (士45°部件)11、虛線表示UD部件(0°部件)12、梯形(矩形)表示芯部件13。作為外皮1，在外側(cè)設(shè)有η層士45°部件，在其內(nèi)側(cè)設(shè)有m層0°部件，在其內(nèi)側(cè)設(shè)有Ml層0°部件，更內(nèi)側(cè)設(shè)有m層士45°部件。并且，n、m、Nl、Ml為自然數(shù)(正整數(shù))， Nl+Ml ^ UNl ^ UMl ^ O0而且，在外皮1的附層0°部件與Ml層0°部件之間，在風車翼10的各部分，分別設(shè)有以下層。即，在腹部加強部4a/背部加強部4b，設(shè)有Ql層0°部件(Ql為自然數(shù))。此時，可使Ql<q(參考圖1B)。在外皮1上使用0°部件是為了提高彎曲剛性。在其它部分，設(shè)置1層芯部件13。另外，在腹部加強部如與背部加強部4b，根據(jù)必要剛性也可以是不同的層數(shù)Oil)。O°部件(UD部件)12以及士45°部件(斜紋部件)11與圖2中說明的UD部件 112以及斜紋部件111相同。此時，腹部加強部4a/背部加強部4b的層積狀態(tài)為，從外側(cè)開始依次為(士45° ) n/(0° )N1/(0° )Q1/(0° )M1/( 士 45° )m。其它部分的層積狀態(tài)為，從外側(cè)開始依次為(士45° )n/(0° )N1/芯部件/(0° ) M1/(士45° )m。其中，士45°及0°分別表示士45°部件及0°部件。并且，下標n、m、Nl、 Ql、Ml分別表示層數(shù)。由于未在前緣與后緣配置加強用UD部件，整體層積的UD部件的個數(shù)(層數(shù)W)也為能夠使翼獲得必要彎曲剛性的最小個數(shù)。該最小個數(shù)可通過實驗或模擬等方法來確定。 這樣，通過整體層積的UD部件的個數(shù)為必要的最小限度，能夠抑制重量的增加。在本實施方式中，通過在翼面整體的外皮上層積單方向加強0°部件(UD部件)來獲得必要彎曲剛性，因此能夠?qū)崿F(xiàn)未在前緣以及后緣集中配置UD部件的結(jié)構(gòu)。由于未在前緣與后緣配置加強用UD部件，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在制造時能夠減少UD部件的配置部位，縮短層積作業(yè)時間。并且，由于未在前緣以及后緣配置UD部件，因此能夠消除在翼根部附近的翼形狀近似圓筒的部位UD部件向下方偏移而不易制造的問題。并且，在本實施方式中，未在前緣以及后緣集中配置UD部件，而在腹部及背部集中配置UD部件。這是由于如果沒有集中配置UD部件的部位，而僅通過外皮的UD部件來獲得彎曲剛性，則UD部件的使用量增加，重量非常大。即，在本實施方式中，通過在外皮上使用UD部件并在腹部及背部集中配置UD部件，能夠抑制需要追加的UD部件的量，維持輕量化，獲得必要剛性。因此，通過本實施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)風車翼的輕量化并保證彎曲剛性，同時，能夠縮短制造時間，易于制造。(第二實施方式)參考附圖對本發(fā)明第二實施方式的風車翼進行說明。圖5A是示意性表示本發(fā)明第二實施方式的風車翼結(jié)構(gòu)的剖視圖。該風車翼IOa包括作為基本層積結(jié)構(gòu)的外皮1 ；加強積層結(jié)構(gòu)的腹部加強部4a、背部加強部4b及后緣部加強部fe、5b。腹部加強部4a、背部加強部4b及后緣部加強部5ajb分別設(shè)置在風車翼IOa的腹部部分、背部部分以及后緣部分。在本實施方式中，強化纖維塑料UD部件12不僅集中配置在腹部側(cè)(腹部加強部 4a)及背部側(cè)(背部加強部4b)，還集中配置在后緣側(cè)(后緣部加強部如、5 ，此處與第一實施方式相異。即，采用在外皮1上層積UD部件12并將UD部件12集中層積配置在腹部側(cè)與背部側(cè)中央(腹部加強部如與背部加強部4b)以及后緣(后緣部加強部如、5 而未在前緣配置UD部件12的結(jié)構(gòu)。