一种新型可折叠叶片的制作方法

1.本发明涉及水平轴风力发电机，特别是大功率水平轴风力发电机叶片，具体为一种新型可折叠叶片。


背景技术：

2.风电作为一种优质的可再生能源已经得到大力的发展。目前风电装备存在往单机大功率发展的趋势，这会导致叶片长度的不断增长。对于目前传统玻纤复合材料，密度大，自身重量也不断增加。而玻纤的模量小，当叶片的长度增加到一定程度，因为刚性不足发生扰动，扰动的叶片在旋转的过程中就会发生晃动，因此不仅会对轴承、电机产生损伤，严重的话，叶片还会扫塔，造成严重事故。因此亟需设计一种在风速过大停机时可有效减小叶片长度的折叠叶片。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供一种可有效使叶片的长度变短、减少易损坏的叶尖部分载荷，可保证迎风的气动性能和结构安全的新型可折叠叶片。
4.本发明是通过以下技术方案来实现的：一种新型可折叠叶片，包括叶片本体、折叠结构、锁紧结构、折叠面积补偿结构，所述叶片本体分为压力面和吸力面，所述叶片本体为三段式结构，每两段相邻的叶片之间连接有所述折叠结构，每相邻两段叶片相对应的端面设置有所述锁紧结构，且所述锁紧结构位于靠近所述压力面的一侧，所述折叠面积补偿结构设置在所述吸力面上，所述折叠结构用于驱动所述叶片本体折叠或展开，所述叶片本体展开时，三段叶片构成一字型状，且每相邻两段所述叶片相对应的端面相互紧贴，并通过所述锁紧结构锁紧，所述叶片本体折叠时，三段叶片中位于两端的两段叶片分别向靠近位于中间的叶片的吸力面的方向折叠，构成类u型状，并通过所述折叠面积补偿结构防止相邻两段叶片的吸力面之间发生碰撞。
5.进一步地：所述叶片本体包括壳体、支撑梁，所述壳体为中空结构，所述支撑梁设置有三根，三根所述支撑梁固定在所述壳体内，且三根所述支撑梁相互平行间隔分布，所述壳体的正面为所述压力面，所述壳体的背面为所述吸力面。
6.进一步地：所述叶片本体的三段式结构包括前段叶片、中段叶片、后段叶片，所述叶片本体折叠后，所述前段叶片和所述中段叶片之间的夹角为90
°
，所述后段叶片和所述中段叶片的之间的夹角为90
°
。
7.进一步地：所述折叠结构包括三角支架、液压杆、液压缸，所述前段叶片和所述中段叶片之间的位置及所述中段叶片和所述后段叶片之间的位置分别对应有所述三角支架，每个所述三角支架的每个角各活动套装有一根支撑轴，所述支撑轴固定在两个所述支撑梁之间，所述三角支架的其中两个角分别铰接有所述液压杆，所述液压杆设置在所述液压缸上，所述液压缸的壳体铰接在支撑板上，所述支撑板固定在所述支撑梁上。
8.进一步地：所述三角支架呈等边三角形结构。
9.进一步地：所述锁紧结构包括锁紧块、驱动组件、锁紧销，所述中段叶片的两端面各分布有所述锁紧块，且所述锁紧块固定在所述支撑梁上，所述锁紧块上开设有锁紧孔，所述锁紧孔和所述锁紧销相适配，所述前段叶片靠近所述中段叶片的端面上及所述后段叶片靠近所述中段叶片的端面上各分布有所述驱动组件，且所述驱动组件固定在所述支撑梁上，并位于靠近所述压力面的一侧，所述驱动组件和所述锁紧销连接，所述支撑梁的端壁上开设有限位槽，所述限位槽和所述锁紧销相对应，所述限位槽和所述锁紧块相适配。
10.进一步地：所述驱动组件包括锁紧电机、丝杆，所述锁紧电机的输出轴和所述丝杆连接，所述丝杆和所述锁紧销通过螺纹副连接，所述丝杆和所述锁紧销的外周套有外壳。
11.进一步地：所述折叠面积补偿结构包括活动板、驱动杆组、距离传感器发射器、距离传感器接收器，所述前段叶片的吸力面上设置有第一避让缺口，且所述第一避让缺口位于靠近所述中段叶片的一端，所述后段叶片的吸力面上设置有第二避让缺口，且所述第二避让缺口位于靠近所述中段叶片的一端，所述中段叶片一端的吸力面上设置有第三避让缺口，所述中段叶片另一端的吸力面上设置有第四避让缺口，所述第一避让槽缺口和所述第三避让缺口构成避让槽a，所述第二避让缺口和所述第四避让缺口构成避让槽b，所述避让槽a和所述避让槽b上分别布置有所述活动板，所述驱动杆组分别与所述活动板内壁和所述支撑梁铰接，所述前段叶片的所述吸力面和所述后段叶片的所述吸力面上分别设置有所述距离传感器发射器，所述活动板上设置有两个所述距离传感器接收器，所述距离传感器发射器和所述距离传感器接收器一一对应。
