[发明专利]一种新型碳纤维风力发电机及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于风力发电领域，特别适合为电信基站、活动营房、路灯照明等常规电力难以抵达的场合提供电力供应的新型碳纤维风力发电机及其制备方法。

背景技术

风力发电是目前广为各国青睐的绿色能源。

目前风力发电机的种类很多，其主要结构为水平轴形式，叶片与电机轴垂直安装，叶片材质为玻璃纤维增强树脂基复合材料。

该类风力发电机的功率一般较大，多安装在风力强大的风口上或山顶上，固定发电。当风力较小时，叶片转动困难，发电效率极低，因其叶片材质为玻璃纤维复合材料，长期户外使用后，易于老化失效。

目前，我国多处边疆地区，野外活动营地，通讯基塔，高速公路照明等，常规电力很难送达，电力难以供应，并且诸多地区风力不大，无法驱动大功率风力发电机。

碳纤维本身为含炭量93%以上的纤维材料，具有高强度，高模量，耐高温，重量轻，耐腐蚀等诸多优异性能，碳纤维复合材料在户外使用寿命可达100年，特备适合制备风力发电机叶片。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种新型碳纤维风力发电机及其制备方法，它结构紧凑，安装方便，重量轻。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型碳纤维风力发电机，它包括支架，在支架上部安装盘式永磁发电机，盘式永磁发电机的主轴与地面垂直，为单盘或多盘组合；盘式永磁发电机主轴通过中心安装套筒与水平的支撑臂连接，支撑臂通过连接器与叶片垂直连接，叶片与支撑臂间的夹角可调，所述支撑臂和叶片为纤维增强树脂基复合材料；在支撑臂下部与支架顶部设有相配合的磁悬浮叶片支撑装置；支架底部设有风力发电机安装套筒。

所述磁悬浮叶片支撑装置为设置在支撑臂下部与支架顶部相应位置的极性相同的环状上永磁体和下永磁体。

本发明叶片芯部为纤维增强树脂基复合材料制成，所用树脂为环氧、酚醛或有机硅等热固性树脂，确保叶片具有高强刚性。

本发明叶片表层为纤维编织体增强热塑性树脂复合材料，所用树脂为乙烯基树脂、尼龙、聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚氨酯树脂、PPS树脂、PEEK树脂等热塑性树脂，确保叶片具有高强韧性。

所述增强纤维是碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维的其中一种、两种或多种纤维的组合体。

一种新型碳纤维风力发电机的制备方法，它的步骤为：

1）将纤维浸渍树脂后，制备宽度为150mm-300mm的连续纤维增强树脂复合材料板材，板材芯部为单向连续纤维增强树热固性树脂，板材表层为连续编织纤维增强热塑性树脂，将板材裁剪为每段长度800mm-1000mm的3-7块，作为风力发电机叶片备用；

2）将纤维浸渍热固性树脂后，制备内径40mm-60mm，外径80mm-120mm的纤维复合材料管材，将管材截成150mm-200mm长度一个，作为中心安装套筒备用；

3）将纤维浸渍树脂后，制备宽度50mm-75mm的连续纤维增强树脂复合材料板材，板材芯部为单向连续纤维增强树热固性树脂，板材表层为连续编织纤维增强热塑性树脂，将板材裁剪为每段长度500mm-1200mm的3-7块，作为支撑臂备用；

4）将制备好的叶片、连接器、支撑臂、上环状永磁体和中心安装套筒利用机械和胶结组合工艺装配在一起，制得叶片总成；

5）利用焊接工艺加工制造支架，将盘式永磁发电机和下环状永磁体安装固定在支架上，再将叶片总成安装固定在盘式永磁发电机的主轴上，风力发电机制造完毕。

更进一步的本发明的制备方法，它的步骤为：

1）将多束碳纤维浸渍酚醛树脂后，利用拉挤工艺制备宽度为150mm的连续碳纤维复合材料板材，将板材裁剪为每段长度800mm的3块，每块板两侧面利用碳纤维编织布与尼龙66混合热压成型，作为风力发电机叶片备用；

2）将多束碳纤维浸渍酚醛树脂后，利用拉挤工艺制备内径40mm，外径80mm的碳纤维复合材料管材，将管材截成150mm长度一个，作为中心安装套筒备用；

3）将多束碳纤维浸渍酚醛树脂后，利用拉挤工艺制备宽度50mm的连续碳纤维复合材料板材，将板材裁剪为每段长度500mm的3块，每块板两侧面利用碳纤维编织布与尼龙66混合热压成型，作为叶片支撑臂备用；

4）将叶片、连接器、支撑臂、上环状永磁体和中心安装套筒利用机械和胶结组合工艺装配在一起，制得叶片总成；