CN205135897U - 加强型叶片组件、转子、风力设备和发电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种加强型叶片组件(1)，包括：叶片(100)、固定至叶片(100)且沿叶片纵向延伸跨过一段跨距的连接支架(11、12、13)和至少一个细长的叶片加强件(21、22、23、24、25、26)，其中，所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)构造成至少一端连接至所述连接支架(11、12、13)以与所述叶片(100)间隔开。本实用新型还涉及一种转子、一种风力设备和一种发电设备。

Description

加强型叶片组件、转子、风力设备和发电设备

技术领域

本实用新型涉及一种优选用于风力设备、特别是用于水平轴风力发电机的加强型叶片组件。本实用新型还涉及具有该叶片的转子，以及具有该转子的风力设备、以及发电设备，如风力发电设备、海洋流发电设备或潮流发电设备。

背景技术

风能是清洁的可再生能源，近年来快速发展。清洁的可再生能源要与常规能源(煤、石油、天然气以及大中型水电)展开竞争，降低成本，提高其运行效率非常重要。目前世界风力发电进一步向大功率、长叶片方向发展。大型水平轴风力发电机在制造、安装和运行时更具有成本优势。风力发电单位成本随风力发电的单机功率的增大而降低。

叶片转递扭矩产生能量。尽管不受理论之限制，据信，水平轴风力发电机产生的电能和叶片长度的平方成正比，而叶片材料重量的增加和叶片长度的立方成正比，随着叶片长度的增加，加大了叶片的空气动力荷载，叶片材料的重量也有很大的增加。而且，由于叶片荷载的增加，大型风力发电机叶片必须有更高的抗弯强度。这增加了叶片材料的厚度，也就相应增加了叶片材料的重量。

对于大型叶片，刚度也成为主要问题。为了保证在极端风载下叶尖不弯曲至触碰塔架的程度，叶片必须具有足够的弯曲刚度，这又相应增加了叶片的重量。

叶片材料重量的大小对整个风力发电机运行、疲劳寿命、能量输出都有重要的影响。

此外，大型叶片按全尺寸生产，难以运输，也越来越成为制约风电发展的一个瓶颈。对于未来可能的更大尺寸的风机叶片，全尺寸叶片的长距离运输将更加困难。

此外，在现代风力发电机叶片设计中，叶片形状还需取得空气动力学效率和结构合理性的平衡，以最可能低的成本获取最高效能。

不视作对现有技术的承认，图1示出了一种示例性叶片的横截面结构示意图。如图1所示，风力发电机的叶片1’可包括叶片外壳2和位于叶片外壳2内的梁结构3。在图1所示的示例中，梁结构3例如采用矩形梁结构，包括在叶壳内侧分别固定的主梁4和在两个主梁4两端提供连接的抗剪切腹板5。形成空气动力的叶壳包覆在主梁的外面。主要的弯曲载荷由主梁承担，叶壳只承担少量弯曲载荷。叶片的梁结构，尤其是主梁的重量也占叶片的主要部分。

常见的一种叶片材料是玻璃纤维复合材料(GFRP)。例如，叶片主梁及叶壳都可由玻璃纤维复合材料制成。对于基本使用玻璃纤维复合材料制造的大型叶片，要满足叶片的强度和刚性要求，叶片主梁要设计的很厚，叶片就会非常重。由于风力发电机运行时，叶片重力产生交变载荷，使叶片本身及机组产生疲劳应力，叶片重量的增加会引起叶片过早达到疲劳强度。这需要提高叶片的强度，叶片重量又有所增加，并相应使得风力发电机的轮毂、机舱、塔架等结构重量增加，最终导致整个风力发电机成本大幅增加，相应地造成风力发电单位成本上升。

为了减轻叶片的重量，又要满足强度与刚度要求，目前一般采用的技术办法是用碳纤维复合材料(CFRP)替代玻璃纤维复合材料制造叶片主梁，但碳纤维复合材料价格非常昂贵。

因此，提高大型叶片的强度和刚度，同时减轻叶片的重量，降低叶片的成本，是当前风电发展需要迫切解决的问题。

现有技术提出了对风力发电机的转子进行加强。

中国专利申请公开号CN101230834A涉及一种张拉式风力机风轮，叶片分两级，中间设置中轴座，三个中轴座之间用呈流线型截面的复合材料带张拉成正三角形，使各叶片在重力加速度中处于不同势位时，抵消部分不均衡外力；三个中轴座与轮毂前后端也用类似的张拉力强化风轮。

