CN105283666A - 三重混合风力涡轮机叶片 - Google Patents

Abstract

描述了一种三重混合风力涡轮机叶片，其中叶片由使用三种不同的制造途径制成的三个分离的部分形成。叶片的根部区段由具有适配到翼梁上的空气动力壳或整流罩的承载负载的中心翼梁形成。主板部分从承载负载的壳结构形成。末梢部分形成为来自一次射出闭合模制过程的一体成型的元件。

Description

三重混合风力涡轮机叶片

技术领域

本发明涉及三重混合(tribrid)风力涡轮机叶片，或由三个分离的构件形成的风力涡轮机叶片。。

背景技术

大体上，对风力涡轮机叶片制造存在三个分离的工业标准途径(approach)。

第一途径涉及在一个或多个叶片模具中制造风力涡轮机叶片壳，其中承载负载的(load-bearing)层压部结合到叶片壳中。壳连结在一起来形成叶片结构，其中一个或多个抗剪腹板(shearweb)位于连结壳内部，以防止屈曲和解决剪切负载。此途径受到许多不同叶片制造商的欢迎，包括丹麦的LMWindPowerA/S。

承载负载的壳途径提供了相对简单且证实的方法来用于叶片壳的构建，但其可需要执行相对复杂的连结操作来将所述壳连接在一起。此外，必须执行详细的连结后调查和检查，以确保在制造过程期间在叶片结构中并未已出现缺陷。

第二途径提供了内部承载负载的翼梁盒(sparbox)或梁(girder)的构造，其大致沿叶片的长度延伸。非承载负载的空气动力整流罩(fairing)或壳附接到翼梁盒的外部上，以提供叶片的翼型轮廓。此途径由若干叶片制造商采用，最显著的是丹麦的VestasWindSystemsA/S。

尽管承载负载的翼梁途径可在操作期间吸收风力涡轮机叶片的大量弯曲力时提供较高性能，但其需要所述空气动力整流罩至翼梁盒外部的相对复杂且耗时的附接。

第三途径为一体成型或一次射出成型的程序，其中单件风力涡轮机叶片在闭合过程中使用闭合的外模具和扩张的内模具来制造。此途径由丹麦的BonusEnergyA/S设计。

一次射出途径导致叶片具有相对强的一体成型的结构，而没有胶接接头。然而，一体的模具呈现了相当高要求的制造过程，包括经由相对窄的叶片根部端除去相对大的内模具的挑战。

本发明的目的在于提供一种新的风力涡轮机叶片设计，其提供优于现有技术设计的优点，同时缓解了叶片设计的任何不利效果。

发明内容

因此，提供了一种风力涡轮机叶片，其具有根部部分、主板(mainboard)部分和末梢部分，其中：

　　根部部分包括至少一个大致承载负载的翼梁结构，其具有联接到所述翼梁结构上的至少一个空气动力壳；

　　主板部分包括承载负载的空气动力壳；以及

　　末梢部分包括一体成型的末梢元件。

通过提供具有此类三重混合构造的风力涡轮机叶片，不同构造途径的优点可在它们提供最大的冲击和效率的叶片的那些区域中利用。相对重负担的承载负载的翼梁可用来承载在风力涡轮机叶片的根部端处经历的相当大的负载，且有效地将这些负载传递至相关联的风力涡轮机的毂。主板区段的承载负载的壳结构导致用于叶片的主要空气动力部分的最有成本效益且最简单的制造方法。一体成型的末梢部分的使用意味着可在末梢元件中没有任何粘合剂连结线的情况下提供叶片，导致了叶片末梢端处的相当大的重量节省。

优选地，所述根部部分、所述主板部分和所述末梢部分提供为组装在一起来形成所述风力涡轮机叶片的分离的构件。

将理解的是，风力涡轮机叶片包括末梢端和根部端。优选地，风力涡轮机叶片在长度上超过40米。

优选地，所述根部部分形成从叶片的根部端算起的风力涡轮机叶片的总长度的大约内三分之一。备选地，所述根部部分形成风力涡轮机叶片的长度的大约内0%到25%。在附加或备选方面中，所述根部部分形成从叶片的根部端到叶片的大约最大翼弦的点的风力涡轮机叶片的部分。

