CN114278493A - 主梁结构、风机叶片及其加工方法、风力发电机组 - Google Patents

Abstract

本申请是关于一种主梁结构、风机叶片及其加工方法、风力发电机组。主梁结构应用于风机叶片，所述主梁结构包括板材结构，所述板材结构包括第一部分和位于所述第一部分至少一侧的第二部分；所述第二部分包括沿所述板材结构的长度方向相邻设置的主体部和缩减部，所述主体部比所述缩减部更靠近所述风机叶片的叶根，所述缩减部的厚度沿所述风机叶片的叶根向叶尖的方向缩减，且所述缩减部包括沿所述第二部分指向所述第一部分的方向、逐渐远离所述主体部倾斜的边缘；所述第一部分沿所述风机叶片的叶根向叶尖的方向突出于所述的第二部分的缩减部。

Description

主梁结构、风机叶片及其加工方法、风力发电机组

技术领域

本申请涉及风力发电技术领域，尤其涉及一种主梁结构、风机叶片及其加工方法、风力发电机组。

背景技术

对于风机叶片而言，其可以包括叶根、叶身和叶尖，叶身连接于叶根和叶尖部分，且叶尖部分的宽度会小于叶身的宽度，即在叶身指向叶根的方向上，风机叶片的宽度尺寸会缩减。而由于风机叶片的宽度缩减，从而设置于风机叶片内的主梁结构的尺寸也需适应性的变化。

发明内容

本申请提供一种主梁结构、风机叶片及其加工方法、风力发电机组，以解决相关技术中的不足。

根据本申请的实施例的一方面，提供一种主梁结构，应用于风机叶片，所述主梁结构包括板材结构，所述板材结构包括第一部分和位于所述第一部分至少一侧的第二部分；

所述第二部分包括沿所述板材结构的长度方向相邻设置的主体部和缩减部，所述主体部比所述缩减部更靠近所述风机叶片的叶根，所述缩减部的厚度沿所述风机叶片的叶根向叶尖的方向缩减，且所述缩减部包括沿所述第二部分指向所述第一部分的方向、逐渐远离所述主体部倾斜的边缘；

所述第一部分沿所述风机叶片的叶根向叶尖的方向突出于所述的第二部分的缩减部。

根据本申请的实施例的另一方面，提供一种风机叶片，包括：

壳体，所述壳体包括叶身部分和与所述叶身部分连接的叶尖部分，所述叶尖部分的最大宽度小于所述叶身部分的最小宽度；及，

如上述中任一项实施例所述的主梁结构，所述主梁结构设于所述壳体内，且所述缩减部设于所述叶尖部分与所述叶身部分的过渡处，所述第一部分突出于所述缩减部的区域设于所述叶尖部分。

提供根据本申请的实施例的又一方面，提供一种风力发电机组，包括：

基础；

塔架，设置于所述基础上；

机舱，设置于所述塔架的顶端；

轮毂，与所述机舱可转动地连接；及

如上述中任一项实施例所述的风机叶片，与所述轮毂可转动地连接。

提供根据本申请的实施例的还一方面，提供一种风机叶片的加工方法，包括：

将上述板材结构的所述多块板材铺层于多层壳体层内；

灌注固化使所述多层壳体层固定连接得到成型壳体、所述多块板材固定连接，且所述多块板材与所述成型壳体固定连接。

根据本申请的实施例的再一方面，提供一种风机叶片的加工方法，包括：

将预制的板材结构放置于多层壳体层内；

灌注固化使所述多层壳体层固定连接得到成型壳体、预制的主梁结构与所述成型壳体连接。

本申请中可以通过同一板材结构来支撑叶身和叶尖，无需采用纤维织物搭接，避免形成承载薄弱区；进一步地，缩减部的厚度逐渐缩减，同时边缘形成了与第一部分之间的夹角，有利于降低引缩减部缩减导致的应力集中。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种主梁结构的结构示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种板材结构的俯视图。

图3是根据一示例性实施例示出的另一种板材结构的结构示意图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种板材结构的主视图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种主梁结构的主视图。

