CN115263660A - 风力发电叶片装置和风力发电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于风力发电设备技术领域，具体涉及一种风力发电叶片装置和风力发电设备。风力发电叶片装置包括：叶片本体，叶片本体的一端设有叶根连接部；叶根组件，包括多个叶根分片，多个叶根分片在叶片本体的周向方向合围形成回转体，且每个叶根分片均与叶根连接部上相应的部位可拆卸连接。通过本发明的技术方案，改进了叶根组件的结构和装配方式，采用分片式的叶根组件，使得单个叶根分片的尺寸大幅缩减，有效降低了生产制造环节和运输环节的困难，同时使得叶根组件的整体尺寸可以进一步增大，以适配更大尺寸的叶片本体，有利于进一步提高风力发电设备的叶片扫风面积和发电功率，同时可以通过替换不同的叶根组件，适配不同尺寸需求的使用场景。

Description

风力发电叶片装置和风力发电设备
技术领域
本发明属于风力发电设备技术领域，具体涉及风力发电叶片装置和风力发电设备。
背景技术
在风力发电设备中，叶片通常通过叶根与主机体的轮毂进行连接。传统的叶片装置通常为叶片部分与叶根部分一体式灌注成型，但随着发电功率以及叶片扫风面积的增大，叶片部分长度进一步增加，叶根部分的尺寸也随之增大，同时也增大了生产制造的难度，而且由于叶片装置目前主要通过陆运车辆进行运输，大尺寸的叶片装置也对运输操作造成了较大的困难，特别是叶根部分为整体结构中径向尺寸最大的部分，在运输过程中面临限高、限宽等相关规定的限制。
现有的一些叶片装置采用了叶片部分与叶根部分分体加工的方案，制造和运输过程中叶片部分与叶根部分单独进行相应的操作。此方案虽然能够在一定程度上缩减长度尺寸，但在高度、宽度方面造成的制造和运输困难仍然存在，不利于风力发电设备的进一步发展和进步。
发明内容
有鉴于此，为改善现有技术中所存在的叶片装置的尺寸增大导致的制造和运输困难等问题，本发明提供了风力发电叶片装置和风力发电设备。
本发明的第一方面提供一种风力发电叶片装置，包括：叶片本体，叶片本体的一端设有叶根连接部；叶根组件，包括多个叶根分片，多个叶根分片在叶片本体的周向方向合围形成回转体，且每个叶根分片均与叶根连接部上相应的部位可拆卸连接。
本发明上述技术方案中的有益效果体现在：
改进了叶根组件的结构和装配方式，将叶根组件分解为多个叶根分片，在装配时再组装为叶根组件的整体，使得单个叶根分片的尺寸大幅缩减，从而有效降低了生产制造环节和运输环节的困难，并避免了运输过程中的限高、限宽等限制，使得叶根组件的整体尺寸可以进一步增大，以适配更大尺寸的叶片本体，有利于进一步提高风力发电设备的叶片扫风面积和发电功率。
此外，由于采用了叶根组件与叶片本体之间的分体设计以及叶根组件自身的分片设计，针对不同尺寸规格的叶片本体和轮毂，可以通过替换相应尺寸的叶根组件实现连接，以与叶片本体的轴向长度以及轮毂连接节圆的尺寸相匹配，形成标准化叶根本体与替代性叶根组件的装配组合，使得风力发电叶片装置的适配性更强，装配灵活性更高。
在一种可行的实现方式中，每个叶根分片的横截面为弧形结构，且在叶根组件的轴向上，一端设有与叶根连接部相适配的第一连接结构，另一端设有与风力发电设备的轮毂相适配的第二连接结构。
在一种可行的实现方式中，叶根组件用于连接轮毂的一端的直径与连接叶片本体的一端的直径相等。
在一种可行的实现方式中，叶根组件为轴向贯通的圆柱结构。
在一种可行的实现方式中，叶根组件用于连接轮毂的一端的直径大于或小于连接叶片本体的一端的直径。
在一种可行的实现方式中，叶根组件为轴向贯通的圆锥台结构。
在一种可行的实现方式中，多个叶根分片均为相同尺寸的结构。
在一种可行的实现方式中，叶根连接部的端面上设有多个连接螺栓孔，且多个连接螺栓孔沿周向方向间隔设置；第一连接结构包括多个第一螺栓孔和多个第一双头螺柱，多个第一螺栓孔沿周向间隔设置，且与连接螺栓孔相对设置，每个第一双头螺柱的一端与一个连接螺栓孔螺纹连接，另一端与对应的一个第一螺栓孔螺纹连接；第二连接结构包括多个第二螺栓孔和多个第二双头螺柱，多个第二螺栓孔沿周向间隔设置，每个第二双头螺柱的一端与一个第二螺栓孔螺纹连接，另一端与轮毂上对应的连接孔螺纹连接。
在一种可行的实现方式中，叶根分片为钢制结构，第一螺栓孔和第二螺栓孔均为直接钻孔形成；或
叶根分片为玻璃钢制结构，叶根分片的两端分别设有预埋的螺栓套结构，其中，位于叶根分片一端的螺栓套结构上设有第一螺栓孔，位于叶根分片另一端的螺栓套结构上设有第二螺栓孔。
在一种可行的实现方式中，风力发电叶片装置还包括：第一法兰环，设于叶根组件与叶片本体之间，第一法兰环上设有多个沿轴向延伸的第一通孔，且多个第一通孔在圆周方向上间隔设置，第一双头螺柱穿过第一通孔并与叶根组件和叶片本体相连接；和/或第二法兰环，设于叶根组件与轮毂之间，第二法兰环上设有多个沿轴向延伸的第二通孔，且多个第二通孔在圆周方向上间隔设置，第二双头螺柱穿过第二通孔并与叶根组件和轮毂相连接。
