风力发电机及其组合叶片的制作方法与工艺

本实用新型涉及风力发电机制造技术，具体涉及一种风力发电机及其组合叶片。

背景技术：
随着传统石化能源的日益枯竭及环保的日渐严苛，风力发电成为了能源来源的重要途径之一。风力发电机是风力发电的主要设备，它通常包括塔筒、机舱(也称塔头)及叶片三个重要部分，机舱设置于塔筒顶部，机舱内设置有传动部件、发电机及控制元件等部件，叶片与传动部件连接，传动部件与发电机的输入轴连接；作业时，风力驱使叶片转动，传动部件将叶片输入的旋转运动进行增速降扭后传递给发电机，发电机将动能转化为电能并通过电路输出至电网。为了提高发电效率，单台风力发电机的功率越来越高，对应的，为了能够捕获足够的风能来驱动发电机，叶片的长度和重量也越来越大；比如5兆瓦的风力发电机，其叶片长度超过50米；在风力发电机的生产及安装过程中，不可避免需要将叶片转移至不同场地；然而，迄今为止，大型风力发电机的生产和安装过程中，叶片的运输仍然是艰难并风险巨大的一个环节。另外，制造叶片需要特制的模具，而制造出大尺寸、高精度的模具，成本比较大，导致大型风力发电机的生产成本过高。

技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型提出一种新结构的组合叶片，与现有技术相比，该组合叶片制造和运输难度更低，可以有效降低风力发电机的生产成本和运输成本。在此基础上，本实用新型还提出一种具有该组合叶片的风力发电机。作为第一方面，本实用新型提出一种组合叶片，它包括中心骨架和多个蒙皮，所述中心骨架包括主梁和多个间隔设置的肋环，所述主梁穿过肋环的中心孔并与肋环固定连接；所述肋环的形状与组合叶片的截面形状匹配，所述多个蒙皮固定在所述中心骨架的表面，进而围成组合叶片的外形轮廓。优选地，所述中心骨架还包括桁条，所述桁条的延伸方向与主梁的延伸方向一致，所述桁条与肋环固定连接。优选地，所述中心骨架包括多个骨架分段，所述多个骨架分段依次序固定连接。优选地，相邻所述骨架分段之间通过第一螺栓连接，所述第一螺栓的中心轴线处于竖直平面内。优选地，相邻所述骨架分段之间通过多根销轴连接，所述销轴的中心轴线处于竖直平面内，多根所述销轴相互平行。优选地，所述肋环的外周壁上开设有与桁条配合的凹槽，所述桁条插入肋环的凹槽内。优选地，所述主梁包括两根平行设置的工字梁，两根所述工字梁间隔预定距离并相对固定。优选地，所述主梁由钢材制成，和/或，所述蒙皮由复合材料制成。优选地，所述主梁的高度沿延伸方向递减。作为第二方面，本实用新型提出一种风力发电机，它包括塔筒、机舱及上述任意一项的组合叶片，所述机舱设置于塔筒顶端，所述叶片活动设置于机舱上。本实用新型提出的组合叶片包括中心骨架和多个蒙皮，中心骨架包括主梁和多个间隔设置的肋环，主梁穿过肋环的中心孔并与肋环固定连接；肋环的形状与组合叶片的截面形状匹配，蒙皮固定在中心骨架的表面，进而围成组合叶片的外形轮廓。与现有技术相比，该组合叶片具有以下优点：在制造过程中，主梁、肋环、蒙皮可以分开制造，降低了对模具的要求，并且，在运输过程中，组合叶片可以拆分成多个部分进行独立运输。因此，通过采用该结构的组合叶片，可以降低风力发电机的制造成本和运输成本。附图说明构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：图1为本实用新型具体实施例提供的中心骨架的结构示意图；图2为本实用新型具体实施例提供的组合叶片的结构示意图；图3为图1所示中心骨架的局部放大图；图4为本实用新型具体实施例提供的组合叶片的局部放大图。附图标记说明：1—中心骨架2—蒙皮11—第一骨架分段12—第二骨架分段13—销轴14—主梁15—肋环具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图1至4对本实用新型的具体实施例进行详细说明。本实用新型具体实施例提供的组合叶片包括中心骨架1和蒙皮2，如图1和图3所示，中心骨架1包括主梁14和肋环15，多个肋环15间隔固定在主梁14上，主梁14穿过肋环15的中心孔，如图2所示，蒙皮2覆盖在中心骨架1的表面，蒙皮2相对肋环15及主梁14固定，蒙皮2的受力由肋环15传递至主梁14；肋环15的形状与叶片的截面形状相匹配，进而保证肋环15给予蒙皮2充分的支撑。由于组合叶片的长度较长，为了进一步方便制造和运输，中心骨架1可以划分为多个骨架分段；具体地，中心骨架1包括第一骨架分段11、第二骨架分段12、第三骨架分段(图中未示出)等按次序连接的多个骨架分段，如图3所示，相邻骨架分段之间通过多个销轴13或螺栓连接；在风力发电机工作过程中，组合叶片经常围绕水平轴转动，骨架分段之间的连接部位需要承受较大的作用力，通过将轴线或螺栓的中心轴线布置在竖直平面内，可以降低对连接强度的要求。在优选的实施例中，主梁14包括两根平行布置的工字梁，工字梁由工字钢制成，两根工字梁间隔预定距离并相互固定，从叶片的起始端(俗称叶根)至尾端(俗称叶尖)(正视图1，中心骨架1的右端为起始端，左端为尾端)，工字梁的高度逐步减小。需要检修时，工作人员可以从两根工字梁之间进入到叶片内部。在优选的实施例中，为了增大中心骨架1的强度，并方便蒙皮2的固定，在中心骨架1上还设置有桁条，多根桁条围绕主梁14布置，桁条的延伸方向与主梁14一致，桁条固定在肋环15上；桁条上设置有螺纹孔，蒙皮2通过螺栓与桁条固定连接。为了方便桁条的安装及固定，在肋环15的外周壁上设置有凹槽，装配时，桁条插入凹槽内。在上述实施例中，蒙皮2可以由薄钢板制成，当然，为了减轻组合叶片的重量，也可以采用较为轻质的复合材料制成。与现有技术相比，该组合叶片具有以下优点：在制造过程中，主梁、肋环、蒙皮可以分开制造，由于它们的尺寸较小，降低了对模具的要求，另外，通过将中心骨架分成多个骨架分段，进一步降低了制造难度；在运输过程中，组合叶片可以拆分成多个部分进行独立运输；将不适合装配后运输的零部件，可以先运输至目标地点(比如风力发电场)后再进行装配。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。