图6是根据一示例性实施例示出的一种主梁结构的俯视图。

图7是根据一示例性实施例示出的另一种主梁结构的俯视图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种风机叶片的结构示意图。

图9是根据一示例性实施例示出的一种风机叶片的截面示意图。

图10是根据一示例性实施例示出的一种风力发电机组的结构示意图。

图11是根据一示例性实施例示出的一种风机叶片的加工方法的流程图。

图12是根据一示例性实施例示出的另一种风机叶片的加工方法的流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

“多个”表示至少两个。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。

针对风机叶片在从叶身向叶尖过渡时宽度逐渐缩小的情况，在相关技术中，通常是使用宽度不变的主梁板材设置于叶身部分，而通过纤维织物与主梁板材直接的搭接来适应叶身与叶尖过渡处的尺寸缩减。而可以理解的是，由于主梁结构在对应叶身和叶尖的过渡处的位置是由主梁板材和纤维织物搭接，两种不同材料的搭接必然使得搭接处的承载能力较弱，形成承载的薄弱区，增加了风机叶片的疲劳载荷和制造风机叶片的总成本。

基于此，本申请提供一种如图1所示的主梁结构100，该主梁结构100可以应用于风机叶片，如图1和图2所示，该主梁结构100可以包括板材结构1，该板材结构1可以包括第一部分11和位于第一部分11一侧的第二部分12，该第二部分12可以包括沿板材结构1的长度方向设置的主体部121和缩减部122，即主体部121和缩减部122可以沿图2中箭头A所示的方向依次设置，而且在主梁结构100装配置风机叶片时，该主体部121更加靠近叶根、缩减部122更加靠近叶尖设置，而且缩减部122可以对应于叶身与叶尖的过渡处设置，并且第一部分11可以沿风机叶片的叶根向叶尖的方向突出于第二部分12设置，缩减部122的厚度可以沿风机叶片的叶根指向叶尖的方向缩减，而且该缩减部122可以包括沿第二部分2指向第一部分1的方向、逐渐远离主体部1倾斜的边缘1221，以此可以通过缩减部122上边缘的倾斜，缩短缩减部122在就箭头B所示方向的宽度，以此主梁结构100可以适应风机叶片在叶身和叶尖过渡处的宽度缩减，而且利用第一部分11突出于缩减部122的部分可以支撑风机叶片的叶尖部分，即可以通过同一板材结构1来支撑叶身和叶尖，无需采用纤维织物搭接，避免形成承载薄弱区；进一步地，缩减部122的厚度逐渐缩减，同时边缘形成了与第一部分121之间的夹角，有利于降低引缩减部122缩减导致的应力集中。如图1和图2所示，该主梁结构100可以包括两个第二部分12，第一部分11可以设置于两个第二部分之间，以此，可以通过位于第一部分11两侧的第二部分12分别包括的缩减部122分别缩减，来增加主梁结构100的缩减量，从而适应叶身与叶尖过渡处的尺寸缩减。当然，在其他一些实施例中，也可以是包括一个第二部分12和一个第一部分11，本申请对此并不进行限制。

如图1所示，第一部分11和第二部分12可以分别包括多块层叠排布的拉挤板材，而且该第一部分11和第二部分12的厚度相同，以此可以通过多块拉挤板材的层叠排布来增加主梁结构100的厚度和强度。其中，缩减部122的厚度缩减可以是多块拉挤板材层叠后所形成的结构形状，或者也可以是针对多块层叠后的拉挤板材进行加工而形成的结构形状。在其他实施例中，如图3所示，第一部分11和第二部分12也可以是包括一块板材。

如图2所示，以边缘1221靠近第一部分11的一端指向远离第一部分11的一端方向为第一方向，箭头C所示，以缩减部122指向主体部121的方向为第二方向，箭头D所示，该第一方向和第二方向所成的第一夹角为α，该第一夹角α的大小与边缘1221的延伸方向相关，并与缩减部122的尺寸缩减量相关。该第一夹角α的正切值可以大于或者等于1：2，且小于或者等于1：6。