12.进一步地：所述驱动杆组共设置三组，三组所述驱动杆组相互平行间隔分布。
13.进一步地：每组所述驱动杆组包括伺服电机、两根连杆、铰接臂，两根所述连杆相互平行分布，每根所述连杆的一端通过所述铰接臂和所述活动板的内壁连接，每根所述连杆的另一端和所述支撑梁铰接，所述伺服电机设置在所述支撑梁上，其中一根所述连杆靠近所述支撑梁的一端和所述伺服电机的输出轴连接。
14.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
15.1.通过将叶片本体设置成三段式结构，在每两段相邻的叶片之间连接折叠结构，每相邻两段叶片相对应的端面设置锁紧结构，在风速过大，需要停机时，先控制锁紧结构解锁，使相邻两段叶片之间解锁，再控制折叠结构驱动三段叶片中位于两端的两段叶片分别向靠近位于中间的叶片的吸力面的方向折叠，使叶片本体的三段叶片构成类u型状，从而使叶片本体的长度变短，从而减少易损坏的叶尖部分的载荷，保障风机结构的安全，在折叠时，通过折叠面积补偿结构防止相邻两段叶片之间的夹角处发生碰撞，避免叶片本体碰撞损坏，减小折叠过程中的磕碰，提高使用寿命。
16.2.通过将活动板设置在吸力面，可使叶片本体的压力面外形结构完整，保证迎风的气动性能，当叶片本体呈展开状态时，通过锁紧结构将相邻两段叶片相互紧贴锁紧，保证结构安全。
附图说明
17.图1为本发明折叠状态的结构示意图一；
18.图2为图1的a处放大图；
19.图3为本发明折叠状态的结构示意图二；
20.图4为本发明折叠状态的结构示意图二；
21.图5为本发明展开状态的结构示意图；
22.图6为图5中b处的放大图；
23.图7为本发明展开状态的结构分解示意图；
24.图8为本发明展开状态(去掉活动板)的结构分解示意图一；
25.图9为本发明展开状态(去掉活动板)的结构分解示意图二；
26.图10为本发明锁紧结构的结构示意图；
27.图11为本发明锁紧结构的结构分解示意图；
28.图12本发明展开状态的结构简图；
29.图13为本发明折叠状态的结构简图。
30.附图标记说明：1-叶片本体，2-折叠结构，3-锁紧结构，4-折叠面积补偿结构，5-压力面，6-吸力面，7-壳体，8-支撑梁，9-前段叶片，10-中段叶片，11-后段叶片，12-三角支架，13-液压杆，14-液压缸，15-支撑轴，16-支撑板，17-锁紧块，18-驱动组件，19-锁紧销，20-锁紧孔，21-限位槽，22-锁紧电机，23-丝杆，24-外壳，25-活动板，26-第一避让缺口，27-第三避让缺口，28-避让槽a，29-连杆，30-铰接臂。
具体实施方式
31.图1至图13为本发明提供的一种新型可折叠叶片的实施例结构示意图，包括叶片本体1、折叠结构2、锁紧结构3、折叠面积补偿结构4，叶片本体1分为压力面5和吸力面6，叶片本体1为三段式结构，每两段相邻的叶片之间连接有折叠结构2，每相邻两段叶片相对应的端面设置有锁紧结构3，且锁紧结构3位于靠近压力面5的一侧，折叠面积补偿结构4设置在吸力面6上，折叠结构2用于驱动叶片本体1折叠或展开，叶片本体1展开时，三段叶片构成一字型状，且每相邻两段叶片相对应的端面相互紧贴，并通过锁紧结构3锁紧，叶片本体1折叠时，三段叶片中位于两端的两段叶片分别向靠近位于中间的叶片的吸力面6的方向折叠，构成类u型状，并通过折叠面积补偿结构4防止相邻两段叶片的吸力面6之间发生碰撞。
32.叶片本体1包括壳体7、支撑梁8，壳体7为中空结构，支撑梁8设置有三根，三根支撑梁8固定在壳体7内，且三根支撑梁8相互平行间隔分布，壳体7的正面为压力面5，壳体7的背面为吸力面6。
33.叶片本体1的三段式结构包括前段叶片9、中段叶片10、后段叶片11，叶片本体1折叠后，前段叶片9和中段叶片10之间的夹角为90
