CN201367979Y - 风光互补专用风力发电机及叶片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种风光互补专用风力发电机及叶片。所述风光互补专用风力发电机叶片包括:相对设置的迎风面体和背风面体,所述迎风面体和背风面体构成腔体结构;位于所述腔体内并支撑所述迎风面体和背风面体的腔体间隔支架;将所述腔体间隔支架、迎风面体以及背风面体粘合固定的粘合体。本实用新型可以在有效减轻风光互补专用风力发电机叶片重量的同时,有效保证叶片具有较高的刚性和强度,减少叶片在工作时的弹性变形能量损失,提高叶片的风能利用系数和风光互补专用风力发电机的风能转化效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种发电设备,特别是涉及一种风光互补专用风力发电机及其叶片。
背景技术
随着能源危机的出现和人们对环保的要求,许多国家、机构和人员都对新的能源给予越来越多的重视。其中,风力作为一种清洁的能源正在被广泛利用。
风力发电机即是一种将风能转化为电能的转换装置。现有技术风力发电机一般包括叶片和与其相连的发电装置。所述叶片在风力作用下旋转,发电装置则将叶片旋转产生的动能转换为电能。
作为风力发电机最重要部件之一的叶片,其结构、材料等设计直接影响风力发电机的发电效率。除在空气动力学的角度上对叶片进行研究以提高其效能外,也在叶片的结构、制造工艺进行长期的改进,以实现更高的强度和更轻的重量、以及更低的成本。
例如,现有技术一种叶片为实现较高强度,采用实心金属材料制成,但是,这种叶片重量过大成本较高。为减轻重量,另一种现有技术是叶片采用复合材料并且采用空腔结构或在空腔内布置加强筋的结构,但采用这样的设计后,叶片的刚性和强度仍难以得到保证。因为叶片一般为扁平结构,而且是在一个十分宽广的风速下工作,比如小到不到3米/秒风速就要启动,大到能够承受60米/秒飓风,在承受高风压时,现有采用空腔结构的叶片容易折断或弯折。
目前,人们仍然在为实现既强度刚性好又能在各种风速下工作、且重量轻成本低的叶片而不断地进行各种尝试。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是提供一种风光互补专用风力发电机及叶片,在有效减轻风光互补专用风力发电机叶片重量的同时,可有效保证叶片具有较高的刚性和强度。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种风光互补专用风力发电机,包括叶片,所述叶片包括:相对设置的迎风面体和背风面体,所述迎风面体和背风面体构成腔体结构;位于所述腔体内并支撑所述迎风面体和背风面体的腔体间隔支架;将所述腔体间隔支架、迎风面体以及背风面体粘合固定的粘合体。
其中,所述间隔支架是弹性空心管材。
其中,所述粘合体是弹性纤维与环氧树脂的组合物、或弹性纤维与不饱和树脂的组合物,并与所述空心管材一起支撑所述迎风面体和背风面体。
其中,所述弹性空心管材的材料是下列材料之一或其组合:纸、金属、塑料、布或其他适合材料,并且所述空心管材经过环氧树脂或不饱和树脂浸泡。
其中,所述间隔支架是条状弹性纤维体。
其中,所述支架包括一条弹性纤维体、两条或多条弹性纤维体,所述两条或多条条状弹性纤维体在所述腔体横断截面内均匀布置,并分别支撑所述迎风面体和背风面体,所述弹性纤维体是下列材料之一或其组合:玻璃纤维、棕纤维,并且所述弹性纤维体经过环氧树脂或不饱和树脂浸泡。
其中,所述粘合体是弹性纤维和环氧树脂的组合物、或是弹性纤维和不饱和树脂的组合物。
为解决上述技术问题,本实用新型采用的另一个技术方案是:提供一种风光互补专用风力发电机的叶片,包括:相对设置的迎风面体和背风面体,所述迎风面体和背风面体构成腔体结构;位于所述腔体内并支撑所述迎风面体和背风面体的腔体间隔支架;将所述腔体间隔支架、迎风面体以及背风面体粘合固定的粘合体。
