CN113085226A - 混合材料拉挤板及风电叶片、风力发电机组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种混合材料拉挤板及风电叶片、风力发电机组。该混合材料拉挤板包括：板体；至少一对第一材料层，相对设置于板体内的两侧；其中，每个第一材料层分别设有能裸露于板体外的至少一个外连接面，且每个第一材料层分别在板体内侧设有至少一个内突部；至少一个第二材料层，连接于每对第一材料层之间。该混合材料拉挤板将第一材料层和第二材料层集成于同一板体中，且第二材料层位于各对第一材料层之间，更有利于电荷导出；并且，利用设置在板体内的内突部，以增大第一材料层在板体内的区域、并且确保第二材料层具有足够的支撑强度。可见该混合材料拉挤板能够更好的兼具力学性能优势和成本优势，且使用更方便，性能更均匀稳定。
Description
技术领域
本发明涉及拉挤技术领域，尤其涉及一种混合材料拉挤板及风电叶片、风力发电机组。
背景技术
风能作为一种绿色环保型能源是可再生能源中最具开发潜力的一种。叶片是风力发电机组(可简称为“风机”)关键部件之一。风电的发展极大地推动了叶片的发展。复合材料在风机叶片的制造中具备很多优势。拉挤成型工艺是制造复合材料风机叶片的工艺之一。
目前，拉挤成型工艺中通常使用的纤维为碳纤维或玻璃纤维(可简称为“玻纤”)，成型方式大多采用单一品种，即成型的拉挤板整体为碳纤维板或者整体为玻璃纤维板。然而，由不同材料成型的拉挤板的性能差异较大，例如：与玻璃纤维材料相比，碳纤维材料的力学性能和疲劳性能更加优秀；但与碳纤维材料相比，玻璃纤维的价格较低，能够有效降低风电叶片的制造成本。
可见，现有的由单一材质拉挤成型的拉挤板无法兼顾力学性能优势、成本优势和导电特性。
发明内容
本发明提供一种混合材料拉挤板，用以解决现有技术中由单一材质拉挤成型的拉挤板无法兼顾力学性能优势和成本优势的缺陷，实现在同一板体内通过多种材料的有序混合，从而使该拉挤板兼具力学性能优势、成本优势和导电特性。
本发明还提供一种风电叶片。
本发明还提供一种风力发电机组。
本发明提供一种混合材料拉挤板，包括：
板体；
至少一对第一材料层，相对设置于所述板体内的两侧；其中，每个所述第一材料层分别设有能裸露于所述板体外的至少一个外连接面，且每个所述第一材料层分别在所述板体内侧设有至少一个内突部；
至少一个第二材料层，连接于每对所述第一材料层之间。
根据本发明提供的一种混合材料拉挤板，所述第一材料层包括：
至少两个内连接面，位于所述板体内，各个所述内连接面依次连接、并连接于所述外连接面，以使所述第一材料层的截面构成封闭结构；
其中，相邻的所述内连接面的连接处形成所述内突部。
根据本发明提供的一种混合材料拉挤板，所述第一材料层包括：
第一外连接面，能作为所述板体的任一侧面；
两个所述内连接面，分别连接于所述第一外连接面的两端，并且两个所述内连接面在所述板体内部相连并形成所述内突部。
根据本发明提供的一种混合材料拉挤板，所述第一材料层还包括：
第二外连接面，连接于所述第一外连接面和所述内连接面之间。
根据本发明提供的一种混合材料拉挤板，还包括：
至少一个贯通结构层，连接于相对设置的一对所述内突部之间；
其中，每个所述贯通结构层的两侧分别设有所述第二材料层。
根据本发明提供的一种混合材料拉挤板，所述贯通结构层的表面与所述第一材料层的内连接面之间形成第一夹角，所述第一夹角大于或等于90°。
根据本发明提供的一种混合材料拉挤板，还包括倒角结构，所述倒角结构设置于相邻的所述外连接面的连接处和/或所述内突部。
根据本发明提供的一种混合材料拉挤板，所述第一材料层内填充有碳纤维，所述第二材料层内填充有玻璃纤维。
本发明还提供一种风电叶片，包括至少一个如上所述的混合材料拉挤板。
本发明还提供一种风力发电机组，包括如上所述的风电叶片。
本发明提供的混合材料拉挤板，包括：板体；至少一对第一材料层，相对设置于板体内的两侧；其中，每个第一材料层分别设有能裸露于板体外的至少一个外连接面，且每个第一材料层分别在板体内侧设有至少一个内突部；至少一个第二材料层，连接于每对第一材料层之间。该混合材料拉挤板将第一材料层和第二材料层集成于同一板体中，且第二材料层位于各对第一材料层之间，更有利于电荷导出；并且，利用设置在板体内的内突部，以增大第一材料层在板体内的区域、并且确保第二材料层具有足够的支撑强度。可见该混合材料拉挤板能够更好的兼具力学性能优势和成本优势，且使用更方便，性能更均匀稳定。