°
，后段叶片11和中段叶片10的之间的夹角为90
°
。
34.在风速过大，需要停机时，控制锁紧结构3解锁，使前段叶片9和中段叶片10之间解锁，中段叶片10和后段叶片11之间解锁，然后折叠结构2驱动前段叶片9向靠近中段叶片10的吸力面6方向折叠、驱动后段叶片11向靠近中段叶片10的吸力面6方向折叠，使前段叶片9、中段叶片10、后段叶片11构成类u型状，且使前段叶片9和中段叶片10之间的夹角为90
°
、中段叶片10和后段叶片11之间的夹角为90
°
，折叠的过程中，通过折叠面积补偿结构4防止前段叶片9和中段叶片10间的吸力面6以及中段叶片10和后段叶片11间的吸力面6发生碰撞，从而实现使叶片本体1折叠起来，便于减小叶片本体1的长度，从而减少易损坏的叶尖部分的载荷，保障风机结构的安全。
35.参照图7和图8，折叠结构2包括三角支架12、液压杆13、液压缸14，前段叶片9和中段叶片10之间的位置及中段叶片10和后段叶片11之间的位置分别对应有三角支架12，每个三角支架12的每个角各活动套装有一根支撑轴15，支撑轴15固定在两个支撑梁8之间，三角支架12的其中两个角分别铰接有液压杆13，液压杆13设置在液压缸14上，液压缸14的壳体7铰接在支撑板16上，支撑板16固定在支撑梁8上。
36.三角支架12呈等边三角形结构。
37.折叠结构2驱动前段叶片9、后段叶片11进行折叠时，通过液压缸14驱动液压杆13运动，两根液压杆13推动三角支架12的两个角，使前段叶片9、后段叶片11围绕着支撑轴15旋转，从而使前段叶片9往靠近中段叶片10的吸力面6的方向旋转90
°
、使后段叶片11往靠近中段叶片10吸力面6的方向旋转90
°
，实现使前段叶片9、中段叶片10、后段叶片11构成类u型状(如图13所示)，从而减少叶片本体1的长度。
38.折叠结构2驱动前段叶片9、后段叶片11进行展开时，液压缸14驱动液压杆13运动，两根液压杆13推动三角支架12的两个角，使前段叶片9、后段叶片11围绕着支撑轴15旋转，从而使前段叶片9往远离中段叶片10的吸力面6的方向旋转90
°
、使后段叶片11往远离中段叶片10吸力面6的方向旋转90
°
，实现使前段叶片9、中段叶片10、后段叶片11构成一字型状(如图12所示)，从而使叶片本体1展开。
39.参照图2、图3、图6、图10和图11，锁紧结构3包括锁紧块17、驱动组件18、锁紧销19，中段叶片10的两端面各分布有锁紧块17，且锁紧块17固定在支撑梁8上，锁紧块17上开设有锁紧孔20，锁紧孔20和锁紧销19相适配，前段叶片9靠近中段叶片10的端面上及后段叶片11靠近中段叶片10的端面上各分布有驱动组件18，且驱动组件18固定在支撑梁8上，并位于靠近压力面5的一侧，驱动组件18和锁紧销19连接，支撑梁8的端壁上开设有限位槽21，限位槽21和锁紧销19相对应，限位槽21和锁紧块17相适配。
40.驱动组件18包括锁紧电机22、丝杆23，锁紧电机22的输出轴和丝杆23连接，丝杆23和锁紧销19通过螺纹副连接，丝杆23和锁紧销19的外周套有外壳24。
41.在叶片本体1进行折叠前，控制锁紧电机22驱动丝杆23转动，丝杆23转动驱动锁紧销19沿丝杆23上升，从而使锁紧销19从锁紧孔20中拔出，实现使前段叶片9和中段叶片10之间解锁、后段叶片11和中段叶片10之间解锁；在叶片本体1展开后，锁紧块17插入限位槽21内，并使锁紧块17上的锁紧孔20和锁紧销19相对应，然后控制锁紧电机22驱动丝杆23转动，丝杆23转动驱动锁紧销19沿丝杆23下降，从而使锁紧销19插入锁紧块17的锁紧孔20中，实现使前段叶片9和中段叶片10之间相互锁紧、后段叶片11和中段叶片10之间相互锁紧。