在一种可行的实现方式中，叶根组件还包括：表层结构，包括柔性覆盖件和固定层，柔性覆盖件沿叶根组件的周向方向设置并覆盖于多个叶根分片的外表面，固定层由灌注材料灌注形成，并覆盖于柔性覆盖件和叶根分片的外表面。
在一种可行的实现方式中，在叶根组件的周向方向上，相邻的两个叶根分片的衔接处均设有第三连接结构，相邻的两个叶根分片通过对应的第三连接结构相互连接。
在一种可行的实现方式中，第三连接结构包括：卡槽结构，设于一个叶根分片在周向方向上的侧边缘处；卡钩结构，设于相邻的另一个叶根分片在周向方向上与卡槽结构相对的位置，且卡钩结构与卡槽结构卡接配合。
本发明的第二方面还提供了一种风力发电设备，包括：支撑塔架；主机体，包括发电装置和轮毂，设于支撑塔架上，轮毂与发电装置的输入端传动连接；至少一个上述第一方面任一项的风力发电叶片装置，与轮毂相连接。
附图说明
图1所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电叶片装置的部分结构的分解示意图。
图2所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电叶片装置的示意图。
图3所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电叶片装置的叶根组件的轴向分解示意图。
图4所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电叶片装置的部分结构的分解示意图。
图5所示为本发明一个实施例提供的另一种风力发电叶片装置的分解示意图。
图6所示为本发明一个实施例提供的又一种风力发电叶片装置的分解示意图。
图7所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电叶片装置的叶根组件和叶片本体的轴向示意图。
图8所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电叶片装置的叶根组件的示意图。
图9所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电叶片装置的部分结构的分解示意图。
图10所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电叶片装置的第一法兰环的轴向示意图。
图11所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电叶片装置的叶根组件的轴向示意图。
图12所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电叶片装置的第三连接结构的示意图。
图13所示为本发明一个实施例提供的一种风力发电设备的示意图。
具体实施方式
本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
另外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
以下提供了本发明的技术方案中的风力发电叶片装置和风力发电设备的一些实施例。
在本发明的第一方面的实施例中提供了一种风力发电叶片装置1。如图1和图2所示，风力发电叶片装置1包括叶片本体11和叶根组件12。
如图1和图2所示，叶片本体11的一端设有叶根连接部111，叶根组件12与叶片本体11的叶根连接部111可拆卸连接，以实现叶根组件12与叶片本体11之间的装配，进而通过叶根组件12实现叶片本体11与风力发电设备的轮毂之间的连接和固定；叶片本体11在风力作用下带动叶根组件12以及轮毂旋转，为风力发电设备提供动力。
其中，叶根组件12包括多个分体式的叶根分片121，在与叶片本体11连接时，多个叶根分片121沿叶片本体11的周向方向依次设置，并合围形成回转体结构的叶根组件12，以便于与叶片本体11以及风力发电设备的轮毂进行连接。
可以理解，风力发电设备的发电功率以及扫风面积与叶片本体11的长度尺寸相关，叶片本体11的长度越长，扫风面积越大，相应地，风力发电设备的发电功率越高。然而，叶片本体11的长度越长，重量也越大，叶根组件12所承受的载荷也相应增大，为了满足受力要求，需要相应地增大叶根组件12的整体尺寸。
本实施例中风力发电叶片装置1，对叶根组件12的结构和装配方式进行了优化和改进，将叶根组件12由多个叶根分片121拼接而成，使得单个叶根分片121的尺寸大幅缩减，生产制造和运输操作可以单独进行，在与风力发电设备的轮毂进行装配时再进行组装，从而有效降低了生产制造环节和运输环节的困难，同时叶根组件12的整体尺寸可以进一步增大，以适配更大尺寸的叶片本体11，有利于进一步提高风力发电设备的叶片扫风面积和发电功率。
此外，由于采用了叶根组件12与叶片本体11之间的分体设计以及叶根组件12自身的分片设计，当不同尺寸规格的叶片本体11与轮毂进行装配时，仅需选择相适配的叶根组件12即可实现连接和安装，针对不同尺寸规格的叶片本体11和轮毂222，可以通过替换相应尺寸的叶根组件12实现连接，以与叶片本体11的轴向长度以及轮毂222连接节圆的尺寸相匹配，使得风力发电叶片装置1的适配性更强，装配灵活性更高。