美国专利申请公开号US2010/0086407A1涉及一种风力涡轮机转子，包括一个或多个转子叶片和用以加强所述转子的转子加强元件，其中所述转子叶片被布置成使得它们能够绕其纵向轴线相对于相应的转子加强元件转动。每个转子叶片均可包括至少两个转子叶片部分，其中外转子叶片部分被布置为可相对于内转子叶片部分转动。该风力涡轮机转子还包括连接装置，用于将转子加强元件彼此连接。该风力涡轮机转子还包括叶片加强元件和间隔元件，用于加强转子叶片，以防止弯曲偏转。

上述现有技术的风轮或转子结构复杂，需要在相邻的叶片之间安装张拉线以平衡叶片重力。风力机在运行时，叶片在挥舞方向(垂直于转子叶片旋转平面)和摆振方向(在转子叶片旋转平面内)都有振动。由于张拉线的存在，叶片的动力学响应更为复杂。各个叶片的振动不会完全同步，因此叶片之间相互影响，导致叶片在摆振方向的振幅也有可能增大，摆振方向的最大弯矩也有可能增加。

另外，由于位于两个叶片段之间的中轴座(’834公开文献)和连接装置以及间隔元件(’407公开文献)，叶片段之间的连接并不牢固可靠，影响叶片的空气动力学效率和结构合理性，并且这些连接结构复杂，并且可能导致叶片在连接部位的强度丧失。尤其是，在’407公开文献中，由于用于叶片加强元件的间隔元件仅安装在相邻两个叶片段之间纵向点位置上，叶片加强元件的设置可能导致在叶片段连接部位处产生过大的弯矩，造成弯曲刚度的丧失。

因此，希望提供一种能具有更高强度和刚度、且优选有效减轻叶片重量的结构简单的改进的加强型叶片。

发明内容

因此，本实用新型的任务是提供一种加强型叶片组件，其具有较轻的重量，同时满足叶片的强度与刚度要求。

本实用新型的任务还在于提供一种转子、一种风力设备和一种发电设备。

根据本实用新型的一个实施例，提供一种加强型叶片组件，包括：叶片、固定至叶片且沿叶片纵向延伸跨过一段跨距的连接支架和至少一个细长的叶片加强件，其中，所述叶片加强件构造成至少一端连接至所述连接支架以与所述叶片间隔开。

通过叶片加强件和连接支架的结合，能够以相对轻的重量，提供符合要求的、甚至更佳弯曲强度和刚度、尤其是更高弯曲刚度的叶片。尤其是，在纵向上延伸跨过一段距离的连接支架能够有效地保证在叶片加强件连接位置的刚度。

优选地，所述叶片加强件为抗拉加强件且构造成被施加张拉预应力。

更优选地，所述叶片加强件为碳纤维绳索。这提供了令人惊奇的减重效果和叶片的高强度。

根据一个优选的实施例，所述叶片加强件中的至少一个构造成在所述叶片加强件的一端连接至所述连接支架，在所述叶片加强件的另一端直接连接至所述叶片。

根据一个优选的实施例，所述叶片加强件中的至少一个构造成在所述叶片加强件的两端连接至分别的连接支架且大致平行于所述叶片延伸。

根据一个优选的实施例，加强型叶片组件包括多个所述叶片加强件。根据进一步优选的实施例，所述多个叶片加强件中的至少两个构造成大致纵向对齐地沿叶片纵向延伸且连接至同一连接支架的两侧。作为补充或替代，所述多个叶片加强件中的至少两个构造成并行地沿叶片纵向延伸且连接至同一连接支架的同一侧。

根据一个优选的实施例，所述连接支架包括第一支脚、与所述第一支脚在叶片的纵向上间隔开的第二支脚、以及将所述第一支脚和第二支脚彼此固定连接或一体成形的连接元件。这有利地加强了叶片的刚度，尤其是在连接支架处的刚度。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述叶片包括多个叶片段，所述连接支架包括位于其中一个叶片段上的第一支脚、位于相邻的叶片段上的第二支脚、以及将所述第一支脚和第二支脚彼此固定连接的连接元件。由此，连接支架不仅提供了加强的刚度，还能加强相邻叶片段之间的固定连接。