具体的，该混合材料拉挤板将不同材质的两种材料混合于同一板体中，并通过在板体内设置上述的第一材料层与第二材料层的结构，第一方面使得具有导电能力的第一材料层裸露在板体外侧，以便于将堆叠使用中的多个拉挤板通过邻接的第一材料层的外连接面连接并构件形成导电通道，从而实现导电特性；第二方面，利用第二材料层从板体内部对第一材料层进行可靠支撑，使拉挤板整体符合堆叠建造的强度要求；第三方面，在第一材料层的内部添加第二材料层，利用成本较低的第二材料层替换位于板体内部的成本较高的第一材料层，从而降低拉挤板的制造成本。
本发明提供的风电叶片，包括至少一个如上所述的混合材料拉挤板。通过设置上述的混合材料拉挤板，使得该风电叶片具有上述的混合材料拉挤板的全部优点，具体在此不再赘述。
本发明提供的风力发电机组，包括至少一个如上所述的风电叶片。通过设置上述的风电叶片，使得该风力发电机组具有上述的风电叶片的全部优点，具体在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之一；
图2是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之二；
图3是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之三；
图4是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之四；
图5是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之五；
图6是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之六；
图7是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之七；
图8是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之八；
图9是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之九；
图10是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之十；
图11是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之十一；
图12是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之十二；
图13是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之十三；
图14是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之十四；
图15是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之十五；
图16是本发明提供的混合材料拉挤板的截面结构图之十六。
附图标记：
1：第一材料层； 11：内突部； 12：第一外连接面；
13：第二外连接面； 2：第二材料层； 21：内连接面；
3：贯通结构层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图16描述本发明的混合材料拉挤板(本发明实施例中可简称为“拉挤板”)。
本发明实施例提供了一种混合材料拉挤板，能将不同材质的两种材料混合于同一板体中，从而使的拉挤板更好的兼具力学性能优势、成本优势和导电特性，且使用更方便，性能更均匀稳定。
