CN102230454B - 一种风力发电机组叶片结构及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组叶片结构，包括叶片基体；所述叶片基体设有凹槽，所述凹槽的内表面设有反光层，所述反光层的上表面设有透光填料；所述透光填料的上表面设有吸光板。上述结构的叶片结构能够利用太阳光能加热并融化覆盖在叶片表面的冰块，从而提高风力发电机组的发电效率，并且在整个除冰的过程中，不需要其他辅助装置和控制元件，结构简单、操作方便。本发明还提供一种风力发电机组的叶片结构加工方法，在叶片基体粘接完成后，还包括如下步骤：1)在所述叶片基体上加工出多个凹槽；2)在所述凹槽内，由所述凹槽内表面至所述叶片基体上表面的位置分别设置反光层、透光填料、吸光板。该叶片机构的加工方法具有相应的技术效果。

Description

一种风力发电机组叶片结构及其加工方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种风力发电机组的叶片结构。除此之外，本发明还涉及一种上述风力发电机组叶片结构的加工方法。

背景技术

当今世界，全球环境问题和能源危机日益严重，清洁能源越来越受到各国的重视。风能作为一种可再生能源，蕴藏量巨大，分布面广，具有很大的开发利用潜力。

风力发电机组是将风能转化为电能的装置，风能经过风轮叶片时推动叶片转动，叶片转动又带动轮毂、主轴系统，主轴系统将动力输入齿轮箱，齿轮箱经过增速后，将转矩传递给发电机，带动发电机转子转动，从而产生电能。

在风机的运行过程中，叶片起到一个捕捉风能的作用，叶片捕捉风能的大小直接影响风力发电机的风电能力和发电量，因此，叶片的性能直接影响了风能的使用率。然而在一些环境湿度大、降水量大、温度低的风场，当气温降到零摄氏度以下时，风力发电机叶片上可能会结冰，冰附着在叶片上，改变了叶片翼型，不仅影响了叶片的气动性能，降低了风力发电机系统的发电效率，还增加了整个风力发电机系统的动静载荷，对整机强度和稳定性产生更为不利的影响。因此，防止和及时去除风机叶片上的冰块，对于保证风力发电机系统的正常高效运行有着极为重要的意义。

有鉴于此，亟待针对上述问题对现有风力发电机组叶片结构进行优化设计，使其能聚集太阳光，利用太阳光能加热并融化覆盖在叶片表面的冰块，从而提高风力发电机组的发电效率，并且在整个除冰过程中无需辅助部件和控制部件，结构简单、操作方便。

发明内容

本发明要解决的技术问题为提供一种风力发电机组叶片结构，能聚集太阳光，利用太阳光能加热并融化覆盖在叶片表面的冰块，从而提高风力发电机组的发电效率，并且具有结构简单、操作方便的优点。本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述风力发电机组叶片结构的加工方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种风力发电机组叶片结构，包括叶片基体；所述叶片基体设有凹槽，所述凹槽的内表面设有反光层，所述反光层的上表面设有透光填料；所述透光填料的上表面设有吸光板。

优选地，所述透光填料为形状与所述凹槽配合的透光玻璃，所述吸光板、所述反光层分别固定连接于所述透光玻璃的上表面、下表面。

优选地，所述反光层为镀于所述透光玻璃下表面的铝层。

优选地，所述吸光板设于所述透光填料上表面的中心处。

优选地，所述透光填料为透光胶。

本发明所提供的风力发电机组叶片结构，其叶片基体设有凹槽，凹槽的内表面设有反光层，反光层的上表面设有透光填料；透光填料的上表面设有吸光板。

采用这种结构，在风力发电机组叶片结构的运转过程中，阳光照射到凹槽开口处，通过透光填料照射至凹槽的内表面，凹槽内表面的反光层将光线反射至吸光板，实现凹槽内表面光线的聚合，吸光板吸收聚合反射的光能，同时吸收直接照射于其上表面的光能，产生温升，融化其周围的局部覆冰，从而破坏叶片覆冰包裹的整体结构；而后，在叶片结构的连续运转过程中，由于机械振动就能轻易地引发其他覆冰脱落的连锁反应，起到清除叶片表面覆冰的效果。