為了確保彎曲剛性并實現(xiàn)輕量化，有效的結(jié)構(gòu)是，將UD部件插入后緣而不插入前緣，并且將UD部件12配置在遠離彎曲中心X的位置。下面，進行詳細說明。外皮1使用構(gòu)成風車翼10的葉面整體的強化纖維塑料多層斜紋部件(士45°部件，或稱為多方向部件)11等。外皮1中未配置UD部件12的部分(除腹部加強部4a、背部加強部4b以及后緣部加強部fe、5b以外的部分)使用例如在多層斜紋部件11之間夾有芯部件13的夾層結(jié)構(gòu)。圖5B是具體地表示圖5A的層積結(jié)構(gòu)的示意圖。并且，圖中，實線表示斜紋部件 (士45°部件)11、虛線表示UD部件(0°部件)12、梯形(矩形)表示芯部件13。作為外皮1，在外側(cè)設(shè)有η層士45°部件，在其內(nèi)側(cè)設(shè)有Ν2層0°部件，在其內(nèi)側(cè)設(shè)有Μ2層0°部件，在其內(nèi)側(cè)設(shè)有m層士45°部件。并且，n、m、N2、M2為自然數(shù)，N2+M2 > 1、 附彡1、M2彡0。而且，在外皮1的N2層0°部件與M2層0°部件之間，在風車翼10的各部分，分別設(shè)有以下層。即，在腹部加強部4a/背部加強部4b，設(shè)有Q2層的0°部件(Q2為自然數(shù))。在后緣部加強部如、5比設(shè)有R層的0°部件(R為自然數(shù))。此時，可使Q2<c!(參考圖1B)，R<r(參考圖1B)。在外皮1上使用0°部件是為了提高彎曲剛性。并且，可使 M2彡M1、N2彡N1、Q2彡Ql (參考圖4B)。設(shè)置后緣部加強部如、釙是為了提高彎曲剛性。 在其它部分，設(shè)置1層芯部件13。另外，在腹部加強部如與背部加強部4b，可考慮必要剛性而使用不同的層數(shù)Oil)。在后緣部加強部如、后緣部加強部恥，可考慮必要剛性而使用不同的層數(shù)(R)。O°部件(UD部件)12以及士45°部件(斜紋部件)11與圖2中說明的UD部件 112以及斜紋部件111相同。此情況下，腹部加強部4a/背部加強部4b的層積狀態(tài)為(士45° )n/(0° )N2/ (0° )Q2/(0°、/(士45° )m。后緣部加強部 fe、5b 的層積狀態(tài)為(士45° )n/(0° )N2/ (0° )κ/(0° )Μ2/(士45° )m。其它部分的層積狀態(tài)為(士45° )n/(0° )N2/芯部件/(0° ) 2/(士45° )m。其中，士45°及0°分別表示士45°部件及0°部件。并且，下標n、m、N2、 Q2、R、M2分別表示層數(shù)。另外，最后緣部分也可僅為外皮101(包含芯部件13)。即使沒有前緣的UD部件，整體層積的UD部件的個數(shù)(層數(shù)擬)也為能夠使翼獲得必要彎曲剛性的最小個數(shù)。該最小個數(shù)可通過實驗或模擬等方法來確定。這樣，通過整體層積的UD部件的個數(shù)限定在必要限度內(nèi)的最小值，能夠抑制重量的增加。在本實施方式中，通過在翼面整體的外皮上層積單方向加強0°部件(UD部件)來獲得必要彎曲剛性，因此能夠?qū)崿F(xiàn)未在前緣集中配置UD部件的結(jié)構(gòu)。由于未在前緣集中配置UD部件，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在制造時能夠減少UD部件的配置部位，縮短層積作業(yè)時間。并且，由于未在前緣配置UD部件，因此能夠消除在翼根部附近的翼形狀近似圓筒的部位UD部件向下方偏移而不易制造的問題。并且，在本實施方式中，未在前緣集中配置UD部件，而在腹部、背部及后緣集中配置UD部件。這是由于如果沒有集中配置UD部件的部位而僅通過外皮的UD部件來獲得彎曲剛性，則UD部件的使用量增加，重量非常大。