优选地，所述主板部分形成叶片的总长度的大约2/3。一方面，所述主板部分形成从叶片的根部端算起的风力涡轮机叶片的长度的大约中间33%到95%。在备选方面中，所述主板部分形成风力涡轮机叶片的长度的大约中间25%到95%。在附加或备选方面中，所述主板部分形成从大约叶片的最大翼弦的点到从根部端沿风力涡轮机叶片的长度的大约75%到95%之间(优选大约80%到90%之间)的点的风力涡轮机叶片的部分。一方面，主板部分延伸至从根部端沿风力涡轮机叶片的长度的大约85%的点。

优选地，所述末梢部分形成从叶片的根部端算起的风力涡轮机叶片的长度的大约外85%到100%，优选地90%到100%，进一步优选地95%到100%，进一步优选地97%到100%。一方面，末梢部分可包括与叶片的总长度相比相对短的长度，例如，对于具有超过50米的总长度的叶片，优选地超过60米，进一步优选地超过70米，末梢部分在长度上可为大约1米到5米，优选地2米。

在备选构造中，所述根部部分、所述主板部分和所述末梢部分各自形成风力涡轮机叶片的长度的大约1/3。通过提供大致类似长度的各个区段，因此用于叶片部分的运输的要求可简化和/或标准化。在一个实施例中，所述根部部分、所述主板部分和所述末梢部分各自包括超过50米长的叶片部分，以形成在总长度上超过150米的风力涡轮机叶片。然而，将理解的是，叶片部分可以以任何适合的长度比来提供。

将理解的是，优选地，所述根部部分和所述主板部分(和/或所述主板部分和所述末梢部分)可使用任何适合的机构来联结，例如，粘合剂连结、螺接、铆接、卡扣配合联接等。

另一方面，叶片包括插入所述根部部分与所述主板部分，和/或所述主板部分与所述末梢部分之间的内部中的至少一个分离的联结部件，其中所述至少一个分离的联结部件提供了叶片部分之间的连结表面。适合的粘合剂可施加在至少一个分离的联结部件的区段与叶片部分之间，以提供相邻叶片部分之间的改善的连结和/或承载负载效果。在优选方面中，所述至少一个分离的联结部件包括腹板部件，其布置成在叶片部分的相对表面之间延伸，例如，抗剪腹板。此类腹板部件可提供为I形腹板、C形腹板、翼梁盒部件或任何适合的构造。

在一个实施例中，风力涡轮机叶片包括至少一个联接部件，其中所述联接部件布置成将所述根部部分连接到所述主板部分上，且/或将所述主板部分连接到所述末梢部分上。

在本发明的优选实施例中，叶片的部分使用粘合剂或连结树脂来联结，而不需要分离的联结或联接部件。

将理解的是，所述至少一个联接部件可提供为分离的联接件或安装套环，或至少一个联接部件可与根部部分、主板部分和末梢部分中的至少一个的端部一体地成型。还将理解的是，至少一个联接部件可呈现空气动力横截面轮廓。另外地或备选地，至少一个空气动力壳或整流罩可围绕至少一个联接部件提供，以在风力涡轮机叶片的两个部分之间的接头处呈现适合的空气动力轮廓。在备选方面中，至少一个联接部件可提供为位于至少一个叶片部分的内部中的联接凸缘。

一方面，所述主板部分包括位于所述主板部分的外端处的连接区段，其中所述连接区段定形为与所述末梢部分的第一端联接。

优选地，所述连接区段的外表面有倒角，其中所述末梢部分的第一端围绕所述连接区段的外部适配。

备选地，所述连接区段的内表面有倒角，其中所述末梢部分的第一端收纳在所述连接区段的内部之内。

将理解的是，所述末梢部分的第一端可有倒角，以与所述主板部分的连接区段联接，其中所述末梢部分的第一端的内表面或外表面有倒角，以提供与所述连接区段的相应外表面或内表面的适当匹配表面。