如图4所示，该板材结构1可以包括相对的第一表面13和第二表面14，该第一表面13和第二表面14可以沿板材结构1的厚度方向设置，缩减部122可以是自第二表面14向第一表面13的方向进行厚度缩减，而且第一表面13形成缩减部122的边缘1221。该缩减部122的厚度自第二表面14向第三表面、沿风机叶片的叶根向叶尖的方向缩减可以形成第一斜面1222，该第一斜面1222与第一表面13可以形成第二夹角β，该第二夹角β的角度可以大于0°且小于90°，以通过第一表面13与第一斜面1222之间的夹角缓解缩减部122由于尺寸缩减而造成的应力集中。具体地，该第二夹角β的正切值可以大于或者等于1：50，且小于或者等于1：200，以此有利于延长第一斜面1222在主梁结构100的长度方向上的长度，有利于适应叶身与叶尖过渡处尺寸较长的实际情况。

如图1和图5所示，该主梁结构100还可以包括设置于缩减部122的芯材填充件2，该芯材填充件2可以包括配合部21和与配合部21连接的延伸部22，该配合部21可以包括朝向第一斜面1222设置的第二斜面211，而且该第二斜面211可以贴合于第一斜面1222，延伸部22在板材结构1的长度方向上从配合部21朝远离缩减部122的方向进行延伸，通过该芯材填充件2可以覆盖缩减部122，从而可以增强缩减部122的区域的强度，有利于提高主梁结构100的整体强度。而且，缩减部122的第一斜面1222和第二斜面211贴合后，该缩减部122和配合部21的总厚度与主体部11的厚度相等，并且还与延伸部22的厚度相当，以使得主梁结构100整体表现平滑。

进一步地，在板材结构1的长度方向上，即图6中箭头A所示的方向上，该延伸部22自边缘1221远离主体部121的末端至延伸部22远离缩减部122的端面的距离大于或者等于0.5m，且小于或者等于2m，即图6所示的0.5m≤D≤2m，一方面确保芯材填充件2可以覆盖缩减部122的边缘1221，另一方面可以避免距离较大，主梁结构100无法适应叶身与叶尖处的过渡。

基于上述实施例，如图7所示，该主梁结构100还可以包括增强层3，该增强层3可以包裹第二部分12的缩减部122和在箭头B所示方向上第一部分11对应于缩减部122的区域，以通过该增强层3将主梁结构100上宽度较大的区域的应力有效地通过该增强层3传导到宽度缩减后的区域，即第一部分11突出于缩减部122的部分，从而有利于增强缩减部122的强度。其中，如图7所示，该增强层3可以包括第一增强层31和第二增强层32，该第一增强层31和第二增强层32均包裹第二部分12的缩减部122和在箭头B所示方向上第一部分11对应于缩减部122的区域，且第二增强层32包括第一增强层31，以此可以更加有效地传导盈利。每一增强层的可以包括三轴布层、单向布层或者双轴布层。在还一些实施例中，该主梁结构100也可以包括单层的增强层，在另一些实施例中，该主梁结构100也可以是包括三层或者三层以上的增强层，而且每一增强层均包裹第二部分12的缩减部122和在箭头B所示方向上第一部分11对应于缩减部122的区域，相邻的增强层中靠近外侧的增强层包括靠近内测的增强层。

基于本申请的技术方案，如图8和图9所示，还提供一种风机叶片200，该风机叶片200可以包括壳体204和上述任一实施例中所述的主梁结构100，该壳体204可以包括叶身部分202和叶尖部分203，该叶尖部分203的最大宽度小于叶身部分202的最小宽度，主梁结构100可以设于壳体204内，而且缩减部122设于叶身部分202与叶尖部分201之间的过渡处，主梁结构100的第一部分11突出于第二部分12的区域设于叶尖部分203。

如图10所示，本申请还提供一种风力发电机组300，该风力发电机组300可以包括基础301、塔架302、机舱303、轮毂304和风力叶片200，塔架302设置于基础301上，机舱303设置于塔架302的顶端，轮毂304与机舱303转动连接，风机叶片200与轮毂304转动连接，从而可以通过风机叶片200的转动带动轮毂304转动，进而实现机械能到电能的转换。