42.折叠面积补偿结构4包括活动板25、驱动杆组、距离传感器发射器、距离传感器接收器，前段叶片9的吸力面6上设置有第一避让缺口26，且第一避让缺口26位于靠近中段叶片10的一端，后段叶片11的吸力面6上设置有第二避让缺口，且第二避让缺口位于靠近中段叶片10的一端，中段叶片10一端的吸力面6上设置有第三避让缺口27，中段叶片10另一端的吸力面6上设置有第四避让缺口，第一避让槽缺口和第三避让缺口27构成避让槽a28，第二避让缺口和第四避让缺口构成避让槽b，避让槽a28和避让槽b上分别布置有活动板25，驱动杆组分别与活动板25内壁和支撑梁8铰接，前段叶片9的吸力面6和后段叶片11的吸力面6上分别设置有距离传感器发射器，活动板25上设置有两个距离传感器接收器，距离传感器发射器和距离传感器接收器一一对应。
43.第一避让缺口26和第二避让缺口的结构相同，第三避让缺口27和第三避让缺口27结构相同，避让槽a28和避让槽b的结构相同。
44.驱动杆组共设置三组，三组驱动杆组相互平行间隔分布。
45.每组驱动杆组包括伺服电机、两根连杆29、铰接臂30，两根连杆29相互平行分布，每根连杆29的一端通过铰接臂30和活动板25的内壁连接，每根连杆29的另一端和支撑梁8铰接，伺服电机设置在支撑梁8上，其中一根连杆29靠近支撑梁8的一端和伺服电机的输出轴连接。
46.在叶片本体1折叠的过程中，控制伺服电机驱动连杆29逆时针转动，连杆29转动驱动避让槽a28和避让槽b上的活动板25上升，同时避让槽a28上的活动板25往远离中断叶片的方向移动，从而使活动板25从避让槽a28上升起，同时使部分活动板25和避让槽a28的位置错开(如图4所示)，从而避免前段叶片9和中段叶片10的夹角处因重叠发生碰撞，同理，避让槽b上的活动板25往远离中段叶片10的方向移动，从而使活动板25从避让槽b上升起，同时使部分活动板25和避让槽b的位置错开，从而避免后段叶片11和中段叶片10的夹角处因重叠发生碰撞，在活动板25上升并同时往远离中段叶片10的方向移动的过程中，设置在前段叶片9上的距离传感器接收器向活动板25上与其对应的距离传感器接收器发送信号，当距离传感器发射器和距离传感器接收器所测得的距离达到预先设定的距离，则判定前段叶片9已折叠至预设的角度位置，同时，设置在后段叶片11上的距离传感器接收器向活动板25上与其对应的距离传感器接收器发送信号，当距离传感器发射器和距离传感器接收器所测得的距离达到预先设定的距离，则判定后段叶片11已折叠至预设的角度位置。
47.在叶片本体1展开的过程中，控制伺服电机驱动连杆29顺时针转动，连杆29转动驱动活动板25下降，同时使活动板25往靠近中断叶片的方向移动，使避让槽a28上方的活动板25覆盖在避让槽a28上、使避让槽b上的活动板25覆盖在避让槽b上，从而使活动板25复位(如图5所示)。
48.上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

技术特征：
1.一种新型可折叠叶片，其特征在于：包括叶片本体、折叠结构、锁紧结构、折叠面积补偿结构，所述叶片本体分为压力面和吸力面，所述叶片本体为三段式结构，每两段相邻的叶片之间连接有所述折叠结构，每相邻两段叶片相对应的端面设置有所述锁紧结构，且所述锁紧结构位于靠近所述压力面的一侧，所述折叠面积补偿结构设置在所述吸力面上，所述折叠结构用于驱动所述叶片本体折叠或展开，所述叶片本体展开时，三段叶片构成一字型状，且每相邻两段所述叶片相对应的端面相互紧贴，并通过所述锁紧结构锁紧，所述叶片本体折叠时，三段叶片中位于两端的两段叶片分别向靠近位于中间的叶片的吸力面的方向折叠，构成类u型状，并通过所述折叠面积补偿结构防止相邻两段叶片的吸力面之间发生碰撞。2.根据权利要求1所述一种新型可折叠叶片，其特征在于：所述叶片本体包括壳体、支撑梁，所述壳体为中空结构，所述支撑梁设置有三根，三根所述支撑梁固定在所述壳体内，且三根所述支撑梁相互平行间隔分布，所述壳体的正面为所述压力面，所述壳体的背面为所述吸力面。3.根据权利要求2所述一种新型可折叠叶片，其特征在于：所述叶片本体的三段式结构包括前段叶片、中段叶片、后段叶片，所述叶片本体折叠后，所述前段叶片和所述中段叶片之间的夹角为90
