风电机组及其复合型拉挤板主梁结构的叶片的制作方法

本技术涉及风电叶片设计，更具体地说，涉及一种复合型拉挤板主梁结构的叶片。此外，还涉及一种包括上述复合型拉挤板主梁结构的叶片的风电机组。

背景技术：

1、相关技术中，在风电叶片设计中，主梁是叶片设计的重点。主梁是承受叶片弯矩的主要部件，为减少整个叶片的载荷及制造成本，优质的主梁应具有质量轻、承载力大等特点。

2、目前，由于玻璃纤维成本低、强度高，被广泛应用于风电叶片中，玻璃纤维的发展较久，从灌注到拉挤，材料强度及模量都有所提高，但随着风力机容量不断增加，叶片尺寸有了巨大提升，风力发电的大型化对主梁材料提出了更高的要求，然而传统玻纤拉挤板材料性能已接近极限，很难有大的提升。

3、为满足大叶片对结构强度及刚度的要求，传统的解决方案为在叶片主梁上增加玻璃纤维拉挤板厚度或者采用碳板主梁，而这两种解决方案存在叶片重或成本高的问题。为达到成本与叶片强度的平衡，风力发电机叶片通常由玻璃纤维与树脂基底作为叶片外壳，然后分体制造，主梁位于叶片壳体的中间位置附近，主梁与腹板粘接后形成叶片的“骨架”，以支撑整个叶片。其中，压力面主梁与吸力面主梁通过腹板连接。玻璃纤维主梁结构采用灌注或者拉挤工艺进行制作。然而，随着叶片尺寸的不断增加，传统的拉挤或灌注玻璃纤维主梁结构强度及刚度不足，对于风电大型化叶片，传统玻璃纤维主梁材料的性能逐渐成为叶片设计的瓶颈。

4、综上所述，如何提高风电大型化叶片的结构强度及刚度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种复合型拉挤板主梁结构的叶片，可有效提高风电大型化叶片的结构强度及刚度。

2、本实用新型的另一目的是提供一种包括上述复合型拉挤板主梁结构的叶片的风电机组。

3、为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

4、一种复合型拉挤板主梁结构的叶片，包括：

5、迎风面主梁，其包括玻璃纤维拉挤板和碳纤维拉挤板，所述玻璃纤维拉挤板和所述碳纤维拉挤板叠放连接、以形成所述迎风面主梁，所述玻璃纤维拉挤板位于所述迎风面主梁的内侧，所述碳纤维拉挤板位于所述迎风面主梁的外侧；

6、背风面主梁；

7、腹板，其用于连接所述迎风面主梁和所述背风面主梁。

8、在一个实施例中，所述迎风面主梁的最厚位置包括7层拉挤板，7层所述拉挤板中包括1层所述碳纤维拉挤板和6层所述玻璃纤维拉挤板；或7层所述拉挤板中包括2层所述碳纤维拉挤板和5层所述玻璃纤维拉挤板；或7层所述拉挤板中包括3层所述碳纤维拉挤板和4层所述玻璃纤维拉挤板。

9、在一个实施例中，所述碳纤维拉挤板和所述玻璃纤维拉挤板之间通过双轴布和树脂连接。

10、在一个实施例中，所述碳纤维拉挤板铺设在所述迎风面主梁外侧的叶根到叶尖区域。

11、在一个实施例中，所述背风面主梁的最厚位置包括7层叠放连接的玻璃纤维拉挤板。

12、在一个实施例中，各所述玻璃纤维拉挤板之间通过双轴布和树脂连接。

13、在一个实施例中，所述玻璃纤维拉挤板和所述碳纤维拉挤板的宽度为70mm-80mm，所述玻璃纤维拉挤板和所述碳纤维拉挤板的厚度为3mm-7mm。

14、在一个实施例中，所述碳纤维拉挤板和所述玻璃纤维拉挤板均沿厚度方向设有倒角。

15、在一个实施例中，所述碳纤维拉挤板沿厚度方向的倒角为1∶140至1∶160；所述玻璃纤维拉挤板沿厚度方向的倒角为1∶90至1∶110。

16、一种风电机组，包括上述任一项所述的复合型拉挤板主梁结构的叶片。

17、在使用本实用新型所提供的复合型拉挤板主梁结构的叶片时，碳纤维拉挤板具有高强度、高模量的特性，相比玻璃纤维拉挤板，采用碳纤维拉挤板可使主梁强度性能有效提升，也即通过将碳纤维拉挤板铺设在迎风面主梁的外侧，能够使得叶片获得足够的强度和刚度。而且，考虑到玻璃纤维拉挤板具有较高的韧性和冲击吸收能力，通过将玻璃纤维拉挤板铺设到迎风面主梁的内侧，可有效提高叶片的韧性和抗冲击能力。