将理解的是，末梢部分使用任何适合的连接机构装固到主板部分的连接区段上，例如，粘合剂连结、螺接、铆接等。还将理解的是，主板区段的连接区段可定形成使得联接区段的横截面轮廓可向内或向外成锥形，以提供适合的联接区域来将所述末梢部分的所述第一端收纳在所述连接区段的内部，或围绕所述连接区段的外部收纳。附加地将理解的是，可使用任何适合的接头构造，例如，指形接头、燕尾接头等。

一方面，根部部分包括承载负载的内部翼梁，其具有适配到所述翼梁的外部上的至少一个外部空气动力壳。

壳可包括重量轻的空气动力整流罩或盖，其可限定在内部翼梁周围的空气动力轮廓，内部翼梁可具有大致矩形的横截面轮廓。整流罩或盖可由可在内部翼梁周围组装的多个分离的整流罩元件形成。

一方面，整流罩或盖可包括大致限定空气动力轮廓的压力侧的压力侧整流罩，以及大致限定空气动力轮廓的吸力侧的吸力侧整流罩。

在备选方面中，整流罩或盖可包括：前缘整流罩，以限定翼型轮廓的前缘；以及后缘整流罩，以限定翼型轮廓的后缘。另一方面，可提供至少一个桥接壳或整流罩，桥接壳或整流罩在相对的前缘壳与后缘壳之间延伸，以限定翼型的前缘与后缘之间的翼型轮廓的表面。

将理解的是，所述壳或整流罩的自由端可彼此抵靠或重叠，以限定围绕内部承载负载的翼梁延伸的闭合壳。

在备选方面中，根部部分包括承载负载的中心翼梁，该承载负载的中心翼梁具有适配到所述承载负载的中心翼梁上的空气动力前缘壳和/或空气动力后缘壳。

在此实施例中，中心翼梁可定形为有效地形成在叶片根部端处的风力涡轮机叶片的外表面的部分，其中根部部分的空气动力特性可通过将分离的前缘壳和/或后缘壳添加至中心翼梁以限定在根部端处的空气动力横截面轮廓来改善。

在一个实施例中，中心翼梁包括在叶片根部端处的大致圆形的横截面形状，并且在根部部分与主板部分之间的界面处过渡至大致矩形的横截面形状。

将理解的是，至少一个空气动力壳可使用任何适合的附接方法来联接到承载负载的翼梁结构上，例如，粘合剂连结、螺接、铆接、限定在不同元件上的互补的卡扣配合连接等。

在附加或备选的方面中，根部部分可包括安装到所述至少一个大致承载负载的翼梁结构上的多个肋元件，其中所述至少一个空气动力壳由所述多个肋元件支承。

肋元件可包括多个前缘肋和/或多个后缘肋，其中肋定形成呈现用于叶片的根部部分的期望空气动力形状的一部分的外形。由于空气动力壳由肋元件承载，壳可在根部部分处采用期望形状的轮廓。

优选地，肋元件提供为定形的杆。将理解的是，所述肋元件可从任何适合的材料形成，优选地基于复合材料的，优选地拉挤成型(pultrusion)。

在此类实施方式中，空气动力壳可提供为相对柔性的材料，其可由肋支承来限定空气动力轮廓。通过将空气动力壳提供为由内部肋支承的柔性材料，这可提供叶片构件的相对更容易的运输和储存，因为柔性材料可提供为圆柱形卷的形式，且并非提供为实心的非柔性壳结构。

优选地，所述主板部分由联接在一起来形成空气动力叶片壳的至少两个叶片壳区段形成。

优选地，所述主板部分由大致限定翼型轮廓的逆风或压力侧表面的逆风叶片壳和大致限定顺风或吸力侧表面的顺风叶片壳形成。

优选地，所述顺风和逆风叶片壳具有连结在一起来形成翼型壳的相应的前缘端和后缘端。

优选地，所述叶片壳在相应的互补开口叶片模具中形成。

优选地，所述叶片壳包括与所述叶片壳一体成型的承载负载的主层压部。

优选地，所述主板部分包括至少一个内部翼梁或腹板。优选地，所述至少一个内部翼梁或腹板在所述逆风叶片壳的内表面与所述顺风叶片壳的内表面之间延伸，优选地在所述叶片壳的相应的承载负载的主层压部之间延伸。

