[发明专利]风车翼及使用该风车翼的风力发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及风车翼及使用该风车翼的风力发电装置。

背景技术

对风力发电装置的风车翼有质量轻、可靠性高、易于制造以缩短制造时间的要求。其中，为了实现轻量化，采用复合材料的层积结构。图1A是示意性表示风车翼结构的剖视图。风车翼100包括：作为基本层积结构的外皮101；加强层积结构的前缘部加强部103、后缘部加强部105(105a、105b)、腹部加强部104a、背部加强部104b和横梁部件102。前缘部加强部103、后缘部加强部105、腹部加强部104a、背部加强部104b分别设置在风车翼100的前缘部分、后缘部分、腹部部分和背部部分。

为了使风车翼100具有必要的弯曲刚性并实现轻量化，有效地方法是将强化纤维塑料单方向加强部件(UD部件，或称为0°部件)配置在远离弯曲中心X的位置。因此，采用将UD部件集中层积配置在腹部侧与背部侧的中央(腹部加强部104a与背部加强部104b)以及前缘与后缘(前缘部加强部103与后缘部加强部105a、105b)的结构。在覆盖风车翼100叶面整体的外皮101上使用加强塑料制多层斜纹部件(±45°部件，或称为多方向部件)等。外皮101中未配置UD部件的部分(除前缘部加强部103、后缘部加强部105a、105b、腹部加强部104a、背部加强部104b以外的部分)使用例如在多层斜纹部件之间夹有芯部件的夹层结构。

图1B是具体地表示图1A的层积结构的示意图。另外，图中，实线表示斜纹部件(±45°部件)111、虚线表示UD部件(0°部件)112、梯形(矩形)表示芯部件113。

作为外皮101，在外侧分别设置n层±45°部件，在内侧设置m层±45°部件(n、m为自然数)。而且，在外皮101的n层±45°部件与m层±45°部件之间，在风车翼100的各部分，分别设有以下层。即，在前缘部加强部103、腹部加强部104a/背部加强部104b、后缘部加强部105a/105b上，分别设有p层、q层、r层0°部件(p、q、r为自然数)。其中，q＞＞p、r。在其它部分上，设有一层芯部件113。另外，最后缘部分也可以仅为外皮101(包含芯部件113)。

如图2所示，0°部件(UD部件)是将纤维相对于风车翼的长度方向成0°角配置并渗透有树脂的材料，可视作0°角配置纤维的强化纤维塑料。如图2所示，±45°部件是将纤维相对于风车翼的长度方向成+45°以及-45°两个角度相交配置并渗透有树脂的材料，可视作±45°角配置纤维的强化纤维塑料。作为纤维，列举碳素纤维或玻璃纤维。

此情况下，前缘部加强部103的层积状态为，从外侧开始依次为(±45°)_n/(0°)_p/(±45°)_m。腹部加强部104a及背部加强部104b的层积状态为，从外侧开始依次为(±45°)_n/(0°)_q/(±45°)_m。后缘部加强部105a/105b的层积状态为(±45°)_n/(0°)_r/(±45°)_m。其它部分的层积状态为(±45°)_n/芯部件/(±45°)_m。另外，±45°及0°分别表示±45°部件及0°部件。并且，下标n、m、p、q、r分别表示层数。

在日本特开2006-118434号公报中公开了轻量风车翼的制造方法。该风车翼用于垂直轴式发电装置。该风车翼为，首先，以使该风车翼的翼内形成规定空间的方式，在规定的纤维材料上含浸混合有固化剂的树脂材料而层积形成作为风车翼表面层的第一对开翼以及第二对开翼。其后，在规定的纤维材料上含浸混合有固化剂的树脂材料而在圆筒形状弹性部件的圆周表面上层积形成在所述翼内对厚度方向进行支承的翼内支承层。然后，以使所述翼内支承层与所述第一对开翼以及所述第二对开翼分别一体成型的方式，将层积形成有所述翼内支承层的圆筒形状弹性部件配置在所述翼内的翼长度方向上的规定位置，在该规定位置能够使所述翼内支承层在所述翼内通过弹性力分别压接于所述第一对开翼以及所述第二对开翼，使所述第一对开翼以及所述第二对开翼接合并且放置规定时间。由此，通过所述固化剂的固化作用而使所述第一对开翼、所述第二对开翼、所述翼内支承层全部一体成形。