即，在本實施方式中，通過在外皮上使用UD 部件并在腹部、背部及后緣集中配置UD部件，能夠抑制需要追加的UD部件的量，維持輕量化，獲得必要彎曲剛性。并且，作為與第一實施方式的不同點，由于在后緣也集中配置UD部件，因此能夠減少在外皮上使用的UD部件，因此能夠進一步抑制UD部件的必要量，維持輕量化，獲得必要彎曲剛性。因此，通過本實施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)風車翼的輕量化并保證彎曲剛性，同時，能夠縮短制造時間，易于制造。(第三實施方式)參考附圖對本發(fā)明第三實施方式的風車翼進行說明。圖6是示意性表示本發(fā)明第三實施方式的風車翼結(jié)構(gòu)的剖視圖。該風車翼IOb包括翼根部Si、主要部S2。在本實施方式中，風車翼整體未使用相同的層積結(jié)構(gòu)，而是以風車翼的最大翼弦位置附近為邊界，在翼根側(cè)的翼根部Sl與翼緣側(cè)的主要部S2使用相異的層積結(jié)構(gòu)，此處與第一及第二實施方式相異。下面，進行詳細說明。翼根部Sl為翼根部附近翼形狀近似圓筒的部位，由于UD部件容易向下方偏移，因此使用第一實施方式的層積結(jié)構(gòu)(參考圖4A及圖4B)。即，在從翼根部到最大斜率位置附近的范圍內(nèi)，在翼面整體層積UD部件12而未在前緣及后緣集中配置UD部件12。由此能夠消除在翼根部附近的翼形狀近似圓筒的部位UD部件向下方偏移而不易制造的問題。另外， 作為翼緣部Si，也可使用第二實施方式的層積結(jié)構(gòu)(參考圖5A及圖5B)。主要部S2使用背景技術(shù)的層積結(jié)構(gòu)(參考圖IA及圖1B)。即，在從最大翼弦位置附近到翼緣部的范圍內(nèi)，在翼面整體上未層積UD部件，而在前緣、后緣、腹部及背部集中配置UD部件12。由此，與在翼面整體上層積UD部件的情況相比，能夠使UD部件使用量達到最小，而實現(xiàn)最輕量化。另外，作為主要部S2，也可使用與翼根部Sl相異的其它層積結(jié)構(gòu) (例如，參考圖5A及圖5B或圖4A及圖4B)。另外，翼根部Sl與主要部S2結(jié)構(gòu)相同的部分連續(xù)(一體)形成。例如，翼根部Sl 的外皮1的外側(cè)及內(nèi)側(cè)的斜紋部件11及中間芯部件13是與主要部S2的外皮101的外側(cè)及內(nèi)側(cè)的斜紋部件111及中間的芯部件113連續(xù)(一體)形成。由此，能夠使風車翼整體一體形成。因此，通過本實施方式，能夠?qū)崿F(xiàn)風車翼的輕量化并保證彎曲剛性，同時，能夠縮短制造時間，易于制造。第一至第三實施方式的風車翼10、10a、10b均能夠作為輕量化、彎曲剛性高、制造時間短、易于制造的風車翼而用于風力發(fā)電裝置。本發(fā)明并不限于上述各實施方式，可在本發(fā)明技術(shù)思想范圍內(nèi)對各實施方式進行適當變形或變更。并且，在不產(chǎn)生技術(shù)矛盾的前提下，可將各實施方式的技術(shù)相互組合使用。
權(quán)利要求
1.一種風車翼，具有層積結(jié)構(gòu)，其特征在于， 所述層積結(jié)構(gòu)包括外皮，其具有翼形狀；腹部加強部，其加強所述外皮的所述翼的腹部； 背部加強部，其加強所述外皮的所述翼的背部，所述外皮包括層積的第一多方向部件、第一單方向加強部件和第二多方向部件， 所述腹部加強部包括設(shè)置在所述第一單方向加強部件與所述第二多方向部件之間的第二單方向加強部件，所述背部加強部包括設(shè)置在所述第一單方向加強部件與所述第二多方向部件之間的第三單方向加強部件，所述外皮在前緣側(cè)的所述腹部加強部與所述背部加強部之間以及在后緣側(cè)的所述腹部加強部與所述背部加強部之間分別配置有第一芯部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風車翼，其特征在于，進一步具有后緣部加強部，其加強所述外皮的所述翼的后緣部， 