将理解的是，所述至少一个内部翼梁或腹板可包括可用来桥接主板部分中的逆风壳与顺风壳之间的空间的任何适合的结构元件，例如，C形腹板、I形腹板、翼梁盒等。

优选地，所述末梢部分包括一体成型的空气动力末梢壳。

将理解的是，末梢部分在末梢壳中没有粘合剂连结线的情况下形成。优选地，末梢部分提供为一件式壳，优选地使用一次射出模制过程形成。末梢部分可提供成没有内部翼梁或腹板。备选地，末梢部分可设有内部翼梁或腹板，它们可作为一次射出模制过程的一部分来形成。

优选地，末梢部分具有大致帽状形状，其具有包括相对宽的开口的第一端，相对宽的开口朝末梢部分的末梢端成锥形或收窄。

由于末梢部分优选地使用一次射出一体模制过程形成，因此宽颈元件的形成避免了一次射出模制技术的主要问题，且导致了提供不需要大量粘合剂或内部增强的元件，导致了叶片的末梢部分的相当大的重量节省。

还提供了一种风力涡轮机，其包括如上文所描述的风力涡轮机叶片。

还提供了一种制造风力涡轮机叶片的方法，其包括以下步骤：

　　通过制造承载负载的翼梁结构且使至少一个空气动力壳适配到所述承载负载的内部翼梁结构上来提供叶片根部部分；

　　通过在阴模中制造承载负载的壳的部分且组装所述承载负载的壳的部分来形成所述叶片主板部分来提供叶片主板部分，优选地包括在所述承载负载的壳的相邻部分之间延伸的至少一个内部桥接翼梁或腹板；

　　通过使用一体模制程序制造单个末梢元件来提供叶片末梢部分；以及

　　组装所述叶片根部部分、所述叶片主板部分和所述叶片末梢部分来形成风力涡轮机叶片。

附图说明

现在将仅以举例的方式参考附图来描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了风力涡轮机；

图2示出了根据本发明的风力涡轮机叶片的示意性视图；

图3示出了图2的叶片的翼型轮廓的示意性视图；

图4示出了从上方和从侧面所见的图2的风力涡轮机叶片的示意性视图；

图5图示了根据本发明的三重混合叶片的实施例；

图6图示了根据本发明的三重混合叶片的根部部分的实施例的横截面视图；

图7图示了根据本发明的三重混合叶片的主板部分的实施例的横截面视图；以及

图8图示了在附接到主板部分上时的根据本发明的三重混合叶片的末梢部分的横截面平面视图。

具体实施方式

将理解的是，本发明的不同实施例共有的元件在附图中已提供有相同的参考标号。

图1图示了根据所谓“丹麦概念”的常规现代逆风风力涡轮机2，带有塔架4、机舱6和带有大致水平的转子轴的转子。转子包括毂8和从毂8径向地延伸的三个叶片10，各个叶片均具有最接近毂的叶片根部16和最远离毂8的叶片末梢14。转子具有标识为R的半径。

图2示出了风力涡轮机叶片10的示意性视图。风力涡轮机叶片10具有常规风力涡轮机叶片的形状，且包括最接近毂的根部区30、最远离毂的轮廓或翼型区34、以及根部区30与翼型区34之间的过渡区32。叶片10包括在叶片安装在毂上时面对叶片10的旋转的方向的前缘18，以及面对前缘18的相反方向的后缘20。

翼型区34(也称为轮廓区)具有关于产生升力的理想或几乎理想的叶片形状，而根部区30由于结构考虑而具有大致圆形或椭圆形的横截面，其例如使将叶片10安装到毂上更容易且更安全。根部区30的直径(或翼弦)典型地沿整个根部区域30恒定。过渡区32具有从根部区30的圆形或椭圆形形状逐渐地变为翼型区34的翼型轮廓50的过渡轮廓42。过渡区32的翼弦长度典型地随离毂的距离r增大而大致线性地增大。

翼型区34具有翼型轮廓50，其带有在叶片10的前缘18与后缘20之间延伸的翼弦。翼弦的宽度随离毂的距离r增大而减小。

应当注意的是，叶片的不同区段的翼弦一般地并非位于共同平面中，因为叶片可扭曲和/或弯曲(即，预弯曲)，因此提供了带有对应地扭曲和/或弯曲的路线的翼弦平面，这是最常见的情况，以便补偿取决于距毂的半径的叶片的局部速度。