需要说明的是，本实施例中的叶根分片121的数量可以是如图1中示出的三个，当然也可以是两个或大于三个的其他数量，能够沿周向方向拼接称为回转体结构的叶根组件12即可，下文实施例中的情况与本实施例相同。
在本发明的一些实施例中，如图1至图3所示，在风力发电叶片装置1中，叶根组件12的每个叶根分片121均为横截面为弧形结构，使得叶根组件12整体的横截面为多个弧形段拼接而成的圆环结构，以便于与叶片本体11以及风力发电设备的轮毂进行安装固定。可以理解，常见的风力发电设备的轮毂上的叶片安装位通常采用圆形结构，例如圆形的安装法兰结构，相应地，叶片本体11靠近叶根的一端的端面通常也为圆形结构，以使得连接后的受力相对较为均匀。
其中，在叶根组件12的轴向上，每个叶根分片121的两端均设有连接结构；在叶根分片121靠近叶片本体11的一端设有第一连接结构1211，第一连接结构1211与叶片本体11的叶根连接部111相适配，以便于进行连接；在叶根分片121远离叶片本体11的一端设有第二连接结构1215，第二连接结构1215与风力发电设备的轮毂相适配，以便于与轮毂进行连接装配。
在本发明的一些实施例中，如图1至图4所示，在风力发电叶片装置1的一种实现方式中，叶根组件12在轴向上的两端的直径尺寸相等，即叶根组件12用于连接轮毂的一端的直径，与叶根组件12连接叶片本体11的一端的直径相等，以适配叶片本体11的叶根连接部111和风力发电设备的轮毂上的安装位的直径尺寸相等的情况。
进一步地，如图4所示，叶根组件12具体为中空的圆柱结构，且圆柱结构的轴向贯通。可以理解，圆柱形结构相对较为简单，对应的叶根分片121在轴向上任意位置所对应的弧度相同，单个叶根分片121的结构简单，便于加工制造，且受力相对较为均匀。
需要说明的是，圆柱结构仅为本发明的叶根组件12的优选实现方式之一，叶根组件12也可以采用其他形状的回转体结构，例如在轴向上中部的直径大于两端的直径的结构，能够与轮毂的安装位以及叶片本体11的叶根连接部111相适配即可，在此不再赘述。
在本发明的一些实施例中，如图5所示，叶根组件12在轴向上的两端的直径尺寸不同。具体地，在其中一种具体实现方式中，叶根组件12用于连接轮毂的一端的直径大于连接叶片本体11的一端的直径，从而适配风力发电设备的轮毂上的安装位直径大于叶片本体11的叶根连接部111的直径的情况。可以理解，随着叶片本体11的长度的加长，自身重量也随之增加，安装后轮毂所承受的载荷也进一步增加，为了满足受力要求，轮毂的安装位的直径尺寸以及轮毂的整体尺寸也需要增大，在一些情况下，轮毂上的安装位的直径尺寸大于叶片本体11的叶片连接部的直径尺寸，通过以上叶根组件12的形式，可以较好地适配此中情况下的轮毂以及叶片本体11。
进一步地，如图5所示，叶根组件12为圆锥台结构，圆锥台结构的轴向贯通，且圆锥台结构的直径较大的一端用于与风力发电设备的轮毂连接，直径较小的一端与叶片本体11的叶根连接部111相连接。可以理解，圆锥台结构为规则结构，对应的每个叶根分片121的结构也相对较为简单，便于加工制造，且受力相对较为均匀。
在另一种具体实现方式中，如图6所示，叶根组件12用于连接轮毂的一端的直径小于连接叶片本体11的一端的直径，从而适配风力发电设备的轮毂上的安装位直径小于叶片本体11的叶根连接部111的直径的情况。可以理解，在实际应用中，当连接强度符合要求的情况下，轮毂上的安装位的直径尺寸也可以小于叶片本体11的叶片连接部的直径尺寸；通过以上叶根组件12的形式，可以较好地适配此种情况下的轮毂以及叶片本体11。
进一步地，如图6所示，叶根组件12具体为圆锥台结构，圆锥台结构的轴向贯通，且圆锥台结构的直径较小的一端用于与风力发电设备的轮毂连接，直径较大的一端与叶片本体11的叶根连接部111相连接。其中，圆锥台结构为规则结构，对应的每个叶根分片121的结构也相对较为简单，便于加工制造，且受力相对较为均匀。此外，还可以缩小轮毂上的安装位的节圆尺寸，便于安装维护操作。
需要说明的是，圆锥台结构为本发明的叶根组件12的优选实现方式之一，在实际应用中，叶根组件12也可以采用其他形状的回转体结构，例如具有阶梯结构的回转体、或者圆柱结构与圆锥结构相结合的回转体，能够与轮毂上的安装位以及叶片本体11的叶根连接部111的尺寸相适配即可，在此不再赘述。
更进一步地，如图1和图3所示，在以上示例中，组成叶根组件12的多个叶根分片121均为相同尺寸的结构，即每个叶根分片121的轴向尺寸相同，在同一横截面上的每个叶根分片121所对应的弧度尺寸也相同。此种情况下，组成叶根组件12的多个叶根分片121为同一种规格的零部件，在生产环节仅需加工一种零部件即可，既简化了生产加工工艺，又提高了叶根分片121的通用性，任意两个叶根分片121之间可以相互替换，有利于进一步降低成本。