根据一个具体的实施例，所述叶片包括梁结构和包覆所述梁结构的叶片外壳。

根据本实用新型另一方案，提供一种转子，包括毂和连接至所述毂的多个叶片，其中所述多个叶片中的至少一个是根据本实用新型所述的加强型叶片组件。

根据本实用新型另一方案，提供一种风力设备，它包括根据本实用新型所述的转子。

根据本实用新型另一方案，提供一种发电设备，包括根据本实用新型所述的转子，所述发电设备是风力发电设备、海洋流发电设备或潮流发电设备。

本实用新型的其它特征和优点的一部分将会是本领域技术人员在阅读本申请后显见的，另一部分将在下文的具体实施方式中结合附图描述。

附图说明

以下，结合附图来详细说明本实用新型的实施例，其中：

图1是一种示例性叶片的横截面结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的加强型叶片的立体图；

图3A是根据本实用新型实施例的加强型叶片的正视图；

图3B是根据本实用新型实施例的加强型叶片的侧视图；

图4是根据本实用新型实施例的加强型叶片的局部放大图，示出了叶片加强件和连接支架的连接；

图5是根据本实用新型实施例的加强型叶片的局部放大图，示出了连接支架的细节；

图6A和图6B分别示出了对照例的叶片梁结构和根据本实用新型实施例的加强型叶片梁结构的截面示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。尽管提供附图是为了呈现本实用新型的一些实施方式，但附图不必按具体实施方案的尺寸绘制，并且某些特征可被放大、移除或剖切以更好示出和解释本实用新型的公开内容。在说明书中出现的短语“在附图中”或类似用语不必参考所有附图或示例。

在说明书中被用于描述附图的某些方向性术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“向上”、“向下”和其它方向性术语，将被理解为具有其正常含义并且指正常看相应附图时所涉及的那些方向，这不应解释为对所附权利要求的技术方案的具体限制。

在本实用新型中的术语“约”或“大约”将会被本领域普通技术人员理解且将根据用到该术语的上下文在一定范围内变化。

现参考附图，描述根据本实用新型的用于风力设备转子的加强型叶片组件的实施例。根据本实用新型的实施例中，该加强型叶片组件用于风力发电设备，例如水平轴风力发电机、优选大型的水平轴风力发电机。但可以想到，根据本实用新型的加强型叶片组件也可以用于任何使用叶片的合适应用场合，例如其它类型的风力设备、海洋流和潮流发电设备。

尽管未示出，示例性的风力发电设备例如包括风机和发电机。风机可以包括具有毂和多个叶片的转子，优选地所述多个叶片绕毂的周向均匀地间隔布置。优选地，根据本实用新型的叶片可以绕叶片纵向转动，例如叶片是可变桨距的。如已知地且未示出地，风机还可以包括用于可转动地支承转子的机舱和支承所述机舱的塔架。优选地，机舱可转动地支承转子的毂或转轴(未示出)，从而转子的转动可以例如借助于被容纳在机舱中的传动机构驱动发电机进行风力发电。在本实用新型中，机舱和塔架的构造并不是关键的，因此不赘述。此外，根据本实用新型的叶片组件和转子也可以相应地应用于其他构造的风力发电设备，例如不具有机舱和/或塔架的那些。

根据本实用新型实施例的加强型叶片组件1可包括叶片100和叶片加强装置。优选地，该叶片加强装置可包括细长的叶片加强件和连接结构、例如连接支架，如下文详述。

根据本实用新型实施例的叶片100例如可以像图1那样构造，包括叶片外壳2和被叶片外壳2包覆的梁结构3。如前所述，在所示的实施例中，梁结构3可包括一对主梁4和抗剪切腹板5。如前所述，在所示实施例中的叶片、例如叶片外壳2和梁结构3可以由玻璃纤维复合材料制成。本领域技术人员将明白，根据本实用新型实施例的叶片可以使用不同的叶片构造、材料和形状。例如，可以使用具有不同的梁结构、叶片翼型轮廓。例如，叶片外壳和梁结构由不同材料制成，或者叶片外壳的材料与梁结构的材料不同。

