[发明专利]使用介电损耗板的电磁波吸收器、用于形成该电磁波吸收器的方法和具有使用该电磁波吸收器的电磁波功能的风力涡轮机旋转叶片

说明书

技术领域

本发明涉及电磁波的吸收和屏蔽。更具体地，本发明涉及一种电磁波吸收器，其呈现出宽的吸收带宽并且具有与其配合所必需的薄支撑层，同时在制造和结构方面保持Salisbury屏式吸收器的优势，并且涉及一种用来制造该吸收器的方法。

此外，本发明涉及一种具有电磁波吸收功能的风力涡轮机叶片，以及制造该风力涡轮机叶片的方法，其中，具有电磁波吸收功能的风力涡轮机叶片包括电磁波吸收器，其介电支撑层采用涡轮机叶片复合材料的一部分。

背景技术

随着在高频带中使用的各种电磁设备的发展，无线通信市场在近年来快速扩张。

因而，为了增加电磁设备的兼容性和电磁污染环境下无线通信的可靠性，在电磁波的屏蔽和吸收方面已经有很多研究。

电磁波屏蔽是通过反射或者吸收入射到阻挡层上的电磁波而减少通过阻挡层的空间内的电磁场的应用，而电磁波吸收指的是通过将入射电磁波的能量转换为热能反射并通过吸收器传递的电磁波强度的减小。

与电磁屏蔽相比，电磁波吸收不会产生由反射电磁波造成的二次电磁污染，因此可以说是先进技术。

总的来说，适合于添加到已有结构的电磁波吸收器应当是薄的、比重小、吸收带宽大。

参照图1，示出具有10GHz中心频率的典型的共振电磁波吸收器的吸收性能。

如图1中曲线所示，具有特定中心频率的共振电磁波吸收器被设计为具有某种吸收带宽，因为其回波损耗在中心频率处下降并且随着频率远离中心频率变成更多反射。

最广泛使用的吸收带宽是-10dB带宽，这意味着90%的电磁波吸收为热能。

共振电磁波吸收器在结构上被分成Dallenbach层和Salisbury屏。

图2是典型Dallenbach层式吸收器的示意性截面图。

参照图2，Dallenbach吸收器由吸收层和背衬层组成。吸收层是由导电损耗材料，磁损耗材料，介电损耗材料，具有两个或多个不同损耗的烧结材料或其混合物制成的，并且显示出根本依赖于吸收层材料的高频损耗特性的吸收机构。

总的来说，Dallenbach吸收器具有几毫米厚的吸收层，这在用于大面积上时需要大量材料，并且用在吸收层中的单一损耗材料或者混合损耗材料缺乏机械性能和化学性能。因此，常规吸收层的缺点在于结构重量增加，并且易受机械和化学环境影响。

Dallenbach吸收器的匹配厚度（d）可由复介电常数（ε=ε'-jε）和复导磁系数（μ=μ'-jμ)进行说明，并且可由下面的数学公式1表示：

[数学公式1]

d<λ4|μϵ|]]>

其中，λ是空气中电磁波波长，是吸收层中电磁波波长。

表示从空气入射到吸收层的电磁波所必需的厚度（d）从而显示出入射电磁波传播到背衬层然后反射到空气和吸收层之间的边界期间π/2的相位差。

当电磁波在空气和吸收层之间的边界处传递或者反射时，由于复介电常数中实部（ε'）和虚部（ε)之间以及复导磁系数中实部（μ'）和虚部（μ）之间的组合，出现附加相位差（θ）。

该相位差（θ）使Dallenbach吸收器的匹配厚度（d）小于

图3是常规Salisbury屏式吸收器的示意性截面图。

参照图3，Salisbury屏式吸收器包括支撑层和电阻板，所述支撑层由显示出极小电磁波损耗的介电质制成，例如发泡芯材或者玻璃纤维增强复合材料，所述电阻板带有377Ω/sq的薄层电阻，厚度范围在几微米到几十微米之间。

与Dallenbach层式吸收器相比，Salisbury屏式吸收器在结构上更简单并且更易制造。

Salbury屏式吸收器的匹配厚度（d）可由介电质介电常数（ε）进行说明，并且可由下面的数学公式2表示：

[数学公式2]