图3示出了绘制有各种参数的风力涡轮机的典型叶片的翼型轮廓50的示意性视图，各种参数典型地用来限定翼型的几何形状。翼型轮廓50具有压力侧52和吸力侧54，在使用期间——即，在转子的旋转期间——它们一般地分别面朝上风(或逆风)侧和下风(或顺风)侧。翼型50具有翼弦60，其带有在叶片的前缘56与后缘58之间延伸的翼弦长度c。翼型50具有厚度t，其限定为压力侧52与吸力侧54之间的距离。翼型的厚度t沿翼弦60变化。从对称轮廓的偏差由弧线62给出，弧线62为穿过翼型轮廓50的中线。中线可通过从前缘56到后缘58绘制内切圆来找到。中线跟随这些内切圆的中心，且与翼弦60的偏差或距离称为弧高f。不对称还可通过使用称为上弧高(或吸力侧弧高)和下弧高(或压力侧弧高)的参数来限定，它们分别限定为离翼弦60和吸力侧54和压力侧52的距离。

翼型轮廓常由以下参数特征化：翼弦长度c、最大弧高f、最大弧高f的位置d_f、最大翼型厚度t(其为沿中弧线62的内切圆的最大直径)、最大厚度t的位置d_t、以及鼻部半径(未示出)。这些参数典型地限定为与翼弦长度c的比。因此，局部相对叶片厚度t/c给定为局部最大厚度t与局部翼弦长度c之间的比。此外，最大压力侧弧高的位置d_p可用作设计参数，且当然最大吸力侧弧高的位置也可用作设计参数。

图4示出了叶片的一些其它几何参数。叶片具有总叶片长度L。如图2中所示，根部端位于位置r=0处，且末梢端位于r=L处。叶片的肩部40位于位置r=L_w处，且具有等于肩部40处的翼弦长度的肩部宽度W。根部的直径限定为D。此外，叶片设有限定为Δy的预弯曲，其对应于从叶片的俯仰轴线22的平面外偏转。

现代风力涡轮机叶片常可在长度上超过30或40米，具有若干米的叶片根部直径。风力涡轮机叶片通常针对相对长的寿命来设计，且设计成经受相当大的结构和动态负载。

参考图5(a)，根据本发明的叶片10形成为三个分离的区段或部分：根部区段70、主板区段72和末梢区段74。为了提供改善的叶片构造，根部区段70形成为具有大致承载负载的翼梁结构的叶片区段，主板区段72包括承载负载的空气动力壳，且末梢部分74包括由一体模制或一次射出制造过程形成的一体成型的末梢元件。一旦制造了分离的叶片部分70、72、74，则这些部分可随后组装来形成风力涡轮机叶片10，图5(b)。

通过提供此类三重混合或三方混合(triple-hybrid)的叶片构造，三个不同的制造方法的具体优点可利用于优点具有最大影响的叶片的那些位置处，同时减小了途径的不利方面。

在根部端处，承载负载的翼梁构造允许使用结构翼梁盒或翼梁梁(spargirder)，结构翼梁盒或翼梁梁具体地设计来吸收操作期间由风力涡轮机叶片经历的相当大的力矩和弯曲力。适合的空气动力整流罩或壳可附连到翼梁盒上，以提供在叶片的根部端区段处的适合的翼型轮廓。叶片10的根部部分70可包括叶片10的长度的内侧33%，且/或可从叶片10的根部端16延伸至叶片10的最大翼弦的位置，即，肩部40。将理解的是，根部部分可延伸超过最大翼弦的位置或可并不延伸超过最大翼弦的位置。

对于主板区段72，承载负载的壳构造的使用意味着有效和证实的叶片构造可利用于叶片10的主空气动力表面，且其可以以最低成本和制造难度来实施。主板部分72可形成从叶片的根部端算起的风力涡轮机叶片的长度的中间三分之二，例如，从根部端的叶片的长度的33%到97%之间。另外地或备选地，主板区段72形成大致从叶片的最大翼弦的点到沿距根部端16的风力涡轮机叶片的长度的大约75%到95%之间(优选大约80%到90%之间)的点的风力涡轮机叶片的部分。一方面，主板部分72延伸至沿距根部端16的风力涡轮机叶片10的长度大约85%的点。