在本发明的一些实施例中，如图7和图8所示，在风力发电叶片装置1中，叶片本体11的叶根连接部111的端面上设有多个沿周向方向间隔设置的连接螺栓孔1111，与之相对应，叶根组件12的第一连接结构1211包括多个第一螺栓孔1212和多个第一双头螺柱1213。第一螺栓孔1212与连接螺栓孔1111一一对应，每个第一双头螺柱1213的一端与一个连接螺栓孔1111螺纹连接，另一端与对应的一个第一螺栓孔1212螺纹连接，以通过双头螺柱实现叶片本体11与叶根组件12之间的连接装配。其中，当第一螺栓孔1212和连接螺栓孔1111均沿圆周方向均匀设置时，叶片本体11与叶根组件12连接后受力更加均匀。
类似地，如图7和图8所示，叶根组件12的第二连接结构1215包括多个第二螺栓孔1216和多个第二双头螺柱1217。多个第二螺栓孔1216沿周向方向间隔设置，风力发电设备的轮毂上也设有对应的连接孔；当叶根组件12与轮毂连接固定时，每个第二双头螺柱1217的一端与一个第二螺栓孔1216螺纹连接，另一端与轮毂上对应的连接孔螺纹连接，以通过第二双头螺柱1217实现叶根组件12与轮毂之间的连接装配。其中，当第二螺栓孔1216和轮毂上的连接孔均沿圆周方向均匀设置时，叶根组件12与轮毂连接后受力更加均匀。
进一步地，叶根组件12的叶根分片121可以采用不同的材质。其中，当叶根分片121采用钢材质制时，第一螺栓孔1212和第二螺栓孔1216可以在叶根分片121上直接仅需钻孔加工成型，加工工艺简单方便。当叶根分片121采用玻璃钢材质制成时，可以在叶根分片121的两端分别设置预埋的螺栓套结构，螺栓套结构可以采用钢制结构；其中，靠近叶片本体11的一端的螺栓套结构上加工有第一螺栓孔1212，远离叶片本体11的一端的螺栓套结构加工有第二螺栓孔1216。在叶根分片121灌注成型时，螺栓套结构与叶根分片121灌注为一体式结构，以防止直接在玻璃钢材质的叶根分片121上钻孔导致的开裂现象。
在本发明的一些实施例中，如图9和图10所示，风力发电叶片装置1还包括第一法兰环131。第一法兰环131设置在叶根组件12与叶片本体11之间；第一法兰环131的形状尺寸与叶根组件12以及叶片本体11的叶根连接部111相适配，且第一法兰环131上设有多个第一通孔1312。其中，多个第一通孔1312在第一法兰环131的圆周方向上间隔设置，且每个第一通孔1312均沿轴向延伸；第一通孔1312的数量和尺寸均与第一双头螺柱1213相适配。每个第一双头螺柱1213与一个第一通孔1312以及叶片本体11上的一个连接螺栓孔1111相对应，第一双头螺柱1213穿过第一法兰环131上对应的第一通孔1312，且两端分别与叶根分片121的第一螺栓孔1212以及叶片本体11的连接螺栓孔1111螺纹配合，以与叶根组件12和叶片本体11形成可拆卸连接。
本实施例中，通过在叶根组件12与叶片本体11之间增设第一法兰环131，以起加强作用，有利于提高对叶根组件12与叶片本体11之间的连接强度。
类似地，如图9所示，风力发电叶片装置1还可以在叶根组件12用于连接风力发电设备的轮毂的一端设置第二法兰环132。第二法兰环132的结构与图10中示出的第一法兰环131的结构类似，第二法兰环132的形状结构与轮毂的连接节圆以及叶根组件12用于连接轮毂的一端相适配；第二法兰环132上设有多个第二通孔1322，多个第二通孔1322在第二法兰环132的圆周方向上间隔设置，且每个第二通孔1322均沿轴向延伸。每个第二双头螺柱1217与一个第二通孔1322以及轮毂上的一个连接孔相对应，第二双头螺柱1217穿过第二法兰环132上对应的第二通孔1322，且两端分别与叶根分片121上的第二螺栓孔1216以及轮毂上对应的连接孔螺纹连接，以使叶根组件12与轮毂形成可拆卸连接。通过在叶根组件12与轮毂之间增设第二法兰环132，以增强叶根组件12与轮毂之间的连接强度。
需要说明的是，第一通孔1312、第二通孔1322可以是光孔，也可以是螺纹孔。当然，风力发电叶片装置1中也可以仅设置第一法兰环131或者仅设置第二法兰环132。
在本发明的一些实施例中，如图11所示，在风力发电叶片装置1中，叶根组件12还包括表层结构123。表层结构123包括柔性覆盖件1231和固定层1232。柔性覆盖件1321可以采用玻璃纤维布等材料；柔性覆盖件1231沿叶根组件12的周向方向设置，且柔性覆盖件1231覆盖于多个叶根分片121的外表面上；固定层1232由灌注材料灌注形成，灌注材料可以采用树脂等材料；灌注材料覆盖于柔性覆盖件1231和叶根分片121的外表面，灌注材料固化后形成固定层1232，并与柔性覆盖件1231以及叶根分片121的外表面形成连接。在具体制造过程中，可以在叶根组件12与叶片本体11完成连接后，再在叶根组件12的外表面进行表层结构123的铺设和灌注加工。
本实施例中通过在叶根组件12的外表面设置表层结构123，能够使叶根组件12的气动外形较为光顺，在使用过程中有利于降低空气阻力，提高风力发电叶片装置1的气动性能和结构稳定性。