所述后緣部加強部包括配置在所述第一單方向加強部件與所述第二多方向部件之間的第四單方向加強部件，所述外皮在所述前緣側(cè)的所述腹部加強部與所述背部加強部之間、所述腹部加強部與所述后緣部加強部之間、所述背部加強部與所述后緣部加強部之間分別配置有所述第一芯部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的風車翼，其特征在于，所述外皮進一步包括以與所述第二多方向部件重疊的方式配置在所述第二多方向部件內(nèi)側(cè)的第五單方向加強部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的風車翼，其特征在于， 從所述翼的翼根部到最大翼弦位置附近為所述層積結(jié)構(gòu)， 從所述翼的所述最大翼弦位置到翼前緣具有其它的層積結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的風車翼，其特征在于， 所述其它層積結(jié)構(gòu)包括其它的外皮，其具有所述翼的形狀；其它的腹部加強部，其加強所述其它的外皮的所述翼的腹部； 其它的背部加強部，其加強所述其它的外皮的所述翼的背部； 其它的前緣部加強部，其加強其它的所述外皮的所述翼的前緣部； 其它的后緣部加強部，其加強其它的所述外皮的所述翼的后緣部， 所述其它的外皮包括層積的所述第一多方向部件與所述第二多方向部件， 所述其它的腹部加強部包括設(shè)置在所述第一多方向部件與所述第二多方向部件之間的第六單方向加強部件，所述其它的背部加強部包括設(shè)置在所述第一多方向部件與所述第二多方向部件之間的第七單方向加強部件，所述其它的前緣部加強部包括設(shè)置在所述第一多方向部件與所述第二多方向部件之間的第八單方向加強部件，所述其它的后緣部加強部包括設(shè)置在所述第一多方向部件與所述第二多方向部件之間的第九單方向加強部件，所述其它的外皮在所述其它的腹部加強部與所述其它的前緣部加強部之間、所述其它的腹部加強部與所述其它的后緣部加強部之間、所述其它的背部加強部與所述其它的前緣部加強部之間、所述其它的背部加強部與所述其它的后緣部加強部之間分別配置有第二芯部件。
6. 一種風力發(fā)電裝置，其特征在于，具有能夠旋轉(zhuǎn)地安裝在機艙的旋翼轂和安裝在旋翼轂上的風車翼，由旋翼轂與風車翼構(gòu)成風車旋轉(zhuǎn)體，利用風力使風車旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)驅(qū)動， 將其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動能轉(zhuǎn)換為電能。
全文摘要
一種風車翼及使用該風車翼的風力發(fā)電裝置，其能夠縮短制造時間且易于制造。風車翼包括具有翼形狀的外皮(1)、加強外皮(1)的翼腹部的腹部加強部(4a)、加強外皮(1)的翼背部的背部加強部(4b)。外皮(1)包括層積的多方向部件(11)、單方向加強部件(12)和多方向部件(11)。腹部加強部(4a)包括設(shè)置在單方向加強部件(12)與多方向部件(11)之間的另一單方向加強部件(12)。背部加強部(4b)包括設(shè)置在單方向加強部件(12)與多方向部件(11)之間的另一單方向加強部件(12)。外皮(1)在前緣側(cè)的腹部加強部(4a)與背部加強部(4b)之間以及在后緣側(cè)的腹部加強部(4a)與背部加強部(4b)之間分別配置有第一芯部件(13)。
文檔編號F03D11/00GK102227557SQ201080003326
公開日2011年10月26日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月22日
發(fā)明者平野敏行, 江崎浩司, 黑巖隆夫 申請人:三菱重工業(yè)株式會社