图2-图5显示了本实用新型实施例的加强型叶片组件1。叶片100可以包括多个叶片段，在所示的实施例中，包括三个叶片段，即，第一叶片段或者说叶根段101、第二叶片段或者说中间叶片段102、第三叶片段或者说叶尖段103。本领域技术人员可以明白，叶片100可以包括多于或少于三段的叶片段，这落入发明的范围中。本领域技术人员还可以明白，根据本实用新型的叶片可以是单件式的，即不具有多个叶片段，这也落入发明的范围中。

根据本实用新型实施例的分段式叶片可以具有用于与相邻叶片接合的接合面(未示出)。可以借助任何合适的方式，例如优选焊接、铆接或材料融合在叶片段的接合面处将叶片段接合以形成整体叶片。

继续参考图2-图5，下面具体说明根据本实用新型的叶片加强装置的示意性实施例。

如前所述，该叶片加强装置可包括安装在叶片外壳2外侧、尤其是叶片迎风侧(图3B中W的箭头方向是风的方向)的细长的叶片加强件21、22、23、24、25、26和连接结构，在这里呈连接支架11、12、13形式。所述连接结构、如连接支架优选直接固定至或一体成形至叶片外壳和/或主梁。

如图2所示，在示出的实施例中，叶片组件1、具体地叶片加强装置可包括三个固定至叶片100且沿叶片纵向延伸跨过一段跨距的连接支架11、12、13。在所示的实施例中，多个连接支架优选沿叶片的大致纵向排列。但人们可以想到，叶片组件可包括更多或更少个连接支架，连接支架的数目优选可以与叶片段的数目相等，但也可以不相等。所述连接支架可以具有多种形状和/或构造，且在下文将详述连接支架的一个具体实施例。

图3A和图3B分别显示了本实用新型加强型叶片组件的正视图和侧视图。叶片组件1、具体地叶片加强装置可包括多个细长的叶片加强件、在所示的实施例中为六个叶片加强件21、22、23、24、25、26。这些叶片加强件21-26优选地在至少一端连接至连接支架11、12、13。

优选地，叶片加强件21、23、25和22、24、26直接或借助连接支架间接地固定连接至叶片100或者说叶片外壳和/或主梁，并借助于连接支架11、12、13与叶片外壳间隔开。

在所示的实施例中，叶片加强件21、22沿叶片纵向平行地在两端分别连接至连接支架11和连接支架12，且优选地大致平行于叶片表面延伸。叶片加强件23、24沿叶片纵向平行地在两端分别连接至连接支架12(与叶片加强件21、22连接位置相反的一侧)和连接支架13，且优选地大致平行于叶片表面延伸。叶片加强件25、26沿叶片纵向并行地在一端连接支架13(与叶片加强件23、24连接位置相反的一侧)，在另一端在连接点14、15处直接连接至叶片100或者说叶片段103。优选地，根据叶片的荷载计算出连接点14、15的合适位置。在一个非限制性的优选实施例中，该另一端可在叶片段103荷载重心处与叶片连接。所述连接点相当于给叶片段103提供了支点。这样可降低叶片段103的连接点14、15处至连接装置13处叶片的弯矩，也就可以降低叶片此段主梁和外壳的厚度。在所示的实施例中，叶片加强件21、23、25大致纵向对齐地沿叶片纵向延伸。在所示的实施例中，叶片加强件22、24、26大致纵向对齐地沿叶片纵向延伸。

结合参考图3A-B和图4，显示了装有连接支架和叶片加强件连接的叶片。为保持叶片有最佳几何攻角，叶片沿纵向不同半径处要有不同的叶片扭角。根据本实用新型实施例的叶片加强件和连接支架，根据具有不同叶片扭角的叶片相应布置。优选地，沿纵向大致对齐的多个叶片加强件可以沿变桨距旋转轴线或空气动力中心轴线延伸或与之平行。在所示的实施例中，第一组沿纵向大致对齐的叶片加强件21、23和25与第二组沿纵向大致对齐的叶片加强件22、24和26可以与变桨距旋转轴线或空气动力中心轴线平行地位于该轴线的两侧、优选关于该轴线是对称的。尽管在所示的实施例中，示出了每三个叶片加强件纵向大致对齐，而每两个叶片加强件并行设置在轴线两侧，但可以想到其它的构型，例如更多或更少数目的纵向大致对齐的叶片加强件、或者更多数目的并行的叶片加强件、或者只有纵向大致对齐的叶片加强件、或者只有并行的叶片加强件、或者在一个实施例中，可以仅有一个例如沿轴线延伸的叶片加强件和例如位于叶根或叶尖的连接支架。