在本发明的一些实施例中，如图1和图12所示，在风力发电叶片装置1中，叶根组件12的周向方向上，相邻的两个叶根分片121的衔接处还设有第三连接结构122，以通过第三连接结构122使相邻的两个叶根分片121相互形成可拆卸连接，从而增强叶根组件12的整体强度，有利于叶根组件12整体的受力分布。
进一步地，如图12所示，第三连接结构122包括卡槽结构1221和卡钩结构1222。具体地，在相邻的两个叶根分片121之间，卡槽结构1221设于其中一个叶根分片121上，且位于周向方向上的侧边缘处，卡钩结构1222设于另一个叶根分片121上，且在周向方向上卡钩结构1222位于与卡槽结构1221相对的位置，通过卡钩结构1222与卡槽结构1221之间的卡接配合使相邻的两个叶根分片121之间形成连接，以在多个叶根分片121合围形成回转体结构的叶根组件12时，任意相邻的两个叶根分片121之间能够相互连接，从而增强叶根组件12的整体强度，当完成装配后，叶根组件12的整体受力可以在不同的叶根分片121之间传导，以使整体受力更加均匀。
具体地，卡钩结构1222和卡槽结构1221可以如图12中的示例，分别设置在两个叶根分片121的不同的侧面上，当卡钩结构1222与卡槽结构1221卡接配合后，两个叶根分片121之间在径向方向上存在一定的重合部分。当然，卡槽结构1221和卡钩结构1222也可以分别设置在两个叶根分片121衔接处的端面上，卡槽结构1221沿轴向方向贯通，卡钩结构1222可以由卡槽结构1221的一端伸入卡槽结构1221，同样可以实现卡接配合。
需要说明的是，在相邻的两个叶根分片121之间，第三连接结构122的数量可以一个或多个。当设置多个第三连接结构122时，可以在其中一个叶根分片121上设置多个卡槽结构1221，而在另一个叶根分片121上对应设置多个卡钩结构1222，当然，也可以在一个叶根分片121上同时设置有卡槽结构1221和卡钩结构1222，而在另一个叶根分片121上对应设置有卡钩结构1222和卡槽结构1221，使得卡槽结构1221与卡钩结构1222能够一一对应，以进一步提高连接强度。
以下为本发明的风力发电叶片装置1的一个具体实施例：
如图1和图2所示，风力发电叶片装置1包括叶片本体11和叶根组件12。叶片本体11与叶根组件12为分体结构；叶片本体11的一端设有叶根连接部111，用于连接叶根组件12。在应用于风力发电设备中时，叶根组件12的一端与叶片本体11的叶根连接部111可拆卸连接，叶根组件12的另一端与风力发电设备的轮毂可拆卸连接，以通过叶根组件12实现叶片本体11与风力发电设备的轮毂之间的连接和固定；叶片本体11在风力作用下带动叶根组件12以及轮毂旋转，为风力发电设备提供动力。
如图1至图3所示，叶根组件12包括多个分体式的叶根分片121以及设置在叶根分片121外表面的表层结构。叶根分片121的数量可以如图3中示出的三个叶根分片121，且每个叶根分片121均为横截面为弧形结构；多个叶根分片121沿叶片本体11的周向方向依次设置，并合围形成回转体结构的叶根组件12，以便于与叶片本体11以及风力发电设备的轮毂进行连接。其中，如图3和图4所示，多个叶根分片121均为相同尺寸的结构，任意两个叶根分片121之间可以相互替换，使得组成叶根组件12的多个叶根分片121为同一种规格的零部件，在生产环节仅需加工一种零部件即可，既简化了生产加工工艺，又提高了叶根分片121的通用性，有利于进一步降低成本。
如图4所示，在叶根分片121靠近叶片本体11的一端设有第一连接结构1211，第一连接结构1211与叶片本体11的叶根连接部111相适配，用于与叶片本体11的叶根连接部111进行连接装配；在叶根分片121远离叶片本体11的一端设有第二连接结构1215，第二连接结构1215用于与轮毂进行连接装配。
如图7和图8所示，叶片本体11的叶根连接部111的端面上设有多个沿圆周方向均匀设置的连接螺栓孔1111，与之相对应，叶根组件12的第一连接结构1211包括多个第一螺栓孔1212和多个第一双头螺柱1213。第一螺栓孔1212与连接螺栓孔1111一一对应，每个第一双头螺柱1213的一端与一个连接螺栓孔1111螺纹连接，另一端与对应的一个第一螺栓孔1212螺纹连接，以通过双头螺柱实现叶片本体11与叶根组件12之间的连接装配。
类似地，如图7和图8所示，叶根组件12的第二连接结构1215包括多个第二螺栓孔1216和多个第二双头螺柱1217。多个第二螺栓孔1216沿圆周方向均匀设置，风力发电设备的轮毂上也设有对应的连接孔；当叶根组件12与轮毂连接固定时，每个第二双头螺柱1217的一端与一个第二螺栓孔1216螺纹连接，另一端与轮毂上对应的连接孔螺纹连接，以通过第二双头螺柱1217实现叶根组件12与轮毂之间的连接装配。
其中，当叶根分片121采用钢材质制时，第一螺栓孔1212和第二螺栓孔1216可以在叶根分片121上直接仅需钻孔加工成型。当叶根分片121采用玻璃钢材质制成时，可以在叶根分片121的两端分别设置预埋的螺栓套结构，螺栓套结构可以采用钢制结构，靠近叶片本体11的一端的螺栓套结构上加工有第一螺栓孔1212，远离叶片本体11的一端的螺栓套结构加工有第二螺栓孔1216。螺栓套结构与叶根分片121灌注一体灌注成型，以防止直接在玻璃钢材质的叶根分片121上钻孔导致的开裂现象。