对于叶片10的末梢端，由于分离的末梢部分74在闭合模具中使用一次射出过程形成，这消除了叶片末梢端14的区域中的粘合剂连结线的存在，减小了由粘合剂引起的叶片的重量。此外，由于末梢部分74基本上为开口端锥形元件，不存在关于模制之后从末梢部分74除去内模具的问题。

将理解的是，分离的部分70、72、74可使用任何适合的联结方法来联结，例如，粘合剂连结、螺接、铆接、卡扣配合联接等。另外地或备选地，风力涡轮机叶片10可包括联接部件(未示出)，其定位在根部部分70与主板部分72之间，和/或主板部分72与末梢部分74之间，联接部件布置成将相应的叶片部分牢固地连接在一起，例如，作为联接套环或凸缘，和/或布置成在承载负载的翼梁盒与承载负载的壳之间联接且在操作期间在叶片部分之间有效地传递叶片负载的元件。另外地或备选地，分离的连接元件可定位在叶片的内部，在相邻叶片部分之间延伸。连接元件可提供相邻部分之间的附加连结表面，用于使用粘合剂连结、螺接、铆接等。优选地，所述分离的连接元件提供为腹板部件，例如，抗剪腹板，其在叶片的相对内表面之间延伸。

参考图6，示出了根据本发明的风力涡轮机叶片10的根部部分70的两个实施例的横截面视图。根部部分70包括承载负载的翼梁盒或梁76，其大致沿根部部分70的长度延伸，翼梁盒具有上表面76a和下表面76b以及在它们之间延伸的两个侧表面77。翼梁盒76包括大致矩形的横截面，其可随着翼梁盒76延伸远离根部端16而在横截面大小上渐缩。翼梁盒76可使用任何适合的技术形成，例如，作为丝卷绕的翼梁、拉挤元件或拉挤元件的组件等。

空气动力整流罩或壳78适配至翼梁盒76上或围绕翼梁盒76，以向根部部分70提供空气动力轮廓。将理解的是，整流罩78大致为不承载负载的。

在图6(a)中，整流罩78提供为围绕翼梁盒76的外部适配的两部分壳。图6(a)的整流罩78包括上吸力侧壳78a和下压力侧壳78b。壳78a、78b通过将上壳78a附连到翼梁盒76的上表面76a上和将下壳78b附连到翼梁盒76的下表面76b上来附接到翼梁盒76上，其中壳78a、78b自身在叶片10的相应前缘18和后缘20处装固在一起。壳78a、78b可使用任何适合的手段(例如，粘合剂连结、螺接、铆接等)附接到翼梁盒76和/或彼此上。装固的壳78a、78b形成叶片10的根部部分70处的空气动力轮廓，其可取决于叶片10的内侧区段的空气动力要求而沿根部部分70的长度变化。

尽管图6(a)图示了其中整流罩78提供为分离的压力侧板和吸力侧板的实施例，但将理解的是，可使用任何其它构造的整流罩。例如，整流罩78可形成或铸造为单件覆盖物或护套，翼梁盒76可插入且随后装固到单件覆盖物或护套中。

在备选实施例中，整流罩78可由大致形成叶片前缘的第一壳和大致形成叶片后缘的第二壳形成，其中相应的壳的自由端在翼梁盒76的相应的上表面76a和下表面76b附近彼此重叠。壳的重叠端然后可装固到彼此和内部地定位的翼梁盒76上，以形成整流罩78。此类布置提供了在位于远离叶片10的前缘18的整流罩中具有任何连结线的优点。

图6(b)中图示了根据本发明的风力涡轮机叶片10的根部部分70的另一个实施例。在此实施例中，翼梁盒76的上表面76a和下表面76b形成叶片10的根部部分70的外表面的一部分，其中第一整流罩80形成附接到翼梁盒76的一侧上的根部部分70的前缘，并且第二整流罩82形成附接到翼梁盒76的相对侧上的根部部分70的后缘。在图6(b)中所示的实施例中，后缘整流罩82图示为由上压力侧半部82a和分离的下吸力侧半部82b形成，上半部82a和下半部82b布置成在根部部分70的后缘20处联结在一起。