由此可见，上述结构的叶片结构能够利用太阳光能加热并融化覆盖在叶片表面的冰块，从而提高风力发电机组的发电效率，并且在整个除冰的过程中，不需要其他辅助装置和控制元件，具有结构简单、操作方便的优点。

本发明还提供一种风力发电机组的叶片结构加工方法，在叶片基体粘接完成后，还包括如下步骤：

1)在所述叶片基体上加工出多个凹槽；

2)在所述凹槽内，由所述凹槽内表面至所述叶片基体上表面的位置分别设置反光层、透光填料和吸光板。

优选地，所述步骤2)具体为：

211)在所述凹槽的内表面涂覆所述反光层；

212)在所述反光层上表面填充透光胶，直至所述透光胶上表面与所述叶片基体的上表面持平；

213)在所述透光胶的上表面设置所述吸光板。

优选地，所述步骤2)具体为：

221)在形状与所述凹槽配合的透光玻璃的上表面、下表面分别涂覆所述吸光板、所述反光层；

222)将所述透光玻璃嵌装于所述凹槽内。

优选地，在所述步骤2)之后还包括步骤3)：在整个叶片结构外表面涂覆透光胶，以保持所述叶片结构表面平滑。

优选地，所述步骤1)中采用钻具加工所述凹槽。

由于上述风力发电机组叶片结构具有上述技术效果，因此，该叶片结构的加工方法也应当具有相应的技术效果，在此不再赘述。

附图说明

图1为本发明所提供风力发电机组叶片结构的一种具体实施方式的结构示意图；

图2为本发明所提供风力发电机组叶片结构的加工方法的一种具体实施方式的流程框图；

图3为本发明所提供风力发电机组叶片结构的加工方法的另一种具体实施方式的流程框图；

图4为本发明所提供风力发电机组叶片结构的加工方法的第三种具体实施方式的流程框图。

其中，图1中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1叶片基体；2反光层；3透光填料；4吸光板。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种风力发电机组叶片结构，其能够利用太阳光能加热并融化覆盖在叶片表面的冰块，从而提高风力发电机组的发电效率，并且具有结构简单、操作方便的优点。本发明的另一个核心为提供一种上述风力发电机组叶片结构的加工方法。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，图1为本发明所提供风力发电机组叶片结构的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的风力发电机组叶片结构包括叶片基体1，叶片基体1是叶片结构中的主要部件；该叶片基体1设有凹槽，凹槽的内表面设有反光层2，反光层2的上表面设有透光填料3；透光填料3的上表面设有吸光板4。

采用这种结构，在风力发电机组叶片结构的运转过程中，阳光照射到凹槽开口处，通过透光填料3照射至凹槽的内表面，凹槽内表面的反光层2将光线反射至吸光板4，实现凹槽内表面光线的聚合，吸光板4吸收聚合反射的光能，同时吸收直接照射于其上表面的光能，产生温升，融化其周围的局部覆冰，从而破坏叶片覆冰包裹的整体结构；而后，在叶片结构的连续运转过程中，由于机械振动就能轻易地引发其他覆冰脱落的连锁反应，起到清除叶片表面覆冰的效果。

由此可见，上述结构的叶片结构能够利用太阳光能加热并融化覆盖在叶片表面的冰块，从而提高风力发电机组的发电效率，并且在整个除冰的过程中，不需要其他辅助装置和控制元件，具有结构简单、操作方便的优点。

需要说明的是，上述具体实施方式并未限定反光层2、透光填料3的具体材料和形状，也并未限定上述反光层2、透光填料3和吸光板4为分体式结构还是整体式结构，也并未限定凹槽的具体形状，事实上，凡是包括凹槽，且在凹槽内设置反光层2、透光填料3和吸光板4，起到聚合光能以融化覆冰作用的叶片结构，均应当属于本发明的保护范围。

还可以进一步设置上述透光填料3、反光层2和吸光板4的具体材料和具体结构形式。

在另一种具体实施方式中，上述透光填料3通常可以采用透光胶，透光胶具有较好的透光性能，使照射于其上的阳光能够顺利穿过并照射至反光层2；此外透光胶还具有较强的粘性，能够很好地粘接其底部的反光层2和其顶部的吸光板4，起到较好的定位作用，保证聚光过程的稳定性。

