风力发电机的叶片结构及其成型方法与流程

1.本发明涉及风力发电机设备技术领域，具体为风力发电机的叶片结构及其成型方法。


背景技术：

2.风力发电机是将风能转化为电能的装置，主要由叶片，发电机，机械部件和电气部件组成，根据旋转轴的不同，风力发电机主要分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类，目前市场上水平轴风力发电机占主流位置；在风力发电机中叶片的设计直接影响风能的转换效率，直接影响其年发电量，是风能利用的重要一环，近代的微、小型风力发电机也有采用木制叶片的，但木制叶片不易做成扭曲型，大、中型风力发电机很少用木制叶片，采用木制叶片的也是用强度很好的整体木方做叶片纵梁来承担叶片在工作时所必须承担的力和弯矩，随着风力发电产业的发展，对叶片的要求越来越高；对叶片来讲，刚度也是一个十分重要的指标，研究表明，碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃钢复合叶片的两至三倍，虽然碳纤维复合材料的性能大大优于玻璃纤维复合材料，但价格昂贵，影响了它在风力发电大范围应用。
3.叶片是风力发电机的重要组成部分，目前市场上有多种不同类型的风力发电机叶片，但目前现有的风力发电机叶片结构设计过于简单，通常都是采用金属材料或高硬度塑料材质制成，这种风力发电机叶片虽然可以正常使用，但其整体的结构强度以及抗弯曲性能相对较差，在面对强风时，很容易造成叶片的断裂或弯曲变形，从而影响风力发电机的正常使用，为此，我们研发出了新的风力发电机的叶片结构及其成型方法。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了风力发电机的叶片结构及其成型方法。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：风力发电机的叶片结构及其成型方法，包括主骨架，所述主骨架的中心贯穿有多个横向支撑杆，所述主骨架的周侧固定连接多个限位轴套，所述主骨架顶部与底部的中心固定连接有多个纵向支撑杆，多组所述横向支撑杆和纵向支撑杆靠近主骨架一端的外壁均旋合有固定螺母；
6.多组所述横向支撑杆和纵向支撑杆的外侧缠绕有定型棉网，所述定型棉网的外侧包覆有填充层，所述填充层的外侧涂刷有环氧树脂涂层，所述环氧树脂涂层的外侧包覆有碳纤维包覆层。
7.优选的，所述主骨架可采用铝合金或高硬度橡胶棒材质制成。
8.优选的，所述主骨架的中心开设有多个通孔，且多个所述通孔均与对应一组限位轴套相互贯通。
9.优选的，多组所述横向支撑杆和纵向支撑杆均呈相互垂直结构设置。
10.优选的，所述定型棉网是由石棉网材质制成。
11.优选的，所述填充层是由pvc塑料材质制成。
12.风力发电机的叶片结构的成型方法，包括以下具体内容：
13.s1.首先将定制好的多个横向支撑杆贯穿对应的多组限位轴套，在确定多个横向支撑杆的位置后，利用多个固定螺母对多个横向支撑杆的位置进行锁紧固定；
14.s2.将多组纵向支撑杆分别固定在对应的主骨架的顶部与底部；
15.s3.骨架部分制作完成后，再将定型棉网缠绕在多组横向支撑杆和纵向支撑杆的外侧，并对定型棉网的末端进行固定；
16.s4.在定型棉网均匀缠绕后，再根据叶片的设计结构，在定型棉网的外侧填充适量填充层，从而完成整个叶片的整体形状进行定型工作；
17.s5.待填充层定型完成后，再将调制好的环氧树脂涂层均匀涂抹在填充层的外侧，涂抹完成后，可以将叶片放入紫外线灯光箱中，利用紫外线灯光的均匀照射来加快环氧树脂涂层的凝固；
18.s6.待环氧树脂涂层凝固后，再将裁剪好的炭纤维材料均匀的包覆在叶片的外侧，并利用胶水进行固定即可，从而形成碳纤维包覆层，待碳纤维包覆层形成后，即可在碳纤维包覆层的外侧进行涂抹油漆或其他材料，从而完成对叶片的外观定型。