°
，所述后段叶片和所述中段叶片的之间的夹角为90
°
。4.根据权利要求3所述一种新型可折叠叶片，其特征在于：所述折叠结构包括三角支架、液压杆、液压缸，所述前段叶片和所述中段叶片之间的位置及所述中段叶片和所述后段叶片之间的位置分别对应有所述三角支架，每个所述三角支架的每个角各活动套装有一根支撑轴，所述支撑轴固定在两个所述支撑梁之间，所述三角支架的其中两个角分别铰接有所述液压杆，所述液压杆设置在所述液压缸上，所述液压缸的壳体铰接在支撑板上，所述支撑板固定在所述支撑梁上。5.根据权利要求4所述一种新型可折叠叶片，其特征在于：所述三角支架呈等边三角形结构。6.根据权利要求4所述一种新型可折叠叶片，其特征在于：所述锁紧结构包括锁紧块、驱动组件、锁紧销，所述中段叶片的两端面各分布有所述锁紧块，且所述锁紧块固定在所述支撑梁上，所述锁紧块上开设有锁紧孔，所述锁紧孔和所述锁紧销相适配，所述前段叶片靠近所述中段叶片的端面上及所述后段叶片靠近所述中段叶片的端面上各分布有所述驱动组件，且所述驱动组件固定在所述支撑梁上，并位于靠近所述压力面的一侧，所述驱动组件和所述锁紧销连接，所述支撑梁的端壁上开设有限位槽，所述限位槽和所述锁紧销相对应，所述限位槽和所述锁紧块相适配。7.根据权利要求6所述一种新型可折叠叶片，其特征在于：所述驱动组件包括锁紧电机、丝杆，所述锁紧电机的输出轴和所述丝杆连接，所述丝杆和所述锁紧销通过螺纹副连接，所述丝杆和所述锁紧销的外周套有外壳。8.根据权利要求7所述一种新型可折叠叶片，其特征在于：所述折叠面积补偿结构包括活动板、驱动杆组、距离传感器发射器、距离传感器接收器，所述前段叶片的吸力面上设置有第一避让缺口，且所述第一避让缺口位于靠近所述中段叶片的一端，所述后段叶片的吸力面上设置有第二避让缺口，且所述第二避让缺口位于靠近所述中段叶片的一端，所述中段叶片一端的吸力面上设置有第三避让缺口，所述中段叶片另一端的吸力面上设置有第四
避让缺口，所述第一避让槽缺口和所述第三避让缺口构成避让槽a，所述第二避让缺口和所述第四避让缺口构成避让槽b，所述避让槽a和所述避让槽b上分别布置有所述活动板，所述驱动杆组分别与所述活动板内壁和所述支撑梁铰接，所述前段叶片的所述吸力面和所述后段叶片的所述吸力面上分别设置有所述距离传感器发射器，所述活动板上设置有两个所述距离传感器接收器，所述距离传感器发射器和所述距离传感器接收器一一对应。9.根据权利要求8所述一种新型可折叠叶片，其特征在于：所述驱动杆组共设置三组，三组所述驱动杆组相互平行间隔分布。10.根据权利要求9所述一种新型可折叠叶片，其特征在于：每组所述驱动杆组包括伺服电机、两根连杆、铰接臂，两根所述连杆相互平行分布，每根所述连杆的一端通过所述铰接臂和所述活动板的内壁连接，每根所述连杆的另一端和所述支撑梁铰接，所述伺服电机设置在所述支撑梁上，其中一根所述连杆靠近所述支撑梁的一端和所述伺服电机的输出轴连接。

技术总结
本发明公开了一种新型可折叠叶片，包括叶片本体，叶片本体分为压力面和吸力面，叶片本体为三段式结构，每两段相邻的叶片之间连接有折叠结构，每相邻两段叶片相对应的端面设置有锁紧结构，折叠面积补偿结构设置在吸力面上，折叠结构用于驱动叶片本体折叠或展开，叶片本体展开时，三段叶片构成一字型状，且每相邻两段叶片相对应的端面相互紧贴，并通过锁紧结构锁紧，叶片本体折叠时，三段叶片中位于两端的两段叶片分别向靠近位于中间的叶片的吸力面的方向折叠，构成类U型状，并通过折叠面积补偿结构防止相邻两段叶片的吸力面之间发生碰撞。本发明可有效使叶片的长度变短、减少易损坏的叶尖部分载荷，可保证迎风的气动性能和结构安全。全。全。


技术研发人员：周舒旎 郝玉恒 倪远翔 王叶 董晔弘 王伟龙 高尔杰 刘智 豆兴杰
受保护的技术使用者：广东海装海上风电研究中心有限公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/7/4