具体的如图1至图8所示，该拉挤板包括板体、至少一对第一材料层1、以及至少一个第二材料层2。其中，每对第一材料层1相对设置于板体内的两侧，且每个第一材料层1分别设有能裸露于板体外的至少一个外连接面，以使成型后的拉挤板的相对设置的侧壁能够具有导电特性，从而方便拉挤板在连接、堆叠等应用中能够与相邻接的另一拉挤板之间利用侧壁构建导电通道，扩宽导电路径的宽度，提高导电性能。第二材料层2连接于每对第一材料层1之间，从而自一对第一材料层1之间提供足够的支撑力，并为整个拉挤板提供可靠的强度和韧性。并且，每个第一材料层1分别在板体内侧设有至少一个内突部11，优选内突部11在板体的内部自当前所在的第一材料层1向成对设置的另一第一材料层1突出设置，从而利用内突部11增大第一材料层1在板体内的区域，并且，内突部11能够挤压位于一对第一材料层1之间的第二材料层2，从而使第二材料层2成内小外大的结构设置，从而确保第二材料层2具有更强支撑力。
具体的，该混合材料拉挤板并通过在板体内设置上述的第一材料层1与第二材料层2的结构，第一方面使得具有导电能力的第一材料层1裸露在板体外侧，以便于将堆叠使用中的多个拉挤板通过邻接的第一材料层1的外连接面连接并构件形成导电通道，从而实现导电特性，更易将电荷导出；第二方面，利用第二材料层2从板体内部对第一材料层1进行可靠支撑，使拉挤板整体符合堆叠建造的强度要求；第三方面，在第一材料层1的内部添加第二材料层2，利用成本较低的第二材料层2替换位于板体内部的成本较高的第一材料层1，从而降低拉挤板的制造成本。
可理解的，为了使本发明实施例所述的拉挤板能兼具碳纤维的力学性能和疲劳性能、以及玻璃纤维的成本优势，优选第一材料层1内填充有碳纤维，第二材料层2内填充有玻璃纤维。具体的，第一材料层1优选设置为在树脂中填充有碳纤维；对应的，第二材料层2优选设置为树脂中填充玻璃纤维。该设置使得成型后的拉挤板成为碳纤维和玻璃纤维混合的拉挤板。优选碳纤维和玻璃纤维的比例为(5％～85％)：(10％～90％)，以达到碳纤维和玻璃纤维的特性兼并效果最优化。
可理解的，上述的树脂优选为热固性树脂或者热塑性树脂。进一步的，热固性树脂为环氧树脂、环氧乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂和酚醛树脂中的至少一种；热塑性树脂优选为聚氨酯树脂。需要说明的是，上述的树脂可以不限于上述所列材质，并且可以是上述材质中的一种，或者是上述材质中的几种的组合。
在一些实施例中，第一材料层1包括至少两个内连接面21。所有内连接面21均位于板体内。各个内连接面21在板体的内部依次连接，并且，位于最靠边缘的内连接面21还连接于外连接面，以使第一材料层1的截面构成封闭结构。例如图1至图4所示的具有五边形截面的第一材料层1，或者如图5至图8所示的具有三角形截面的第一材料层1。其中，相邻的内连接面21的连接处形成内突部11，即，依次连接的各个内连接面21在板体内部形成有至少一个内突部11。
需要说明的是，本发明实施例所述的第一材料层1的截面是指在板体长度方向上任一位置处沿板体宽度方向截开而形成的截面。拉挤板的截面优选为矩形，也可以为其它形状。优选拉挤板的厚度为5mm～15mm，最优选为5mm。
在一些实施例中，如图5至图8所示，第一材料层1包括第一外连接面12和两个内连接面21，以使第一材料层1形成三角形截面。第一外连接面12能作为板体的任一侧面，优选在平铺拉挤板的状态下，第一外连接面12位于拉挤板的左右侧立面，以方便拉挤板的堆叠使用过程中相邻拉挤板的第一外连接面12相连形成更宽的导电通道。两个内连接面21分别连接于第一外连接面12的两端，并且两个内连接面21在板体内部相连并形成内突部11。
在一些实施例中，第一材料层1还包括第二外连接面13。第二外连接面13连接于第一外连接面12和内连接面21之间。例如图1至图4所示，第一材料层1的第一外连接面12作为拉挤板的侧立面，并且利用两个第二外连接面13分别裸露于拉挤板的顶面和底面，通过第一外连接面12、两个第二外连接面13和两个内连接面21共同组成第一材料层1的五边形截面结构。
可理解的，该拉挤板还包括倒角结构。倒角结构设置于相邻的外连接面的连接处和/或内突部11。设置在拉挤板外表面的倒角结构能够有利于多个拉挤板的可靠装配。设置在拉挤板内部的倒角结构能够有利于第一材料层1和第二材料层2的结构复合。
需要说明的是，本发明实施例的拉挤板可以不设置倒角结构，即如图1和图5所示。也可以设置倒角结构，具体可以只在内突部11设置倒角结构，即如图2和图6所示；也可以只在相邻外连接面的连接处设置倒角结构，即如图3和图7所示；也可以既在内突部11设置倒角结构又在相邻外连接面的连接处设置倒角结构，即如图4和图8所示。
