[发明专利]制造转子叶片的方法、转子叶片及制造平背翼型件的方法

说明书

本发明涉及制造转子叶片的方法、转子叶片及制造平背翼型件的方法。用于制造沿转子叶片的翼展的至少一部分具有平背翼型件构造的风力涡轮转子叶片的方法包括提供转子叶片的壳模具。该方法还包括将转子叶片的外蒙皮层(22)搁置到壳模具中。此外，该方法包括将平背翼型件构造的至少一个预制角部(56)放置到壳模具中。预制角部具有尖锐边缘。该方法还包括将外蒙皮层与预制角部一起浸渍以形成平背翼型件构造。

技术领域

本公开大体上涉及风力涡轮转子叶片，并且更特别地涉及用于制造用于风力涡轮转子叶片的平背翼型件(flatback airfoil)的方法。

背景技术

风力被认作是目前可用的最清洁、最环境友好的能源之一，且就此而言，风力涡轮得到增加的关注。现代风力涡轮典型地包括塔架、发电机、变速箱、机舱和转子，转子具有带有一个或多个转子叶片的可旋转毂。转子叶片使用已知的翼型件原理捕获风的动能。转子叶片传送呈旋转能的形式的动能，以便使将转子叶片联接至变速箱(或如果未使用变速箱，则直接地联接至发电机)的轴转动。发电机然后将机械能转换成电能，电能可部署至公用电网。

每个转子叶片从叶片的根部处的毂延伸且继续至末梢。叶片的截面限定为翼型件。翼型件的形状可相对于弦线限定。弦线是连接翼型件的前缘和翼型件的后缘的量度或线。形状可从弦线以X和Y坐标的形式限定。X坐标和Y坐标大体上无维度。同样，翼型件的厚度是指翼型件的上表面与下表面之间的距离，且表示为弦长的分数。

内侧区域(即，最接近毂的区域)大体上需要使用相对厚的翼型件(30%≤t/c≤40%)。然而，对于大于30%翼弦的厚度，主要由于流动分离问题，常规翼型件设计的空气动力性能快速下降。对于翼弦的40%以上的厚度，大流动分离可能不可避免，使得叶片的区域可在空气动力上受损。

在一些情况下，可在内侧区域中使用平背翼型件和/或具有截头后缘的翼型件以允许厚翼型件更高的升力但是翼弦减小。然而，由于平背翼型件的空气动力学要求围绕逆风和顺风角部的尖角部，所以传统的平背设计可能非常昂贵且制造复杂。常规平背翼型件使用围绕顺风角部的轻木芯设计以及使用填料进行额外的后成型来制造，经证明，这非常困难且耗时并且在生产中引起缺陷。另外，轻木芯从平背过渡到普通芯非常难以设计并且也会在生产中产生缺陷。因此，使用常规的制造方法很难或甚至不可能产生两个尖角部。而是仅一个壳边缘能够是尖的，其通常是利用胶接头的逆风角部。另外，平背顺风角部典型地具有高的撬动力矩。

因此，需要解决上述问题的用于制造用于转子叶片的平背翼型件的新的和改进的方法。

发明内容

本发明的方面和优点将在下面的描述中部分地阐述，或可从描述变得显而易见，或可通过实施本发明而获知。

在一个方面，本公开针对一种用于制造沿转子叶片的翼展的至少一部分具有平背翼型件构造的风力涡轮转子叶片的方法。该方法包括提供转子叶片的壳模具。该方法还包括将转子叶片的外蒙皮层搁置到壳模具中。此外，该方法包括将平背翼型件构造的至少一个预制角部放置到壳模具中。预制角部具有尖锐边缘。该方法还包括将外蒙皮层与预制角部一起浸渍(infusing)以形成平背翼型件构造。

在一个实施例中，该方法可包括经由增材制造形成预制角部。另外，预制角部可由可选地用一种或多种纤维材料增强的热塑性材料构造。在这样的实施例中，预制角部可对应于平背翼型件构造的顺风角部或平背翼型件构造的逆风角部。

在另一个实施例中，该方法可包括将平背翼型件构造的预制角部在外蒙皮层的外部放置到壳模具中。在这样的实施例中，预制角部形成转子叶片的外表面的一部分。