[发明专利]一种风力发电机叶片用碳纤维大梁

说明书

技术领域

本发明涉及一种风力机叶片制造领域，具体的讲是一种风力发电机叶片用碳纤维大梁。

背景技术

风能取之不尽，用之不竭，相对于其它可再生能源，如太阳能、氢能、海洋能、地热能和生物能等，目前只有风力发电的技术成熟程度和发电成本与常规能源最接近。

风力机是风力发电技术中的大型动力装备。风力机的设计加工与运行控制水平是衡量一个国家利用新能源与可再生能源技术水平的重要标志。人类利用风能从远古开始，然而将空气动力学应用于风力机设计则从20世纪70年代开始30年来风力机设计水平及风力发电技术取得较大进展。单机容量为兆瓦以上的风力机成为国际风电市场的主流。荷兰、德国、丹麦、瑞典、英国、意大利及美国等，无论在风电技术基础理论研究力度，还是在风电市场占有率上都处于国际领先水平。

我国风电研究及应用起步较晚，近年来在引进和吸收国外成熟技术同时，逐步加大了自主开发的力度，我国风力发电领域正迅猛发展，目前国内大型风力发电机基本已达到主流为1.5MW的水平，而2.0MW、3.0WM的风机也逐渐开始走向市场。对应于1.5MW的风力发电机，全玻璃纤维的设计已经能够满足设计的要求，但是随着风机的更大型化发展，需要的叶片要求也越来越高，这就对叶片采用材料的性能也提出了更高的要求。

一般叶片的设计中，大梁是叶片设计的重点。大梁是提供叶片的刚度的主要部件。优质的大梁应该具有质量轻，要求方向模量高的特点。目前的大梁材料主流均采用复合材料，主要为环氧玻璃纤维增强复合材料。环氧玻璃纤维增强复合材料是以环氧树脂为基体，玻璃纤维作为增强材料的新型复合材料。相对于传统的聚脂玻璃钢具有更好的耐老化，耐疲劳等特性；而相对于传统的金属材料，又有更好的比模量，能够在减轻重量的同时，达到更好的设计模量要求，同时，复合材料相对于传统的金属材料还有不可比拟的可设计性，能按制品的受力方向的需要，灵活的设计材料。

环氧玻璃纤维增强复合材料相对于传统材料有诸多优势，因此被广泛的运用到1.5MW以及更小型的风力发电机叶片中。但是随着风力发电市场的发展，对风力发电机提出了更大型化的要求，对风力发电机叶片也提出了更高的要求。这时，传统的环氧玻璃纤维增强复合材料已略嫌力不从心。本领域迫切希望得到一种质量更轻，模量更大的风力机叶片大梁。

发明内容

本发明的目的是提供一种风力发电机叶片用碳纤维大梁，这种大梁比传统的环氧玻璃纤维增强复合材料质量更轻，模量更大，同时极大的降低了生产成本。

为了达到上述技术效果，本发明提供了如下技术方案：

一种风力发电机叶片用碳纤维大梁，呈上窄下宽的类长方体结构，所述大梁由多层碳纤维铺层铺设叠加而成，其外表面涂设有蒙皮树脂；所述多层碳纤维铺层铺设叠加是指将多层碳纤维在碳纤维大梁模具中进行铺层，每次铺层时将层间气泡排除：多层铺层全部铺完后，进行加热抽真空然后自然降温，脱模。

进一步地，所述多层碳纤维铺层为56层。

进一步地，所述多层碳纤维在铺层前首先在环氧类树脂中进行预浸料，预浸料的方式为单面预浸料，另一面设有碳纤维干纱。

进一步地，所述铺层时将层间气泡排除是指采用手或者用橡胶滚筒由预浸料中间向边缘呈±45°方向挤压出层间气泡。

进一步地，所述环氧类树脂是指缩水甘油醚类环氧树脂。

本发明的技术效果在于：使用多层层叠的碳纤维大梁，用以取代原来的环氧树脂玻璃纤维增强材料大梁，只需要更轻的材料就能达到更高的机械性能要求。碳纤维大梁的采用使得叶片在蒙皮设计的时候可以采用更少的材料，从而大大的降低了叶片的重量。同时，由于碳纤维大梁的使用，大梁的刚度设计余量也可以放宽，从而在使叶片降低重量的同时，达到增加刚度的目的。而增加了刚度，就可以在叶片的设计中减小，甚至取消叶片的预弯，降低的了叶片生产的难度。

另外，由于碳纤维材料的特殊性，它与玻璃纤维不一样，具有良好的导电性，在叶片防雷装置的设计中，也可以大大的简化。

总的来说，采用碳纤维大梁的叶片可以做到结构更简化，质量更小，在整机设计中也可以更好的优化，整体来说，降低了风力发电机的生产成本，提高风力行业的竞争力。

附图说明

图1为本发明大梁的整体结构示意图。

图2为本发明大梁的层叠结构示意图。

具体实施方式

现结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明：