借助于根据本实用新型的叶片加强装置，如叶片加强件21、23和22、24和连接支架扩大了叶片主梁的横截面，提高了叶片的弯曲刚度(EI)。借助于沿纵向延伸、尤其与变桨距旋转轴线或空气动力中心轴线平行的叶片加强件有助于提高叶片挥舞方向的弯曲刚度(EI)。更优选地，布置在轴线两侧的叶片加强件，有助于同时提高叶片挥舞方向和摆振方向的弯曲刚度(EI)。

优选地，叶片加强件可以具有优选的构造、材料和形状。

在一个优选的实施例中，叶片加强件可具有不同的横截面形状，例如优选的圆形，但也可以为矩形、方形、椭圆形等。更优选地，叶片加强件在沿叶片纵向各叶片段上，可以具有不同的横截面尺寸。叶片加强件的横截面尺寸从叶根段向叶尖段递减，叶片加强件与叶片外壳的距离也可相应调整。

在一个优选但未示出的实施例中，可以在至少其中一个、优选全部的叶片加强件的外部设置外包结构。优选地，叶片加强件的外包横截面也可具有不同形状，可以为圆形、椭圆形等。更优选地，叶片加强件的外包横截面选择符合空气动力学的外包形状，以减少风阻和噪音。特别优选地，选择外包翼型形状，使其产生升力，有助于转子叶片的旋转。

在一个优选的实施例中，叶片加强件中的至少一个、优选全部是抗拉加强件、优选是高强度的抗拉加强件、优选是柔性的抗拉加强件、优选是绳索。优选地，叶片加强件中的至少一个、优选全部是纤维加强复合材料制成的绳索，更优选是碳纤维绳索。但可以想到，叶片加强件可以包括或者是其它类型的绳索，例如为与叶片同样材料制成的、如玻璃纤维绳索。

在一个优选的实施例中，可以对叶片加强件21-26施加张拉预应力，使得叶片主梁一则先受拉应力。在叶片运行期间，预加拉应力可部分抵消荷载导致的压应力，从而提高了叶片的承载能力。

参考图5，描述根据本实用新型的连接支架的实施例。连接支架11、12、13可包括第一支脚31、与第一支脚31纵向间隔开的第二支脚32、以及将所述第一支脚31和第二支脚32彼此固定连接的连接杆33或任何合适的连接元件。继续参考图5，连接支架可呈框架状，且优选所述第一支脚31和第二支脚32均可呈梁式构造，例如分别包括优选平行的立柱件311-312、321-322以及横梁件313、323。在所示的优选实施例中，连接支架的整体框架状构造及连接元件的形状有利于减小对叶片的空气动力学的影响，例如最小化风阻。但本领域技术人员将明白，连接支架可以呈其它的构造或形状，这落入本实用新型的范围内。例如，支脚、立柱件、横梁件和/或连接元件的数目或形状可以不同。

继续参考图5，说明根据本实用新型的实施例的分段式加强型叶片的制造方法。在本实用新型的一个示例性实施例中，叶片段101、102和103分段制作，且可在现场组装。在制造叶片段时，各叶片段固定连接或一体形成支脚。例如，第一支脚31固定连接或一体形成至叶片段101或者其表面，第二支脚32固定连接或一体形成至相邻的叶片段102或者其表面。现场组装叶片时，叶片段101、102和103之间，尤其是它们的主梁、梁腹板和叶壳可使用各种合适的连接手段、例如铆接、焊接彼此连接。然后，可以使用连接元件、如连接杆33将第一和第二支脚固定连接，以形成沿叶片纵向延伸跨过一段跨距的连接支架。在所示的实施例中，相邻叶片段之间是不可转动地固定连接的，因此在工作中保证了叶片的整体刚性。在这种构造中，连接支架不仅因为其在纵向上(和/或在横向上)跨过一段跨距而像梁那样提供改善的弯曲刚度，还起到改进相邻叶片段的连接的作用。