19.本发明提供了风力发电机的叶片结构及其成型方法。具备以下有益效果：
20.1、该风力发电机的叶片结构及其成型方法，通过采用简单的结构设计以及简单的加工工艺，既可以保证叶片在强风环境中也不会轻易发生断裂或变形，同时也便于快速生产加工。
21.2、该风力发电机的叶片结构及其成型方法，通过采用龙骨式结构设计，并通过包覆填充层、环氧树脂涂层以及碳纤维包覆层，既可以保证叶片整体结构的牢固性，同时也使叶片更加轻量化，从而使其整体的工作效率大大提高。
附图说明
22.图1为本发明风力发电机的叶片结构的结构示意图；
23.图2为本发明风力发电机的叶片结构骨架的结构示意图；
24.图3为本发明风力发电机的叶片结构的剖面结构示意图；
25.图4为图2中a处的局部放大图；
26.图5为图3中b处的局部放大图。
27.其中，1、主骨架；2、横向支撑杆；3、限位轴套；4、固定螺母；5、纵向支撑杆；6、定型棉网；7、填充层；8、环氧树脂涂层；9、碳纤维包覆层。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.如图1
‑
5所示，本发明实施例提供一种风力发电机的叶片结构，包括主骨架1，主骨架1的中心贯穿有多个横向支撑杆2，主骨架1的周侧固定连接多个限位轴套3，主骨架1顶部与底部的中心固定连接有多个纵向支撑杆5，多组横向支撑杆2和纵向支撑杆5靠近主骨架1
一端的外壁均旋合有固定螺母4；
30.多组横向支撑杆2和纵向支撑杆5的外侧缠绕有定型棉网6，定型棉网6的外侧包覆有填充层7，填充层7的外侧涂刷有环氧树脂涂层8，环氧树脂涂层8的外侧包覆有碳纤维包覆层9。
31.优选的，主骨架1可采用铝合金或高硬度橡胶棒材质制成，采用铝合金或高硬度橡胶棒材质制成的主骨架1不仅整体结构更为牢固，而且质量也较轻，可以实现叶片的轻量化。
32.例如，主骨架1的中心开设有多个通孔，且多个通孔均与对应一组限位轴套3相互贯通，多组横向支撑杆2在安装时需贯穿对应的通孔，且多组横向支撑杆2的外壁均开设有螺纹，可以通过利用固定螺母4进行旋合来快速对横向支撑杆2进行固定。
33.进一步的，多组横向支撑杆2和纵向支撑杆5均呈相互垂直结构设置，呈相互垂直结构设置的多组横向支撑杆2和纵向支撑杆5可以使整个叶片更加牢固，受力更加均匀，而且不容易发生变形。
34.优选的，定型棉网6是由石棉网材质制成，石棉网材质制成的定型棉网6既可以起到支撑作用，同时也方便进行后续的定型。
35.优选的，填充层7是由pvc塑料材质制成，由pvc塑料材质制成的填充层7不仅结构牢固，而且整体强度较高，具有耐磨、耐高温等优异性能。
36.本发明还提供一种风力发电机的叶片结构的成型方法，包括以下具体内容：
37.s1.首先将定制好的多个横向支撑杆2贯穿对应的多组限位轴套3，在确定多个横向支撑杆2的位置后，利用多个固定螺母4对多个横向支撑杆2的位置进行锁紧固定；
38.s2.将多组纵向支撑杆5分别固定在对应的主骨架1的顶部与底部；
39.s3.骨架部分制作完成后，再将定型棉网6缠绕在多组横向支撑杆2和纵向支撑杆5的外侧，并对定型棉网6的末端进行固定；
40.s4.在定型棉网6均匀缠绕后，再根据叶片的设计结构，在定型棉网6的外侧填充适量填充层7，从而完成整个叶片的整体形状进行定型工作；
41.s5.待填充层7定型完成后，再将调制好的环氧树脂涂层8均匀涂抹在填充层7的外侧，涂抹完成后，可以将叶片放入紫外线灯光箱中，利用紫外线灯光的均匀照射来加快环氧树脂涂层8的凝固；
42.s6.待环氧树脂涂层8凝固后，再将裁剪好的炭纤维材料均匀的包覆在叶片的外侧，并利用胶水进行固定即可，从而形成碳纤维包覆层9，待碳纤维包覆层9形成后，即可在碳纤维包覆层9的外侧进行涂抹油漆或其他材料，从而完成对叶片的外观定型。
43.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。