其中,所述间隔支架是弹性空心管材或条状弹性纤维体。
其中,所述粘合体是弹性纤维和环氧树脂的组合物、或是弹性纤维和不饱和树脂的组合物。
本实用新型的有益效果是:区别于现有技术风力发电机中采用空腔结构的叶片在承受高风压时容易折断或弯折的特点,本实用新型首先是采用间隔支架设置于叶片腔体内的技术手段,较好支撑所述叶片的迎风面体和背风面体,使其在受到风压弯曲时有效起到支撑叶片而使其不过度弯曲导致折断或弯折的作用,同时支架的弹性为叶片受风压变形提供可能,使叶片在过高风压情况下能变形一定程度但又不至于折断或弯折,变形下的叶片可减少挡风面积进而避免承受过高风压;另外,本实用新型还提供粘结所述间隔支架、迎风面体以及背风面体的粘合体,方便固定叶片各元件的同时进一步增加对叶片迎风面体以及背风面体的支撑力度,进一步提高叶片的刚性和强度,而材料成本和制造成本却可以有效降低。
附图说明
图1是本实用新型风光互补专用风力发电机一实施方式的示意图;
图2是图1中叶片的横截面视图;
图3是本实用新型叶片在制造过程中在背风面体放置间隔支架和粘合体的侧面示意图;
图4是本实用新型叶片在制造过程中在背风面体放置间隔支架和粘合体的俯视图;
图5是图4中A-A’方向的截面图;
图6是本实用新型叶片在制造过程中在间隔支架和粘合体上放置迎风面体的侧面示意图;
图7是本实用新型叶片在制造过程中在背风面体放置间隔支架和弹性纤维与粘结剂组合物的侧面示意图;
图8是本实用新型叶片一实施方式的横截面示意图。
具体实施方式
一起参阅图1和图2,本实用新型风光互补专用风力发电机包括叶片100,所述叶片100包括:
相对设置的迎风面体110和背风面体120,所述迎风面体110和背风面体120构成腔体结构;
位于所述腔体内并支撑所述迎风面体110和背风面体120的腔体间隔支架130;
位于所述腔体间隔支架130外侧并粘结所述腔体间隔支架130、迎风面体110以及背风面体120的粘合体140。
如图2所示,所述迎风面体110和背风面体120构成的叶片100横截面大致是气动翼形结构,其中迎风面体110以一定角度倾斜于叶片100的转动平面。在受到风压时,在倾斜于风向的迎风面体110上产生与风向垂直的分压,推动叶片100转动,再带动风光互补专用风力发电机的发电装置内转子(图未示)旋转,发电装置则将叶片100旋转产生的动能转换为电能。
当叶片100受到较大风压时,叶片100内支架130可以为叶片100腔体提供一定的支撑力,使叶片100不会因过度弯曲而腔体过度缩小,进而导致叶片100弯折或折断;另一方面,支架130的弹性特点为叶片100受风压适当变形提供可能,使叶片100在过高风压情况下能变形一定程度但又不至于折断或弯折,因变形下的叶片100可减少挡风面积,避免气流进一步增加对叶片100的压力。而且,支架130可以减少叶片100在工作时的弹性变形能量损失,提高叶片100的风能利用系数。
显然,对于现有技术风光互补专用风力发电机中采用空腔结构或空腔内布置简单加强筋的结构的叶片在承受高风压时容易折断或弯折的特点,本实用新型首先是采用间隔支架130设置于叶片100腔体内的技术手段,较好支撑所述叶片100的迎风面体110和背风面体120,使其在受到风压弯曲时有效起到支撑叶片100而使其不过度弯曲导致折断或弯折的作用,同时支架130的弹性为叶片100受风压变形提供可能,使叶片100在过高风压情况下能变形一定程度但又不至于折断或弯折;
另外,本实用新型还提供粘结所述间隔支架130、迎风面体110以及背风面体120的粘合体140,方便固定叶片100各元件的同时进一步增加对叶片100迎风面体110以及背风面体120的支撑力度,进一步提高叶片100的刚性和强度,而材料成本和制造成本却可以有效降低。