如图1至图4所示，在叶根组件12的一种具体实现方式中，叶根组件12具体为中空的圆柱结构，且圆柱结构的轴向贯通，叶根组件12在轴向上的两端的直径尺寸相等。圆柱形结构相对较为简单，对应的叶根分片121在轴向上任意位置所对应的弧度相同，单个叶根分片121的结构简单，便于加工制造，且受力相对较为均匀。
在叶根组件12的另一种实现方式中，叶根组件12在轴向上的两端的直径尺寸不同。在其中一种情况下，如图5所示，叶根组件12用于连接轮毂的一端的直径大于连接叶片本体的一端的直径，具体地，叶根组件12为圆锥台结构，圆锥台结构的轴向贯通，圆锥台结构的直径较大的一端用于与风力发电设备的轮毂连接，直径较小的一端与叶片本体11的叶根连接部111相连接，从而适配风力发电设备的轮毂上的安装位直径大于叶片本体11的叶根连接部111的直径的情况。圆锥台结构为规则结构，对应的每个叶根分片121的结构也相对较为简单，便于加工制造，且受力相对较为均匀。
在另一种情况下，如图6所示，叶根组件12用于连接轮毂的一端的直径小于连接叶片本体11的一端的直径。具体地，叶根组件12为圆锥台结构，圆锥台结构的轴向贯通，圆锥台结构的直径较小的一端用于与风力发电设备的轮毂连接，直径较大的一端与叶片本体11的叶根连接部111相连接，从而适配风力发电设备的轮毂上的安装位直径小于叶片本体11的叶根连接部111的直径的情况。其中，圆锥台结构为规则结构，对应的每个叶根分片121的结构也相对较为简单，便于加工制造，且受力相对较为均匀。
如图11所示，叶根组件12的表层结构123包括柔性覆盖件1231和固定层1232。柔性覆盖件1231可以采用玻璃纤维布等材料，沿叶根组件12的周向方向设置并覆盖于多个叶根分片121的外表面上；固定层1232由树脂等灌注材料灌注形成；灌注材料覆盖于柔性覆盖件1231和叶根分片121的外表面，灌注材料固化后形成固定层1232，并与柔性覆盖件1231以及叶根分片121的外表面形成连接。在具体制造过程中，可以在叶根分片121与叶片本体11完成连接后，再在叶根分片121的外表面进行表层结构123的铺设和灌注加工。
如图9和图10所示，风力发电叶片装置1还包括第一法兰环131和第二法兰环132。第一法兰环131设置在叶根组件12与叶片本体11之间；第二法兰环132设置在叶根组件12与风力发电设备的轮毂之间。
第一法兰环131的形状尺寸与叶根组件12以及叶片本体11的叶根连接部111相适配，且第一法兰环131上设有多个第一通孔1312。多个第一通孔1312在第一法兰环131的圆周方向上间隔设置，且每个第一通孔1312均沿轴向延伸；第一通孔1312的数量和尺寸均与第一双头螺柱1213相适配。每个第一双头螺柱1213与一个第一通孔1312以及叶片本体11上的一个连接螺栓孔1111相对应，第一双头螺柱1213穿过第一法兰环131上对应的第一通孔1312，且两端分别与叶根分片121的第一螺栓孔1212以及叶片本体11的连接螺栓孔1111螺纹配合，以与叶根组件12和叶片本体11形成可拆卸连接。
类似地，第二法兰环132的形状结构与轮毂的连接节圆以及叶根组件12用于连接轮毂的一端相适配；第二法兰环132上设有多个第二通孔1322，多个第二通孔1322在第二法兰环132的圆周方向上间隔设置，且每个第二通孔1322均沿轴向延伸。每个第二双头螺柱1217与一个第二通孔1322以及轮毂上的一个连接孔相对应，第二双头螺柱1217穿过第二法兰环132上对应的第二通孔1322，且两端分别与叶根分片121上的第二螺栓孔1216以及轮毂上对应的连接孔螺纹连接，以使叶根组件12与轮毂形成可拆卸连接。其中，第一通孔1312、第二通孔1322可以是光孔，也可以是螺纹孔。通过增设第一法兰环131和第二法兰环132，以增强叶根组件12与叶片本体11以及轮毂之间的连接强度。
如图12所示，叶根组件12的周向方向上，相邻的两个叶根分片121的衔接处还设有第三连接结构122，以通过第三连接结构122使相邻的两个叶根分片121相互形成可拆卸连接。具体地，如图8所示，第三连接结构122包括卡槽结构1221和卡钩结构1222。在相邻的两个叶根分片121之间，卡槽结构1221设于其中一个叶根分片121上，且位于周向方向上的侧边缘处，卡钩结构1222设于另一个叶根分片121上，且在周向方向上卡钩结构1222位于与卡槽结构1221相对的位置，通过卡钩结构1222与卡槽结构1221之间的卡接配合使相邻的两个叶根分片121之间形成连接，以在多个叶根分片121合围形成回转体结构的叶根组件12时，任意相邻的两个叶根分片121之间能够相互连接，从而增强叶根组件12的整体强度，使整体受力更加均匀。
其中，卡钩结构1222和卡槽结构1221可以如图8中的示例，分别设置在两个叶根分片121的不同的侧面上，也可以如图8所示，卡槽结构1221沿轴向方向贯通，卡钩结构1222可以由卡槽结构1221的一端伸入卡槽结构1221。