基于本申请中公开的主梁结构100，本申请提供一种如图11所示的风机叶片加工方法，该加工方法可以包括以下步骤：

在步骤1101中，按照上述实施例中板材结构的堆叠方式堆叠将多块板材铺层于多层壳体层内。

在该实施例中，可以将第一部分11和第二部分12所分别包括的多块板材按照板材结构1的结构铺层在多层壳体层内。具体地，还可以先在多层壳体层内铺层下增强层，然后在多层壳体层和下增强层上，按照板材结构1的结构铺层板材，进而在多块板材上铺层上增强层，并使得固化后下增强层和上增强层配合包裹第二部分12的缩减部122和第一部分11对应于缩减部122的区域。其中，上增强层和下增强层的可以分别包括多层，而且上增强层和下增强层的层数相等。

进一步地，还可以在多层壳体层和下增强层上铺层板材后，铺层芯材填充件，并且固化后该芯材填充件设于第二部分12的缩减部122处，上增强层和下增强层也可以包裹该芯材填充件。

在步骤1102中，灌注固化使得多层壳体层固定连接得到成型壳体，多块板材固定连接且该多块板材于成型壳体固定连接。

在该实施例中，可以采用树脂灌注来进行固化加工，使得板材之间相互连接、上增强层和下增强层配合包括固化板材得到的主梁结构。

本申请还提供一种如图12所示的风机叶片加工方法，该加工方法可以包括以下步骤：

在步骤1201中，将基于板材结构预制的主梁结构放置于多层壳体层内。

在本实施例中，可以根据风机叶片的尺寸涉及主体部121的长度和缩减部122的位置，确定夹角α、β以及距离D，然后基于主梁模具，在主梁模具内进行板材铺层，然后进行树脂灌溉固化形成预制的主梁结构100。

在步骤1202中，灌注固化使所述多层壳体层固定连接得到成型壳体、预制的主梁结构与所述成型壳体连接。

在本实施例中，可以多层壳体层内铺层下增强层，然后将预制的主梁结构100放置在多层壳体层上，且预制主梁结构的第二部分12的缩减部122和第一部分11对应于缩减部122的区域对应该下增强层，然后铺层上增强层，且固化后该上增强层和下增强层配合包裹预制的主梁结构的第二部分的缩减部122和第一部分11对应于缩减部122的区域。其中，上增强层和下增强层的可以分别包括多层，而且上增强层和下增强层的层数相等。

进一步地，还可以在预制的主梁结构放置在多层壳体层后，铺层芯材填充件，并且固化后该芯材填充件设于第二部分12的缩减部122处，上增强层和下增强层也可以包裹该芯材填充件。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (19)

1.一种主梁结构，其特征在于，应用于风机叶片，所述主梁结构包括板材结构，所述板材结构包括第一部分和位于所述第一部分至少一侧的第二部分；

所述第二部分包括沿所述板材结构的长度方向相邻设置的主体部和缩减部，所述主体部比所述缩减部更靠近所述风机叶片的叶根，所述缩减部的厚度沿所述风机叶片的叶根向叶尖的方向缩减，且所述缩减部包括沿所述第二部分指向所述第一部分的方向、逐渐远离所述主体部倾斜的边缘；

所述第一部分沿所述风机叶片的叶根向叶尖的方向突出于所述的第二部分的缩减部。

2.根据权利要求1所述主梁结构，其特征在于，所述主梁结构包括两个第二部分，所述第一部分设于两个所述第二部分之间。

3.根据权利要求1所述的主梁结构，其特征在于，所述边缘靠近所述第一部分一端指向远离所述第一部分的一端的第一方向、与所述缩减部指向所述主体部的第二方向成第一夹角，所述第一夹角的正切值大于或者等于1：2、且小于或者等于1：6。

4.根据权利要求1所述的主梁结构，其特征在于，所述板材结构包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面形成所述边缘，所述缩减部的厚度沿所述风机叶片的叶根向叶尖的方向缩减形成第一斜面，所述第一斜面与所述第一表面成第二夹角，所述第二夹角大于0°且小于90°。