将理解的是，整流罩78、80、82可由相对柔性的材料形成，具有内部地定位的整流罩78、80、82的多个相对回弹性的结构肋(未示出)，肋作用为向柔性材料提供结构支承。在此情况中，肋可牢固地附接到翼梁盒76上，以形成内骨架结构来支承外整流罩78、80、82。

参考图7，示出了根据本发明的叶片10的主板部分72的横截面视图。主板部分72包括承载负载的叶片壳84，其优选地由连结在一起来形成叶片10的空气动力轮廓的上压力侧叶片壳84和下吸力侧叶片壳84b形成。叶片壳84a、84b由纤维材料(例如，玻璃纤维和/或碳纤维)的层的叠层(layup)在开放模具中形成，以提供空气动力壳所需的形状。纤维层充满树脂，树脂允许固化和硬化来形成所需的叶片壳84a、84b。壳然后可沿壳的前缘和后缘闭合，且使用用于组装的粘合剂连结线来联结在一起。一对抗剪腹板86在闭合之前布置在壳84a、84b之间，以向主板部分72提供抗剪强度和屈曲抗性。

参考图8，图示了根据本发明的实施例的附接到主板部分72上的叶片10的末梢部分74的平面横截面视图。末梢部分74提供为单件的模制末梢物件，其具有闭合末梢端74a和开口叶片端74b。开口叶片端74b附接到主板部分72的远端72a上，使得末梢部分74形成风力涡轮机叶片10的末梢端14。

将理解的是，末梢部分74可使用任何适合的附接方法(例如，螺接、粘合剂连结、铆接等)来附接到主板部分72上。在图8中所示的实施例中，主板部分72的远端72a和末梢部分74的开口叶片端74b的表面为锥形或有倒角，使得末梢部分74的开口叶片端74b可围绕主板部分72的远端72a有效地适配。相应端部的大小可选择成确保元件之间的紧密适配。主板部分72与末梢部分74之间的此类连接然后可使用任何适合的机械固定方法来补充。

由于末梢部分74提供为可适配在主板部分72的远端72a之上的有效末梢盖部件，因此末梢部分74的开口端74b相比于末梢部分74的其余为相对宽或外扩的。此类构造允许末梢部分74在简单一体模制或一次射出过程中形成，其中用于此类制造过程的内模具可相对容易地经由开口叶片端74b从工件除去，而不会复杂。

通过将风力涡轮机叶片提供为可使用三个分离的制造途径来形成的三个分离的部分的三重混合，各个途径的具体优点可利用于其中此类效果可最佳地利用的叶片的那些区域。对于根部部分，中心承载负载的翼梁可具体地设计和构造成有效地吸收和传递在操作期间在叶片的根部端处经历的相当大的力和弯曲力矩。对于主板部分，使用承载负载的壳构造允许叶片结构中的大部分使用相对简单且经受过检验的过程来制造。对于末梢部分，由一体模制过程提供末梢元件意味着在叶片的末梢端中使用粘合剂可最小化，减小了叶片末梢端的有效重量。

在备选构造中，提供了一种风力涡轮机叶片，其具有从类似于如上文所描述的承载负载的空气动力壳结构形成的主要部分，其中叶片还包括形成为如上文所描述的一体成型的末梢元件的末梢部分。主要部分从叶片的根部端延伸至与末梢部分的界面。优选地，主要部分形成从叶片的根部端算起的风力涡轮机叶片的总长度的至少大致内0%到50%，带有形成了风力涡轮机叶片的外部其余部分的末梢部分。

本发明不限于本文中描述的实施例，且可改变或改造，而不脱离本发明的范围。

Claims (17)