本实施例中风力发电叶片装置1，对叶根组件12的结构和装配方式进行了优化和改进，将叶根组件12由多个叶根分片121拼接而成，使得单个叶根分片121的尺寸大幅缩减，生产制造和运输操作可以单独进行，在与风力发电设备的轮毂进行装配时再进行组装，从而有效降低了生产制造环节和运输环节的困难，同时叶根组件12的整体尺寸可以进一步增大，以适配更大尺寸的叶片本体11，有利于进一步提高风力发电设备的叶片扫风面积和发电功率。
其中，组成叶根组件12的多个叶根分片121均为相同的结构，进一步减少了零部件的种类，进加工同一种规格的叶根分片121即可，简化了加工过程，叶根分片121之间可以相互替换使用，通用性更强。第一法兰环131和第二法兰环132进一步提高了风力发电叶片装置1的连接强度。叶根组件12与叶片本体11装配后，通过在叶根组件12的外表面加工表层结构123，使叶根组件12的气动外形更加光顺，进一步提高了风力发电叶片装置1的气动性能和结构稳定性。
另外，由于采用了叶根组件12与叶片本体11之间的分体设计以及叶根组件12自身的分片设计，适配性更强，可以根据使用需求开发不同规格的叶根组件12，当不同尺寸规格的叶片本体11与轮毂进行装配时，仅需选择相适配的叶根组件12即可实现连接和安装，针对不同尺寸规格的叶片本体11和轮毂，可以通过替换相应尺寸的叶根组件12实现连接，以与叶片本体11的轴向长度以及轮毂连接节圆的尺寸相匹配，使得风力发电叶片装置1的适配性更强，装配灵活性更高。
在本发明第二方面的实施例中还提供了一种风力发电设备2，如图1和图13所示，风力发电设备2包括支撑塔架21、主机体22和至少一个上述第一方面实施例中的风力发电叶片装置1。
支撑塔架21用于支撑固定；主机体22设置在支撑塔架21上，主机体22包括发电装置221和轮毂222，轮毂222与支撑塔架21转动连接，且轮毂222与发电装置221的输入端传动连接。轮毂222上沿周向方向间隔设置有至少一个上述第一方面实施例中的风力发电叶片装置1。风力发电叶片装置1的叶片本体11通过叶根组件12与轮毂222相连接。叶片本体11在风力作用下，通过叶根组件12带动轮毂222转动，进而向发电装置221提供动力，驱动发电装置221工作，实现风力发电。
其中，由于叶根组件12与叶片本体11之间采用了分体式设计，同时叶根组件12自身采用了分片设计，从而大幅降低了叶根组件12在生产制造环节以及运输环节的困难，避免了对叶根组件12以及叶片本体11的尺寸限制，可以装配更大尺寸的叶片本体11，以进一步提升风力发电设备2的叶片扫风面积和发电功率。而且，针对不同尺寸规格的叶片本体11和轮毂222，可以通过替换相应尺寸的叶根组件12实现连接，以与叶片本体11的轴向长度以及轮毂222的连接节圆的尺寸相匹配，使得风力发电设备的装配灵活性更高。
需要说明的是，风力发电设备2中的风力发电叶片装置1的数量不限于图13中示出的三个，也可以是两个或大于三个的其他数量。其中，可以是轮毂222上的所有的叶片装置均为风力发电叶片装置1(例如图12中示出的状态)，也可以是轮毂222的所有叶片装置中，其中一部分为风力发电叶片装置1，另一部分为普通叶片装置，即风力发电叶片装置1和普通叶片装置形成组合搭配，通过共同作用带动轮毂222转动。
此外，本实施例中的风力发电设备2还具有上述任一实施例中的风力发电叶片装置1的全部有益效果，在此不再赘述。
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本发明为必须采用上述具体的细节来实现。
本发明中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。还需要指出的是，在本发明的装置和设备中，各部件是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本发明的等效方案。
为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。
提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本发明。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本发明的范围。因此，本发明不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此发明的原理和新颖的特征一致的最宽范围。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种风力发电叶片装置，其特征在于，包括：
叶片本体(11)，所述叶片本体(11)的一端设有叶根连接部(111)；