优选地，叶片加强件21-26可以在制造叶片段时连接至连接支架(支脚)和/或叶片(叶片段)。在替代的实施例中，叶片加强件21-26可以在现场安装、例如在形成连接支架之后安装。

但本领域技术人员可以想到，连接支架可以整体地与叶片或者说叶片主梁、梁腹板和外壳一体形成，或者连接支架可以整体地固定连接至叶片或者说叶片主梁、梁腹板和外壳，这尤其适合于整体式叶片。此时，连接支架仍可以因为其在纵向上(和/或在横向上)跨过一段跨距而像梁那样提供改善的弯曲刚度。

优选地，连接支架可以由与叶片或者说叶片主梁、梁腹板和外壳相同的材料形成，例如由玻璃纤维复合材料形成，更优选地通过材料融合一体形成。但本领域技术人员将明白，连接支架也可以采用不同的材料形成。

为了具体显示本实用新型的有益效果，下文将参考图6A和图6B以对比比较例(图6A)和根据本实用新型的实施例(图6B)。

图6A中梁1显示比较例的叶片梁结构截面示意图。主梁的上、下梁板厚度为t，宽度为b，高度为d的矩形梁结构，材料为玻璃纤维复合材料，弹性模量为E。主梁上、下梁之间通过抗剪腹板固定，主要的弯曲载荷由主梁承担，叶片主梁的重量占叶片重量的主要部分。

图6B中梁2显示根据本实用新型实施例的加强型叶片的梁结构截面示意图。主梁上、中梁板厚度为T，宽度为b，上、中梁之间通过抗剪腹板固定，材料使用玻璃纤维复合材料，弹性模量为E。叶片加强件起主梁下梁的作用，弹性模量为E_c，截面面积为S，并且等效弹性模量面积与上梁相同(SE_c＝TbE)。梁结构截面高度为d+D。

由于叶片翼型的扁长特点，使得叶片的挥舞方向的刚度远小于摆振方向的刚度。而挥舞方向的受力却明显大于摆振方向的受力。摆振方向的载荷主要受叶片重力影响，载荷是呈周期性变化。下面计算梁在叶片挥舞方向的弯曲刚度、弯曲应力、自由端的最大弯曲变形和梁的重量。

为便于比较，设定图6B中的梁2中，D＝d，T＝t/2。按矩形梁结构计算，假定梁的高度d比梁板(t、T)和腹板的厚度大很多，叶片挥舞方向的弯曲刚度(EI)(关于x轴或x’轴，叶片加强件受拉应力、上梁受压应力时)分别约等于：

EI(梁2）＝2EI(梁1)

在叶片挥舞方向荷载下的最大的弯曲应力分别约等于：

σ(梁2)＝σ(梁1)(上梁板的玻璃纤维复合材料位置)

为便于比较，假定叶片梁结构的弯曲刚度(EI)全梁相同，受均布荷载。按悬臂梁计算，在叶片挥舞方向叶尖(自由端)的最大弯曲变形分别约等于：

在美国Sandia国家实验室(SandiaNationalLaboratories)于2011年6月发表的“TheSandia100-meterAll-glassBaselineWindTurbineBlade:SNL100-00(Sandia100米全玻璃纤维复合材料风力涡轮机叶片：SNL100-00，http://windpower.sandia.gov/other/113779.pdf)”研究报告中记载的玻璃纤维复合材料E-LT-5500/EP-3的弹性模量为41.8GPa，抗拉强度为972MPa，抗压强度为702MPa，密度为1950kg/m³。

在U.Meier2012年2月发表的“CarbonFiberReinforcedPolymerCables:Why？WhyNot？WhatIf？”(碳纤维复合绳索：为什么不？http://link.springer.com/article/10.1007/s13369-012-0185-6)论文中，T700s碳纤维绳索的弹性模量为165GPa，抗拉强度为3300MPa，密度为1560kg/m³。

在所述的实施例中的上、中梁板可采用上述玻璃纤维复合材料E-LT-5500/EP-3，叶片加强件采用上述T700s碳纤维绳索。由此，T700s碳纤维绳索的弹性模量是E-LT-5500/EP-3的4倍(E_c＝4E)，T700s碳纤维绳索的密度是E-LT-5500/EP-3的80％(ρ_c＝0.8ρ)。