还参阅图2,在具体实施方式中,所述支架130是空心管材,这样可以实际上将叶片100的空腔分为至少3个小腔室,增强叶片100的刚性和强度;另外空心管材本身可以提供较大的强度,有效增强抵抗叶片100弯折的能力。
参阅图3,在另一个具体的实施方式中,所述支架130的长度可以较所述叶片100腔体的长度小,并且位于所述腔体较大空间位置,这样既不实质降低叶片100的强度和刚性,也节省材料。
所述粘合体140可以是弹性纤维与环氧树脂的组合物、或弹性纤维与不饱和树脂的组合物,与所述空心管材一起支撑所述迎风面体110和背风面体120。
所述弹性空心管材的材料可以是下列材料之一或其组合:纸、金属、塑料、布或其他适合材料,并且所述空心管材在使用前经过环氧树脂或不饱和树脂浸泡。
所述粘合体140可以是弹性纤维和环氧树脂的组合物、或是弹性纤维和不饱和树脂的组合物。
下面描述上述风光互补专用风力发电机叶片100的制造方法,所述方法包括步骤:
1)参阅图3,将间隔支架130放置于叶片100迎风面体110或背风面体120上;
所述迎风面体110和背风面体120可以按传统的材料和加工工艺制作,比如由环氧树脂、不饱和树脂等渗入长度不同的玻璃纤维,然后置入特制的模具上成型;
所述间隔支架130可以是上述经过环氧树脂或不饱和树脂浸泡的空心管材。
2)一起参阅图3、图4和图5,将弹性纤维与粘结剂的组合物平铺于所述间隔支架130两侧,并高于所述间隔支架130;
比如将玻璃钢纤维布和环氧树脂平铺于所述间隔支架130两侧,并高于所述间隔支架130。
3)参阅图6,将上述迎风面体110或背风面体120中未放置间隔支架130的一件按叶形要求覆于所述间隔支架130之上,并压实;
这里采用工具压实,得到气动翼形横截面的叶片100。
4)固定所述迎风面体110和背风面体120。
所述迎风面体110和背风面体120可以用专用环氧树脂粘牢,以固定连接。
参阅图7和图8,此外,间隔支架230也可以不采用空心管材,而是采用条状弹性纤维体。在此结构下,具体上所述支架230可以包括一条、两条或多条弹性纤维体,所述两条或多条条状弹性纤维体在所述腔体的横断截面内均匀布置,并分别支撑所述迎风面体210和背风面体220。
所述弹性纤维体可以是下列材料之一或其组合:玻璃纤维、棕纤维或其他纤维材料。
并且,所述弹性纤维体经过环氧树脂或不饱和树脂浸泡。
下面描述本实施方式中风光互补专用风力发电机叶片的制造方法,包括步骤:
1)将弹性纤维体放置于叶片迎风面体210或背风面体220上;
所述迎风面体210和背风面体220可以按传统的材料和加工工艺制作,比如由环氧树脂、不饱和树脂等渗入长度不同的玻璃纤维,然后置入特制的模具上成型;
所述弹性纤维体可以是:玻璃纤维、棕纤维或其他纤维材料,并且经过环氧树脂或不饱和树脂浸泡。
2)参阅图7,将弹性纤维与粘结剂的组合物240平铺于所述间隔支架230两侧,并高于所述弹性纤维体;
比如将玻璃钢纤维布和环氧树脂平铺于所述间隔支架230两侧,并高于所述弹性纤维体。
3)将上述迎风面体210或背风面体220中未放置弹性纤维体的一件按叶形要求覆于所述弹性纤维体之上,并压实;
这里采用工具压实,得到气动翼形横截面的叶片。
4)参阅图8,固定所述迎风面体210和背风面体220。
所述迎风面体210和背风面体220可以用专用环氧树脂粘牢,以固定连接。
上述叶片的制造方法中,由于采用成本较低的纸、金属、塑料或布,以及弹性纤维体和环氧树脂等制造叶片,材料成本较低;
而且,叶片的制造简单,不需要采用昂贵的设备,因此制造成本低,制造效率高;
此外,由于叶片采用空腔结构,叶片的材料重量轻,因此,本实用新型风光互补专用风力发电机的叶片在与现有技术叶片同等强度下,启动风速较低,适应风速范围广,发电效率高。