1.一种风力涡轮机叶片，其具有根部部分、主板部分和末梢部分，其中：

　　所述根部部分包括至少一个大致承载负载的翼梁结构，其具有联接到所述翼梁结构上的至少一个空气动力壳；

　　所述主板部分包括承载负载的空气动力壳；以及

　　所述末梢部分包括一体成型的末梢元件。

2.根据权利要求1所述的叶片，其中，所述根部部分形成从所述叶片的根部端算起的所述风力涡轮机叶片的总长度的大约内0%到33%。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的叶片，其中，所述主板部分形成所述风力涡轮机叶片的总长度的大约2/3，优选地从所述叶片的根部端算起的所述风力涡轮机叶片的长度的中间33%到97%，进一步优选地33%到95%，进一步优选地33%到90%，进一步优选地33%到85%。

4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的叶片，其中，所述末梢部分形成从所述叶片的根部端算起的所述风力涡轮机叶片的长度的大约外85%到100%，优选地90%到100%，进一步优选地95%到100%，进一步优选地97%到100%。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的叶片，其中，所述主板部分形成所述风力涡轮机叶片的总长度的大约中间1/3，且其中所述末梢部分形成所述风力涡轮机叶片的总长度的大约外1/3。

6.根据任意前述权利要求所述的叶片，其中，所述根部部分包括大致承载负载的中心翼梁，其中所述中心翼梁包括在所述叶片的根部端处的大致圆形横截面形状，所述中心翼梁在所述根部部分与所述主板部分之间的界面处过渡至大致矩形横截面形状。

7.根据任意前述权利要求所述的叶片，其中，所述根部部分包括承载负载的内部翼梁，其具有适配到所述翼梁的外部上的至少一个外部空气动力壳，所述至少一个外部空气动力壳限定围绕所述内部承载负载的翼梁延伸的大致闭合壳。

8.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的叶片，其中，所述根部部分包括承载负载的中心翼梁，其具有适配到所述承载负载的中心翼梁上的空气动力前缘壳和/或空气动力后缘壳，其中所述承载负载的中心翼梁的一部分形成所述风力涡轮机叶片的外表面的部分。

9.根据权利要求7或权利要求8所述的叶片，其中，所述根部部分包括安装到所述至少一个大致承载负载的翼梁结构上的多个肋元件，其中所述至少一个空气动力壳由所述多个肋元件支承。

10.根据权利要求9所述的叶片，其中，所述肋元件包括多个前缘肋和/或多个后缘肋，其中所述肋定形来呈现用于所述叶片的所述根部部分的期望的空气动力形状的一部分的外形。

11.根据权利要求10所述的叶片，其中，所述至少一个空气动力壳形成为相对柔性的材料，由所述肋元件支承的所述至少一个空气动力壳肋安装来限定空气动力轮廓。

12.根据任何前述权利要求所述的叶片，其中，所述末梢部分包括一体成型的空气动力末梢壳。

13.根据权利要求12所述的叶片，其中，所述末梢部分包括具有第一开口端和远末梢端的大致帽状形状，所述第一开口端具有朝所述远末梢端成锥形或收窄的相对宽的开口。

14.根据权利要求13所述的叶片，其中，所述主板部分包括位于所述主板部分的外端处的连接区段，其中所述连接区段定形成与所述末梢部分的所述第一端联接，且其中所述连接区段的一部分有倒角或成锥形，使得所述末梢部分的所述第一端适配到所述连接区段上。

15.根据任何前述权利要求所述的叶片，其中，所述主板部分由联接在一起来形成空气动力叶片壳的至少两个承载负载的叶片壳区段形成。

16.一种风力涡轮机，其包括至少一个根据权利要求1至权利要求15中的任一项所述的风力涡轮机叶片。

17.一种制造风力涡轮机叶片的方法，包括以下步骤：

　　通过制造承载负载的翼梁结构且将至少一个空气动力壳适配到所述承载负载的内部翼梁结构上来提供叶片根部部分；

　　提供叶片主板部分，通过在阴模中制造承载负载的壳的部分且组装所述承载负载的壳的部分以形成所述叶片主板部分，优选地包括在所述承载负载的壳的相邻部分之间延伸的至少一个内部桥接翼梁或腹板；

　　通过使用一体模制程序制造单个末梢元件来提供叶片末梢部分；以及

　　组装所述叶片根部部分、所述叶片主板部分和所述叶片末梢部分来形成风力涡轮机叶片。