[发明专利]恒定横截面叶片、成型方法、及构成的水平轴风力发电机叶轮

权利要求书

1.一种水平轴风力发电机使用的恒定横截面纤维增强树脂复合材料叶片，具有典型的空气动力学结构特征的外形轮廓，主要由树脂、纤维、夹心材料组成，其特征在于：沿一支叶片纵向长度上至少含有一段恒定横截面的叶片片段，由多段叶片片段组成的叶片，每段叶片片段都具有特定弦长的恒定的横截面，对于每段恒定横截面的叶片片段，从叶片的叶根向叶尖方向，每个微分横截面绕变桨中心轴连续扭转一定角度。

2.根据权利要求1所述的恒定横截面纤维增强树脂复合材料叶片，其特征在于：每支叶片的片段之间通过连结法兰和螺栓结构连接。

3.根据权利要求1所述的恒定横截面纤维增强树脂复合材料叶片，其特征在于：叶片由纵向纤维和横向纤维的搭配、以及引入的固体泡沫夹心材料构成的复合结构。

4.一种由恒定横截面复合材料叶片构成的水平轴风力发电机组的叶轮，由叶片、叶片固定结构、叶片变桨机构、轮毂组成，其特征在于：叶轮至少含有三支叶片；沿每支叶片纵向长度上至少含有一段恒定横截面片段(1)；叶片之间有通过叶轮前端公共支撑点(6)联系在一起的前端轴向连结结构(5)，叶片之间有位于叶片回转面内的横向连结结构(12)；这些连结结构和叶片之间形成的连结点(2)位于叶片的叶根和叶尖之间的气动工作段。

5.根据权利要求4所述的由恒定横截面复合材料叶片构成的水平轴风力发电机组的叶轮，其特征在于：每支叶片变桨轴线和叶轮回转轴线形成一个大于90度的夹角，叶片后掠姿态安装，叶片之间有通过叶轮后端公共支撑点(9)联系在一起的后端轴向连结结构(10)。

6.根据权利要求4所述的由恒定横截面复合材料叶片构成的水平轴风力发电机组的叶轮，其特征在于：叶轮是一种定桨矩结构叶轮，横向连结结构(12)和叶片之间、前端轴向连结结构(5)和叶片之间、后端轴向连结结构(10)和叶片之间均为固定连结，这种固定结构约束叶片长度的80％以上，位于叶片尖端的一段、占叶片长度20％以下的这部分叶片片段悬臂安装，该安装点有一支撑叶尖片段转动的回转机构。

7.根据权利要求4所述的由恒定横截面复合材料叶片构成的水平轴风力发电机组的叶轮，其特征在于：叶轮是一种变桨矩结构叶轮，横向连结结构(12)和叶片之间、前端轴向连结结构(5)和叶片之间、后端轴向连结结构(10)和叶片之间均通过连结点(2)位置的轴承活动连结。

8.根据权利要求4和7所述的由恒定横截面复合材料叶片构成的水平轴风力发电机组的叶轮，其特征在于：连结点(2)位置处的轴承是一种非金属轴承。

9.一种恒定横截面纤维增强树脂复合材料叶片片段的成型方法，包括树脂对纤维的浸润和树脂固化过程，形成具有特定几何轮廓的恒定横截面的叶片片段，其特征在于：连续的纤维经过树脂浸润后汇集，进入一个加热的模具型腔，模具的型腔具有足够的长度，并且模具型腔的横截面连续向一个方向扭转，在牵引机构的连续拉伸力作用下，浸润树脂的纤维在模具中持续行走并经过化学反应而硬化后移出模具型腔，通过冷却后就获得具有特定弦长的恒定横截面的、恒定截面扭转定型的复合材料叶片片段。

10.根据权利要求9所述的一种恒定横截面纤维增强树脂复合材料叶片片段的成型方法，其特征在于：树脂浸润纵向连续纤维汇集在一起时又辅以铺放横向取向的纤维布或毡，连续通过加热的模具型腔，反应固化并移出模具，冷却后就获得具有特定弦长的恒定横截面的复合材料叶片片段。

11.根据权利要求9所述的一种恒定横截面纤维增强树脂复合材料叶片片段的成型方法，其特征在于：树脂浸润纵向连续纤维汇集在一起时又辅以连续铺放固体泡沫芯材，连续通过加热的模具型腔，反应固化并移出模具，冷却后就获得具有特定弦长的恒定横截面的复合材料叶片片段。

12.根据权利要求9所述的一种恒定横截面纤维增强树脂复合材料叶片片段的成型方法，其特征在于：拉挤成型中空的恒定横截面片段(1)时模具必然存在一个模具的型腔外模(511)和型腔内模(512)两部分，在模具的入料口位置，有延伸出模具型腔外部的悬臂支撑结构(513)来支撑型腔内模(512)悬浮安置在型腔外模(511)中。

13.根据权利要求9所述的一种恒定横截面纤维增强树脂复合材料叶片片段的成型方法，其特征在于：有一个同步粗化装置(58)，一个同步喷涂装置(59)，和牵引机构(57)的行走速度同步，完成硬化定型后移出模腔的恒定横截面片段(1)外防护涂层的连续施工。