本实用新型还提供一种风光互补专用风力发电机的叶片,包括:相对设置的迎风面体和背风面体,所述迎风面体和背风面体构成腔体结构;位于所述腔体内并支撑所述迎风面体和背风面体的腔体间隔支架;将所述腔体间隔支架、迎风面体以及背风面体粘合固定的粘合体。
总而言之,本实用新型风光互补专用风力发电机的叶片强度较高,刚性较大,启动风速低,在与现有技术叶片同等强度下,重量较轻、结构简单、制作成本较低、风能利用系数高。本实用新型也特别适用于采用手工糊制工艺的风光互补专用风力发电机叶片。
以上所述仅为本实用新型的实施例,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种风光互补专用风力发电机叶片,其特征在于,所述叶片包括:
相对设置的迎风面体和背风面体,所述迎风面体和背风面体构成腔体结构;
位于所述腔体内并支撑所述迎风面体和背风面体的腔体间隔支架;
将所述腔体间隔支架、迎风面体以及背风面体粘合固定的粘合体。
2.根据权利要求1所述的风光互补专用风力发电机叶片,其特征在于:所述间隔支架是弹性空心管材。
3.根据权利要求2所述的风光互补专用风力发电机叶片,其特征在于:所述粘合体是弹性纤维与环氧树脂的组合物、或弹性纤维与不饱和树脂的组合物,并与所述弹性空心管材一起支撑所述迎风面体和背风面体。
4.根据权利要求2所述的风光互补专用风力发电机叶片,其特征在于:所述弹性空心管材的材料是下列材料之一或其组合:纸、金属、塑料、布。
5.根据权利要求1所述的风光互补专用风力发电机叶片,其特征在于:所述间隔支架是条状弹性纤维体。
6.根据权利要求5所述的风光互补专用风力发电机叶片,其特征在于:所述间隔支架包括一条、两条或多条弹性纤维体,所述两条或多条弹性纤维体在所述腔体的横断截面内应均匀布置,并分别支撑所述迎风面体和背风面体,所述弹性纤维体是下列材料之一或其组合:玻璃纤维、棕纤维,并且所述弹性纤维体经过环氧树脂或不饱和树脂浸泡。
7.根据权利要求1至6任一项所述的风光互补专用风力发电机叶片,其特征在于:所述粘合体是弹性纤维和环氧树脂的组合物、或是弹性纤维和不饱和树脂的组合物。
8.一种风光互补专用风力发电机,包括叶片,其特征在于,所述叶片包括:
相对设置的迎风面体和背风面体,所述迎风面体和背风面体构成腔体结构;
位于所述腔体内并支撑所述迎风面体和背风面体的腔体间隔支架;
将所述腔体间隔支架、迎风面体以及背风面体粘合固定的粘合体。
9.根据权利要求8所述的风光互补专用风力发电机,其特征在于:所述间隔支架是弹性空心管材或条状弹性纤维体。
10.根据权利要求8或9所述的风光互补专用风力发电机,其特征在于:所述粘合体是弹性纤维和环氧树脂的组合物、或是弹性纤维和不饱和树脂的组合物。
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2009
- 2009-03-16 CN CNU2009201370706U patent/CN201367979Y/zh not_active Expired - Fee Related
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CN105927465A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-09-07 | 上海理工大学 | 一种垂直轴风力机磁性变形叶片 |
CN105927465B (zh) * | 2016-05-31 | 2019-06-04 | 上海理工大学 | 一种垂直轴风力机磁性变形叶片 |
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