叶根组件(12)，包括多个叶根分片(121)，多个所述叶根分片(121)在所述叶片本体(11)的周向方向合围形成回转体，且每个所述叶根分片(121)均与所述叶根连接部(111)上相应的部位可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的风力发电叶片装置，其特征在于，
每个所述叶根分片(121)的横截面为弧形结构，且在所述叶根组件(12)的轴向上，一端设有与所述叶根连接部(111)相适配的第一连接结构(1211)，另一端设有与风力发电设备的轮毂(222)相适配的第二连接结构(1215)。
3.根据权利要求2所述的风力发电叶片装置，其特征在于，
所述叶根组件(12)用于连接所述轮毂(222)的一端的直径与连接所述叶片本体(11)的一端的直径相等。
4.根据权利要求3所述的风力发电叶片装置，其特征在于，
所述叶根组件(12)为轴向贯通的圆柱结构。
5.根据权利要求2所述的风力发电叶片装置，其特征在于，
所述叶根组件(12)用于连接所述轮毂(222)的一端的直径大于或小于连接所述叶片本体(11)的一端的直径。
6.根据权利要求5所述的风力发电叶片装置，其特征在于，
所述叶根组件(12)为轴向贯通的圆锥台结构。
7.根据权利要求2所述的风力发电叶片装置，其特征在于，
多个所述叶根分片(121)均为相同尺寸的结构。
8.根据权利要求2所述的风力发电叶片装置，其特征在于，
所述叶根连接部(111)的端面上设有多个连接螺栓孔(1111)，且多个所述连接螺栓孔(1111)沿周向方向间隔设置；
所述第一连接结构(1211)包括多个第一螺栓孔(1212)和多个第一双头螺柱(1213)，多个所述第一螺栓孔(1212)沿周向间隔设置，且与所述连接螺栓孔(1111)相对设置，每个所述第一双头螺柱(1213)的一端与一个所述连接螺栓孔(1111)螺纹连接，另一端与对应的一个所述第一螺栓孔(1212)螺纹连接；
所述第二连接结构(1215)包括多个第二螺栓孔(1216)和多个第二双头螺柱(1217)，多个所述第二螺栓孔(1216)沿周向间隔设置，每个所述第二双头螺柱(1217)的一端与一个所述第二螺栓孔(1216)螺纹连接，另一端与所述轮毂(222)上对应的连接孔螺纹连接。
9.根据权利要求8所述的风力发电叶片装置，其特征在于，
所述叶根分片(121)为钢制结构，所述第一螺栓孔(1212)和所述第二螺栓孔(1216)均为直接钻孔形成；或
所述叶根分片(121)为玻璃钢制结构，所述叶根分片(121)的两端分别设有预埋的螺栓套结构，其中，位于所述叶根分片(121)一端的所述螺栓套结构上设有所述第一螺栓孔(1212)，位于所述叶根分片(121)另一端的所述螺栓套结构上设有所述第二螺栓孔(1216)。
10.根据权利要求8所述的风力发电叶片装置，其特征在于，还包括：
第一法兰环(131)，设于所述叶根组件(12)与所述叶片本体(11)之间，所述第一法兰环(131)上设有多个沿轴向延伸的第一通孔(1312)，且多个所述第一通孔(1312)在圆周方向上间隔设置，所述第一双头螺柱(1213)穿过所述第一通孔(1312)并与所述叶根组件(12)和所述叶片本体(11)相连接；和/或
第二法兰环(132)，设于所述叶根组件(12)与所述轮毂(222)之间，所述第二法兰环(132)上设有多个第二通孔(1322)，且多个第二通孔(1322)在圆周方向上间隔设置，所述第二双头螺柱(1217)穿过所述第二通孔(1322)并与所述叶根组件(12)和所述轮毂(222)相连接。
11.根据权利要求2至10中任一项所述的风力发电叶片装置，其特征在于，所述叶根组件(12)还包括：
表层结构(123)，包括柔性覆盖件(1231)和固定层(1232)，所述柔性覆盖件(1231)沿所述叶根组件(12)的周向方向设置并覆盖于多个所述叶根分片(121)的外表面，所述固定层(1232)由灌注材料灌注形成，并覆盖于所述柔性覆盖件(1231)和所述叶根分片(121)的外表面。
12.根据权利要求2至10中任一项所述的风力发电叶片装置，其特征在于，
在所述叶根组件(12)的周向方向上，相邻的两个所述叶根分片(121)的衔接处均设有第三连接结构(122)，相邻的两个所述叶根分片(121)通过对应的所述第三连接结构(122)相互连接。
13.根据权利要求12所述的风力发电叶片装置，其特征在于，所述第三连接结构(122)包括：
卡槽结构(1221)，设于一个所述叶根分片(121)在周向方向上的侧边缘处；
卡钩结构(1222)，设于相邻的另一个所述叶根分片(121)在周向方向上与所述卡槽结构(1221)相对的位置，且所述卡钩结构(1222)与所述卡槽结构(1221)卡接配合。
14.一种风力发电设备，其特征在于，包括：
支撑塔架(21)；
主机体(22)，包括发电装置(221)和轮毂(222)，设于所述支撑塔架(21)上，所述轮毂(222)与所述发电装置(221)的输入端传动连接；
至少一个如权利要求1至13中任一项所述的风力发电叶片装置，与所述轮毂(222)相连接。
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