[实用新型]形状自适应风电桨叶

说明书

本实用新型涉及一种形状自适应风电桨叶，有效解决现有的风电桨叶无法主动变形以适应不同风况的问题；解决技术方案包括桨叶基体，桨叶基体上包覆有桨叶蒙皮，桨叶基体和桨叶蒙皮组成桨叶，所述桨叶蒙皮的基体材料为环氧树脂聚合物，所述桨叶蒙皮采用热敏性聚合物纤维层和碳纤维层为增强纤维，所述桨叶蒙皮上设置有热能激励源；本实用新型基于热敏性聚合物纤维层的特性通过压力传感器测量风力、风向大小从而改变风电桨叶的有效受力界面，实现效率的最大化；同时在桨叶受力不均的情况下，改变桨叶结构，从而减小对风电桨叶中心轴的振动稳定性，提高中心轴的使用寿命，减小故障率和突发危险情况。

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体是一种形状自适应风电桨叶。

背景技术

随着全球环保工作的进一步深入开展，世界各国对再生能源的需求急剧增加，属于清洁能源的风能备受瞩目；全球对风力发电的技术不断研究，风力发电在清洁能源的领域内占有着独特的优越性。

我国是一个风能资源非常丰富的国家，就近地层来说，其风能资源的总储量达到了32.26亿千瓦，能够通过技术开发利用的风能资源大概有2.53亿千瓦，在全球的排名中，中国仅次于俄罗斯和美国，充分说明了中国的风能资源可以大规模的发展和利用。

风力发电机是作为风能转换成电能的媒介，其桨叶是其不可缺少的部件，桨叶制造成本约占风力发电机的20%，因此桨叶的表面积及其结构形状对风力发电机的性能、效率和使用寿命有着巨大的影响。

工作过程中桨叶的受力情况复杂多变，可能出现颤振等情况，因此工作环境也是影响发电机桨叶运转的主要因素之一；风力发电机桨叶颤振是不稳定的自激振动，当桨叶在流场作用下产生变形或运动，而桨叶的变形或运动反过来又影响流场，从而改变流体在桨叶表面上的载荷大小和分布；所以风力发电机往大型化、高效率方向发展，不仅要考虑其成本，还要从经济性、运行情况等方面研究桨叶的形状结构，使桨叶高效运行且具有较长使用寿命。

传统风电桨叶由于气动力、惯性力和摩擦阻力的耦合作用，有时会发生颤振、抖振的情况，加大桨叶的损害程度，减少桨叶的使用寿命；同时会引起电机传动轴产生摆阵运动、扭转振动、挥舞运动等不稳定状况，甚至会引起共振现象，造成桨叶和整个风电系统巨大的损害。

因此，本实用新型提供一种形状自适应风电桨叶来解决上述问题。

实用新型内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本实用新型提供一种形状自适应风电桨叶，有效的解决了现有的风电桨叶无法主动变形以适应不同风况的问题。

本实用新型包括桨叶基体，桨叶基体上包覆有桨叶蒙皮，桨叶基体和桨叶蒙皮组成桨叶，其特征在于，所述桨叶蒙皮的基体材料为环氧树脂聚合物，所述桨叶蒙皮采用热敏性聚合物纤维层和碳纤维层为增强纤维，所述桨叶蒙皮上设置有热能激励源。

优选的，所述热敏性聚合物纤维层沿桨叶的展长方向和弦长方向埋设，桨叶的前缘、后缘以及前缘和后缘之间的部分分别连接热敏激励源。

优选的，所述热敏激励源设置为连通电源的电路接口，电路接口设置在上桨叶蒙皮和下桨叶蒙皮的内表面和外表面。

优选的，所述热敏性聚合物纤维层的材质采用碳纳米管纤维或尼龙纤维或水凝胶纤维或N-异丙级丙烯酰胺纤维。

优选的，所述热敏性聚合物纤维层和碳纤维层交叉网状排列。

优选的，所述热敏性聚合物纤维层和碳纤维层交叉网状排列方式为叠层结构排布或有序编织排布或无序编织排布。

优选的，所述的热能激励源置于桨叶蒙皮内表面和外表面。

优选的，所述桨叶蒙皮上固定有压力传感器,所述压力传感器与计算机电性连接，所述计算机与热敏激励源电性连接。

优选的，所述的桨叶基体为水平轴风力发电发电机的桨叶。