可理解的，优选拉挤板设置在外连接面连接处的倒角结构为圆角，倒角半径优选为0.5mm～3mm。
在一些实施例中，如图9至图16所示，拉挤板还包括至少一个贯通结构层3。贯通结构层3连接于相对设置的一对内突部11之间，以便将一对第一材料层1之间连通形成电荷移动通道，从而使拉挤板的导电特性更稳定、电荷移动更符合导电需求。其中，每个贯通结构层3的两侧分别设有第二材料层2。优选的，为了使更少的第二材料层2能够提供足量的支撑作用，确保拉挤板的整体强度得到保障，优选贯通结构层3的表面与第一材料层1的内连接面21之间形成第一夹角，第一夹角大于或等于90°。例如图9至图12所示，第一夹角大于90°，从而使位于贯通结构层3上下两侧的第二材料层2的截面成梯形设置。又例如图13至图16所示，第一夹角等于90度，从而使位于贯通结构层3上下两侧的第二材料层2的截面成矩形设置。可理解的，梯形截面的第二材料层2比矩形截面的第二材料层2具有更好的支撑强度；但矩形截面的第二材料层2比梯形截面的第二材料层2能够更少占用第一材料层1的空间，即能够为第一材料层1形成的导电通道提供更大空间。
可理解的，为了加强第一材料层1、第二材料层2和贯通结构层3之间的复合连接处的结构强度，优选可以在第一材料层1与贯通结构层3的连接处设置倒角结构。需要说明的是，拉挤板既可以不设置任何倒角结构，即如图9和图13所示；可以只在第一材料层1与贯通结构层3的连接处设置倒角结构，即如图10和图14所示；也可以只在相邻外连接面的连接处设置倒角结构，即如图11和图15所示；也可以既在第一材料层1与贯通结构层3的连接处设置倒角结构、又在相邻外连接面的连接处设置倒角结构，即如图12和图16所示。
本发明提供的风电叶片，包括至少一个如上所述的混合材料拉挤板。通过设置上述的混合材料拉挤板，使得该风电叶片具有上述的混合材料拉挤板的全部优点，具体在此不再赘述。
本发明提供的风力发电机组，包括至少一个如上所述的风电叶片。通过设置上述的风电叶片，使得该风力发电机组具有上述的风电叶片的全部优点，具体在此不再赘述。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种混合材料拉挤板，其特征在于，包括：
板体；
至少一对第一材料层，相对设置于所述板体内的两侧；其中，每个所述第一材料层分别设有能裸露于所述板体外的至少一个外连接面，且每个所述第一材料层分别在所述板体内侧设有至少一个内突部；
至少一个第二材料层，连接于每对所述第一材料层之间。
2.根据权利要求1所述的混合材料拉挤板，其特征在于，所述第一材料层包括：
至少两个内连接面，位于所述板体内，各个所述内连接面依次连接、并连接于所述外连接面，以使所述第一材料层的截面构成封闭结构；
其中，相邻的所述内连接面的连接处形成所述内突部。
3.根据权利要求2所述的混合材料拉挤板，其特征在于，所述第一材料层包括：
第一外连接面，能作为所述板体的任一侧面；
两个所述内连接面，分别连接于所述第一外连接面的两端，并且两个所述内连接面在所述板体内部相连并形成所述内突部。
4.根据权利要求3所述的混合材料拉挤板，其特征在于，所述第一材料层还包括：
第二外连接面，连接于所述第一外连接面和所述内连接面之间。
5.根据权利要求1所述的混合材料拉挤板，其特征在于，还包括：
至少一个贯通结构层，连接于相对设置的一对所述内突部之间；
其中，每个所述贯通结构层的两侧分别设有所述第二材料层。
6.根据权利要求5所述的混合材料拉挤板，其特征在于，所述贯通结构层的表面与所述第一材料层的内连接面之间形成第一夹角，所述第一夹角大于或等于90°。
7.根据权利要求1至6任一项所述的混合材料拉挤板，其特征在于，还包括倒角结构，所述倒角结构设置于相邻的所述外连接面的连接处和/或所述内突部。
8.根据权利要求1至6任一项所述的混合材料拉挤板，其特征在于，所述第一材料层内填充有碳纤维，所述第二材料层内填充有玻璃纤维。
9.一种风电叶片，其特征在于，包括至少一个如权利要求1至8任一项所述的混合材料拉挤板。
10.一种风力发电机组，其特征在于，包括如权利要求9所述的风电叶片。
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