上述透光填料3还可以为透光玻璃等其他材料，当透光填料3采用形状与凹槽配合的透光玻璃时，吸光板4、反光层2可以分别固定连接于所述透光玻璃的上表面、下表面。采用吸光板4、反光层2和透光填料3固定连接的结构形式，即三者集成为一个独立零件，在叶片结构加工制作时，可以先批量制作出多个上述三合一的独立零件，然后再将其嵌装于叶片结构的多个凹槽内，相比在较长的叶片结构的每一个凹槽内单独涂覆反光层2、吸光板4和透光填料3的步骤，能够使叶片结构的生产过程流程化，提高风力发电机组叶片结构的生产效率。

上述反光层2可以为镀于透光玻璃下表面的铝层，起到良好的反光作用。当然，上述反光层2并不限于镀铝反光面，还可以为镀银反光面等其他材料。上述透光玻璃的形状可以与上述凹槽的形状相配合，这样将透光玻璃嵌装于凹槽中后，能够填满凹槽，从而具有较好的透光效果；上述吸光板可以为黑色的吸光板，这样能够更进一步增强吸光板的吸光性能，有利于吸光板产生更高的温升，从而增强叶片结构的除冰功能。当然，上述吸光板可以采用其他颜色的吸光板。

进一步的方案中，上述吸光板4可以设于透光填料3上表面的中心处。这样，当凹槽内表面的反光层2将光线反射后，吸光板4可以尽可能多的吸收来自四周的反射光线，从而达到更好的聚光效果。当然，上述吸光板4并不限设于透光填料3的中心处，还可以设在其他位置。

本发明还提供一种上述风力发电机组叶片结构的加工方法，下面通过几个具体实施方式对上述风力发电机叶片结构的具体结构、加工方法做进一步详细的介绍和说明。

请参考图2，图2为发明所提供风力发电机组叶片结构的加工方法的一种具体实施方式的流程框图。

在一种具体实施方式中，如图2所示，上述风力发电机组的叶片结构加工方法，可以包括如下步骤：

S11：制作叶片基体；

此过程与现有技术中的技术相同，在此不再赘述。

S12：在叶片基体上加工出多个凹槽；

在该步骤中，并未限定凹槽的具体形状，例如可以将凹槽加工为半圆形，也可以为半椭圆形等形状，较好的方案中，可以加工多个排列规则的凹槽，凡是能够反射并聚合光线的凹槽均应当属于本发明的保护范围也并未限定凹槽的具体加工方法；也并未限定凹槽的具体加工方法，在具体的方案中，可以采用钻具在叶片基体上钻出上述凹槽，当然，还可以采用铰加工等其他加工方法。

S13：在凹槽内，由凹槽内表面至叶片基体上表面的位置分别设置反光层、透光填料和吸光板。

在该步骤中，并未限定反光层、透光填料、吸光板与叶片基体的具体连接方式，通常可以采用涂覆或粘接的方式与叶片基体固定，当然，还可以其他的固定方式。

该具体实施方式并未限定设置反光层、透光填料和吸光板的具体顺序，事实上，无论三者的设置顺序如何，凡是在凹槽的内表面设置反光层，反光层上设置透光填料，透光填料上设置吸光板的加工方法均应当属于本发明的保护范围。由于上述风力发电机组叶片结构具有上述技术效果，因此，该叶片结构的加工方法也应当具有相应的技术效果，在此不再赘述。

还可以进一步设置上述加工方法中步骤S2的具体顺序。

请参考图3，图3为本发明所提供风力发电机组叶片结构的加工方法的另一种具体实施方式的流程框图。

在另一种具体实施方式中，如图3所示，上述风力发电机组的叶片结构加工方法，还可以包括如下步骤：

S21：制作叶片基体；

S22：在叶片基体上加工出多个凹槽；

S23：在凹槽的内表面涂覆反光层；

S24：在反光层上表面填充透光胶，直至透光胶上表面与叶片基体的上表面持平；

S25：在透光胶的上表面设置吸光板。

采用这种加工方法，即按照从下到上的顺序依次涂覆反光层、透光胶和吸光板，这种常规的顺序加工方法具有步骤简单、操作方便的特点。由于透光胶具有较强的粘性，能够很好地粘接其底部的反光层和其顶部的吸光板，起到较好的定位作用，保证聚光过程的稳定性。

