[发明专利]一种具有加强条的风机叶片及其制造方法

说明书

本发明公开一种具有加强条的风机叶片及其制造方法，该风机叶片包括多组加强条，加强条布置于风机叶片的芯材厚度方向的上侧、下侧或双侧，且包括多层片材，且各层片材沿风机叶片的弦向和展向形成错层。该加强条与风机叶片的芯材及其它布层一同灌注固化。

技术领域

本发明涉及风电技术领域，特别涉及一种具有加强条的风机叶片及其制造方法。

背景技术

风力发电机包括塔架、可旋转地连接到塔架并且支承轮毂的机舱。在轮毂上布置有两个或更多个风机叶片，其中风机叶片在风力作用下带动布置在轮毂中的转子绕轴线旋转，其中发电机的转子相对于定子的旋转将生成电能。可以看出，风机叶片是风机中的关键部件。目前，风机叶片的制造成本因高成本的材料、复杂的结构等多种因素而较高，而风机叶片的制造成本往往决定了一款风机的成本竞争性。

在风机叶片结构中，关键部件有主梁、尾缘梁、腹板和壳体。其中，壳体是由芯材和上下蒙皮组成的夹心结构，其占风机叶片面积的比例最大，而夹心结构中的芯材材料是风机叶片的关键材料之一。由于芯材是风机叶片中需大量应用且单位重量下最贵的材料，因此，为了使风机叶片总价下降，需要在保证风机叶片性能的基础上，尽可能地减少芯材的使用。

专利US 2009/0140527 A1公开了一种加强筋结构，其在风机叶片成型后固定于风机叶片壳体的内部，所述加强筋结构配合薄芯材形成的壳体可以达到与传统厚芯材壳体相同的抗屈曲能力。但是这种方法形成的加强筋突出于原本壳体型面，与壳体不是同一个连续结构，且无法完全贴合风机叶片表面，存在较大的剥离脱落风险，并且加强筋长度越长，定位时受到刚性不随型的影响越大，无法布置在最优位置。

专利US20180345603则公开了一种风机叶片的制作方法，其将多个干层片以及预浸渍层片间插，以形成风机叶片的混合壳结构，进而提升风机叶片壳体的抗屈曲能力。但这种方法工艺较为复杂，需要同时满足织物灌注以及预浸料固化的双重标准，导致加工成本上升。

专利CN 203515969 U则通过改进芯材开槽的方式，达到提高芯材本身的抗屈曲性能的目的。相较而言，这种方法在降低成本方面的效果并不显著。

发明内容

针对现有技术中的部分或全部问题，本发明一方面提供一种具有加强条的风机叶片，包括：

芯材及上下壳体，其形成风机叶片的主体；以及

一个或多个加强条，其布置于风机叶片的上侧、下侧或双侧并且与所述芯材通过灌注材料灌注在一起，其中任一所述加强条包括在芯材的厚度方向上彼此相叠布置的多层片材，且所述多层片材中的至少两层在风机叶片的弦向和/或展向上彼此错开布置。

进一步地，所述加强条的材料为干纤维。

进一步地，所述加强条的材料为玻璃纤维双轴织物和/或玻璃纤维三轴织物和/或玻璃纤维单轴织物。

进一步地，所述加强条的各层片材大小相同或不同。

进一步地，所述加强条与芯材一同灌注固化成型。

进一步地，所述加强条的布置位置通过有限元分析确定。

本发明另一方面提供所述风机叶片的制造方法，包括:

通过有限元分析软件，确定风机叶片各部位的初始抗屈曲性能，并根据所述初始抗屈曲性能，初步确定壳体芯材减薄的位置及厚度，以及对应增加加强条的布设方式，以满足优化后的壳体与初始设计具有等同的屈曲性能的目的；

若减薄芯材且增加加强条后的风机叶片的抗屈曲性能低于指定值，则调整加强条的布设方式，直至满足要求；以及

根据确定的布设方式，设置加强条，包括：

在风机叶片主模具的指定部位，铺设壳体外侧加强条；