梁2中这样，

梁1和梁2的单位长度重量分别约等于：

M(梁1)＝2tbρ

通过以上分析，可以得到梁2与梁1相应的叶片挥舞方向弯曲刚度、最大弯曲应力、最大变形(叶尖)及梁重量的比较，如表1所示。

表1

从表1可看出，本实用新型实施例的叶片主梁最大弯曲应力与比较例主梁保持一样，但最大变形(叶尖)只有后者的50％，叶片主梁自重是后者的55％。而且，本实用新型实施例的碳纤维绳索重量只是比较例叶片主梁重量的5％。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。说明书所公开的创新的特征并不是必不可少的，各创新的特征可以与其他的现有配置而获得新的技术方案，这都落入本实用新型的范围内。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本实用新型保护的范围。

附图标记列表

1-叶片组件26-叶片加强件

2-叶片外壳31-第一支脚

3-梁结构32-第二支脚

4-主梁33-连接杆

5-抗剪切腹板100-叶片

11-连接支架101-第一叶片段、叶根段

12-连接支架102-第二叶片段、中间叶片段

13-连接支架103-第三叶片段、叶尖段

14-连接点311-立柱件

15-连接点312-立柱件

21-叶片加强件313-横梁件

22-叶片加强件321-立柱件

23-叶片加强件322-立柱件

24-叶片加强件323-横梁件

25-叶片加强件1’-叶片

Claims (12)

1.一种加强型叶片组件(1)，其特征是，包括：叶片(100)、固定至叶片(100)且沿叶片纵向延伸跨过一段跨距的连接支架(11、12、13)和至少一个细长的叶片加强件(21、22、23、24、25、26)，其中，所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)构造成至少一端连接至所述连接支架(11、12、13)以与所述叶片(100)间隔开。

2.根据权利要求1所述的加强型叶片组件(1)，其特征是，所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)为抗拉加强件且构造成被施加张拉预应力。

3.根据权利要求1所述的加强型叶片组件(1)，其特征是，所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)为碳纤维绳索。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的加强型叶片组件(1)，其特征是，所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)中的至少一个构造成在所述叶片加强件的一端连接至所述连接支架，在所述叶片加强件的另一端直接连接至所述叶片(100)。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的加强型叶片组件(1)，其特征是，所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)中的至少一个构造成在所述叶片加强件的两端连接至分别的连接支架且大致平行于所述叶片(100)延伸。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的加强型叶片组件(1)，其特征是，包括多个所述叶片加强件(21、22、23、24、25、26)，其中：

所述多个叶片加强件(21、22、23、24、25、26)中的至少两个构造成大致纵向对齐地沿叶片纵向延伸且连接至同一连接支架的两侧；以及/或者

所述多个叶片加强件(21、22、23、24、25、26)中的至少两个构造成并行地沿叶片纵向延伸且连接至同一连接支架的同一侧。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的加强型叶片组件(1)，其特征是，所述连接支架(11、12、13)包括第一支脚(31)、与所述第一支脚在叶片(100)的纵向上间隔开的第二支脚(32)、以及将所述第一支脚(31)和第二支脚(32)彼此固定连接或一体成形的连接元件。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的加强型叶片组件(1)，其特征是，所述叶片(100)包括多个叶片段(101、102、103)，所述连接支架(11、12、13)包括位于其中一个叶片段上的第一支脚(31)、位于相邻的叶片段上的第二支脚(32)、以及将所述第一支脚(31)和第二支脚(32)彼此固定连接的连接元件。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的加强型叶片组件(1)，其特征是，所述叶片(100)包括梁结构(3)和包覆所述梁结构(3)的叶片外壳(2)。

10.一种转子，其特征是，包括毂和连接至所述毂的多个叶片，其中所述多个叶片中的至少一个是根据权利要求1至9中任一项所述的加强型叶片组件。

11.一种风力设备，其特征是，包括根据权利要求10所述的转子。

12.一种发电设备，其特征是，包括根据权利要求10所述的转子，所述发电设备是风力发电设备、海洋流发电设备或潮流发电设备。