请参考图4，图4为本发明所提供风力发电机组叶片结构的加工方法的第三种具体实施方式的流程框图。

在第三种具体实施方式中，如图4所示，上述风力发电机组的叶片结构加工方法，还可以包括如下步骤：

S31：制作叶片基体；

S32：在叶片基体上加工出多个凹槽；

S33：在形状与凹槽配合的透光玻璃的上表面、下表面分别涂覆吸光板、反光层；

S34：将透光玻璃、反光层和吸光板的集成体嵌装于凹槽内。

采用这种加工方法，反光层、透光填料和吸光三者集成为一个独立零件，与上文描述相同，这种先集成再嵌装的方法，相比在较长的叶片结构的每一个凹槽内单独涂覆反光层、吸光板和透光填料的步骤，能够使叶片结构的生产过程流程化，提高风力发电机组叶片结构的生产效率。

当然，上述叶片结构的加工方法并不仅限于上述三种具体实施方式，还可以为其他步骤，例如，可以先制作反光层和透光填料的集成体，将该集成体嵌装于凹槽内，然后在透光填料的中心处粘接吸光板；或者先制作透光填料和吸光板的集成体，再将其放入已涂覆反光层的凹槽内也可；总之，凡是能够在凹槽的内表面设置反光层，在反光层的上表面设置透光填料，在透光填料的上表面设置吸光板的加工方法均应当属于本发明的保护范围内。

更进一步地，在上述反光层、透光填料和吸光板均设置好之后，可以在整个叶片结构外表面涂覆透光胶，以保持叶片结构表面平滑。这样，在叶片结构的最外层设置一个整体的包裹层，保证叶片结构的整体性，避免在叶片结构转动过程中吸光板由于粘结不牢而从叶片表面脱落，保证了叶片结构的工作稳定性。

以上对本发明所提供的一种风力发电机组叶片结构及其加工方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种风力发电机组叶片结构，包括叶片基体(1)；其特征在于，所述叶片基体(1)设有凹槽，所述凹槽的内表面设有反光层(2)，所述反光层(2)的上表面设有透光填料(3)；所述透光填料(3)的上表面设有吸光板(4)，所述反光层(2)能够将光线反射至吸光板(4)。

2.根据权利要求1所述的叶片结构，其特征在于，所述透光填料(3)为形状与所述凹槽配合的透光玻璃，所述吸光板(4)、所述反光层(2)分别固定连接于所述透光玻璃的上表面、下表面。

3.根据权利要求2所述的叶片结构，其特征在于，所述反光层(2)为镀于所述透光玻璃下表面的铝层。

4.根据权利要求1所述的叶片结构，其特征在于，所述吸光板(4)设于所述透光填料(3)上表面的中心处。

5.根据权利要求4所述的叶片结构，其特征在于，所述透光填料(3)为透光胶。

6.一种风力发电机组的叶片结构加工方法，其特征在于，在叶片基体粘接完成后，还包括如下步骤：

1)在所述叶片基体上加工出多个凹槽；

2)在所述凹槽内，由所述凹槽内表面至所述叶片基体上表面的位置分别设置反光层、透光填料和吸光板。

7.根据权利要求6所述的叶片结构加工方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：

211)在所述凹槽的内表面涂覆所述反光层；

212)在所述反光层上表面填充透光胶，直至所述透光胶上表面与所述叶片基体的上表面持平；

213)在所述透光胶的上表面设置所述吸光板。

8.根据权利要求6所述的叶片结构加工方法，其特征在于，所述步骤2)具体为：

221)在形状与所述凹槽配合的透光玻璃的上表面、下表面分别涂覆所述吸光板、所述反光层；

222)将所述反光层、所述透光填料和所述吸光板的集成体嵌装于所述凹槽内。

9.根据权利要求6-8任一项所述的叶片结构加工方法，其特征在于，在所述步骤2)之后还包括步骤：

3)在整个叶片结构外表面涂覆透光胶，以保持所述叶片结构表面平滑。

10.根据权利要求6-8任一项所述的叶片结构加工方法，其特征在于，所述步骤1)中采用钻具加工所述凹槽。

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