18、本装置通过碳纤维和玻璃纤维组合形成主梁结构的形式，将有助于减少叶片在恶劣环境下的破坏风险，提高叶片的可靠性和寿命，同时也能减小叶片在运行过程中的振动和变形，达到提高叶片稳定性、安全性以及减小叶片的能量损伤与噪音的效果。另外，本装置为碳纤维复合材料在风电叶片主梁上的使用形式提供了一种崭新的思路，拓宽了碳纤维复合材料在风力发电叶片上的使用前景。

19、综上所述，本实用新型所提供的复合型拉挤板主梁结构的叶片，可有效提高风电大型化叶片的结构强度及刚度。

20、此外，本实用新型还提供了一种包括上述复合型拉挤板主梁结构的叶片的风电机组。

技术特征：

1.一种复合型拉挤板主梁结构的叶片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的复合型拉挤板主梁结构的叶片，其特征在于，所述迎风面主梁(1)的最厚位置包括7层拉挤板，7层所述拉挤板中包括1层所述碳纤维拉挤板(4)和6层所述玻璃纤维拉挤板(3)；或7层所述拉挤板中包括2层所述碳纤维拉挤板(4)和5层所述玻璃纤维拉挤板(3)；或7层所述拉挤板中包括3层所述碳纤维拉挤板(4)和4层所述玻璃纤维拉挤板(3)。

3.根据权利要求2所述的复合型拉挤板主梁结构的叶片，其特征在于，所述碳纤维拉挤板(4)和所述玻璃纤维拉挤板(3)之间通过双轴布(5)和树脂连接。

4.根据权利要求2所述的复合型拉挤板主梁结构的叶片，其特征在于，所述碳纤维拉挤板(4)铺设在所述迎风面主梁(1)外侧的叶根到叶尖区域。

5.根据权利要求1至4任一项所述的复合型拉挤板主梁结构的叶片，其特征在于，所述背风面主梁(2)的最厚位置包括7层叠放连接的玻璃纤维拉挤板(3)。

6.根据权利要求5所述的复合型拉挤板主梁结构的叶片，其特征在于，各所述玻璃纤维拉挤板(3)之间通过双轴布(5)和树脂连接。

7.根据权利要求1至4任一项所述的复合型拉挤板主梁结构的叶片，其特征在于，所述玻璃纤维拉挤板(3)和所述碳纤维拉挤板(4)的宽度为70mm-80mm，所述玻璃纤维拉挤板(3)和所述碳纤维拉挤板(4)的厚度为3mm-7mm。

8.根据权利要求1至4任一项所述的复合型拉挤板主梁结构的叶片，其特征在于，所述碳纤维拉挤板(4)和所述玻璃纤维拉挤板(3)均沿厚度方向设有倒角(6)。

9.根据权利要求8所述的复合型拉挤板主梁结构的叶片，其特征在于，所述碳纤维拉挤板(4)沿厚度方向的倒角(6)为1∶140至1∶160；所述玻璃纤维拉挤板(3)沿厚度方向的倒角(6)为1∶90至1∶110。

10.一种风电机组，其特征在于，包括上述权利要求1至9任一项所述的复合型拉挤板主梁结构的叶片。

技术总结本技术公开了一种风电机组及其复合型拉挤板主梁结构的叶片，涉及风电叶片设计技术领域，复合型拉挤板主梁结构的叶片包括：迎风面主梁，其包括玻璃纤维拉挤板和碳纤维拉挤板，玻璃纤维拉挤板和碳纤维拉挤板叠放连接、以形成迎风面主梁，玻璃纤维拉挤板位于迎风面主梁的内侧，碳纤维拉挤板位于迎风面主梁的外侧；背风面主梁；腹板，其用于连接迎风面主梁和背风面主梁。本技术所提供的复合型拉挤板主梁结构的叶片，可有效提高风电大型化叶片的结构强度及刚度。技术研发人员：孔魁,陈强,张定好,田东,徐利强,周晓亮,石金杉,程明哲受保护的技术使用者：运达能源科技集团股份有限公司技术研发日：20231218技术公布日：2024/6/20