5.根据权利要求4所述的主梁结构，其特征在于，所述第二夹角的正切值大于或者等于1：50、且小于或者等于1：200。

6.根据权利要求1所述的主梁结构，其特征在于，每一第一部分或者每一第二部分分别包括层叠的多块拉挤板材，所述第一部分与所述第二部分的厚度相同。

7.根据权利要求1所述的主梁结构，其特征在于，所述缩减部的厚度沿所述风机叶片的叶根向叶尖的方向缩减形成第一斜面，所述主梁结构还包括设置于所述缩减部的芯材填充件，所述芯材填充件包括配合部和延伸部，所述配合部包括朝向所述第一斜面设置且与所述第一斜面贴合的第二斜面，所述延伸部在所述板材结构的长度方向上从所述配合部朝远离所述缩减部的方向延伸。

8.根据权利要求7所述的主梁结构，其特征在于，所述配合部和所述缩减部的总厚度与所述主体部的厚度相等。

9.根据权利要求7所述的主梁结构，其特征在于，在所述板材结构的长度方向上，所述延伸部自所述边缘远离所述主体部的末端至所述延伸部远离所述缩减部的端面的距离大于或者等于0.5m、且小于或者等于2m。

10.根据权利要求1所述的主梁结构，其特征在于，所述主梁结构还包括：

增强层，所述增强层包裹所述第二部分的缩减部和所述第一部分与所述缩减部对应的区域。

11.根据权利要求10所述的主梁结构，其特征在于，所述主梁结构包括多层所述增强层，每一层所述增强层均包裹所述第二部分的缩减部和所述第一部分与所述缩减部对应的区域，相邻的增强层中靠近外侧的增强层包裹靠近内侧的增强层。

12.一种风机叶片，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括叶身部分和与所述叶身部分连接的叶尖部分，所述叶尖部分的最大宽度小于所述叶身部分的最小宽度；及，

如权利要求1-11中任一项所述的主梁结构，所述主梁结构设于所述壳体内，且所述缩减部设于所述叶尖部分与所述叶身部分的过渡处，所述第一部分突出于所述缩减部的区域设于所述叶尖部分。

13.一种风力发电机组，其特征在于，包括：

基础；

塔架，设置于所述基础上；

机舱，设置于所述塔架的顶端；

轮毂，与所述机舱可转动地连接；及

如权利要求11所述的风机叶片，与所述轮毂可转动地连接。

14.一种风机叶片的加工方法，其特征在于，包括：

将如权利要求1-6中任一项所述的主梁结构的多块板材铺层于多层壳体层内；

灌注固化使所述多层壳体层固定连接得到成型壳体、所述多块板材固定连接，且所述多块板材与所述成型壳体固定连接。

15.根据权利要求14所述的加工方法，其特征在于，将多块板材铺层于多层壳体层内包括：

在所述多层壳体层内铺层下增强层；

在所述多层壳体层内和所述下增强层上铺层多块板材；

在所述板材上铺层上增强层，固化后所述上增强层与所述下增强层配合包裹第二部分的缩减部和第一部分的对应于所述缩减部的区域。

16.根据权利要求15所述的加工方法，其特征在于，还包括：

在铺层板材之后铺层芯材填充件，固化后该芯材填充件设于板材结构的缩减部。

17.一种风机叶片的加工方法，其特征在于，包括：

将预制的如权利要求1-6中任一项所述的主梁结构放置于多层壳体层内；

灌注固化使所述多层壳体层固定连接得到成型壳体、预制的主梁结构与所述成型壳体连接。

18.根据权利要求17所述的加工方法，其特征在于，所述将预制的主梁结构放置于所述多层壳体层内，包括：

在所述多层壳体层内铺层下增强层；

将预制的主梁结构放置于所述多层壳体层内，且预制主梁结构的第二部分的缩减部和第一部分对应于缩减部的区域均对应所述下增强层；

铺层上增强层，固化后所述上增强层与所述下增强层配合包裹预制主梁结构的第二部分的缩减部和第一部分对应于缩减部的区域。

19.根据权利要求18所述的加工方法，其特征在于，还包括：

在预制的主梁结构放置于所述多层壳体层之后，铺层芯材填充件，固化后该芯材填充件设于缩减部。

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