风电叶片和风力发电设备

1.本实用新型属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风电叶片和风力发电设备。


背景技术：

2.风力发电设备主要靠风力发电机叶片(简称风电叶片)捕获风能，风电叶片的长度直接影响风力发电机捕获风能的能力和风力发电机组的输出功率。为了提高风力发电机的输出功率，风电叶片越来越长，风电机组的叶轮直径也越来越大，这样会使得风电叶片表面来流风速不均，风电叶片承受非均匀气动载荷和疲劳载荷增大，导致风电叶片整体刚度不足，风电叶片承受的剪切力增大。
3.现有技术中风电叶片包括吸力面蒙皮、压力面蒙皮、主梁和腹板，吸力面蒙皮与压力面蒙皮粘连，主梁有两个，且均位于风电叶片的最大弦长处，即吸力面蒙皮与压力面蒙皮的最大距离位置处，两个主梁分别与吸力面蒙皮、压力面蒙皮粘连，腹板连接两个主梁。风电叶片具有前缘和后缘，在风电叶片随叶轮旋转过程中，前缘位于风电叶片旋转方向的前端，后缘位于风电叶片翼型旋转方向的后端，风电叶片前缘与后缘的布置方向为风电叶片的前后方向，风电叶片的前后方向与吸力面蒙皮、压力面蒙皮的布置方向垂直，还与风电叶片的长度方向垂直。为了提高超长风电叶片的整体刚度，提高超长风电叶片所能承受的剪切力，现有主要措施是增加风电叶片的主梁、腹板和蒙皮的厚度，从而提高超长风电叶片的抗弯刚度和剪切刚度。
4.但是超长风电叶片的主梁、腹板和蒙皮的厚度增加会导致整个风电叶片的材料用量大大增加，导致风电叶片的自重载荷和成本大幅度增大。可见，现有技术中存在超长风电叶片的刚度增加而风电叶片的自重和成本大幅度增大的技术问题。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是：针对现有超长风电叶片的刚度增加而风电叶片的自重和成本大幅度增大的技术问题，提供一种风电叶片和风力发电设备。
6.为解决上述技术问题，一方面，本实用新型实施例提供一种风电叶片，包括吸力面蒙皮、压力面蒙皮、第一框架和第二框架，所述吸力面蒙皮的两端与所述压力面蒙皮的两端连接以围成叶片内腔，所述风电叶片具有与所述吸力面蒙皮、所述压力面蒙皮的布置方向垂直的宽度方向，所述风电叶片的宽度方向与所述风电叶片的长度方向垂直；
7.所述第一框架与所述第二框架均位于所述叶片内腔中，所述第一框架和所述第二框架均连接在所述吸力面蒙皮与所述压力面蒙皮之间，所述第一框架位于所述风电叶片的最大弦长处，所述第一框架、所述第二框架在所述风电叶片的宽度方向上间隔布置；
8.在所述吸力面蒙皮与所述压力面蒙皮的布置方向上，所述第二框架的尺寸小于所述第一框架的尺寸。
9.可选地，所述风电叶片包括横向腹板，所述横向腹板至少与所述吸力面蒙皮和所述压力面蒙皮中的一个贴合并连接，所述横向腹板连接在所述第一框架与所述第二框架之
间。
10.可选地，所述横向腹板有两个，分别为吸力面横向腹板和压力面横向腹板，所述吸力面横向腹板与所述吸力面蒙皮贴合并连接，所述压力面横向腹板与所述压力面蒙皮贴合并连接。
11.可选地，所述吸力面横向腹板在所述风电叶片宽度方向上的两端分别与所述第一框架在所述风电叶片宽度方向上的一端和所述第二框架在所述风电叶片宽度方向上的一端连接；
12.所述压力面横向腹板在所述风电叶片宽度方向上的两端分别与所述第一框架在所述风电叶片宽度方向上的一端和所述第二框架在所述风电叶片宽度方向上的一端连接。
13.可选地，所述压力面蒙皮上设置有压力面腹板槽，所述压力面横向腹板位于所述压力面腹板槽内，所述压力面横向腹板与所述压力面腹板槽的槽底壁贴合并连接；
14.所述吸力面蒙皮上设置有吸力面腹板槽，所述吸力面横向腹板位于所述吸力面腹板槽内，所述吸力面横向腹板与所述吸力面腹板槽的槽底壁贴合并连接。
15.可选地，所述横向腹板在所述风电叶片的宽度方向上延伸，所述横向腹板在所述风电叶片的长度方向上间隔布置。
16.可选地，所述风电叶片的宽度方向上的两端分别为前缘端和后缘端，在所述风电叶片工作过程中，所述前缘端位于所述风电叶片旋转方向的前端，所述后缘端位于所述风电叶片旋转方向的后端，所述第二框架位于所述风电叶片的最大弦长处与所述后缘端之间。
17.可选地，所述第一框架包括第一压力面梁、第一吸力面梁和第一腹板，所述第一压力面梁与所述压力面蒙皮贴合并连接，所述第一吸力面梁与所述吸力面蒙皮贴合并连接，所述第一腹板连接在所述第一压力面梁与所述第一吸力面梁之间。
18.可选地，所述第一腹板有两个，两个所述第一腹板分别在所述风电叶片的宽度方向上间隔布置。
19.可选地，所述压力面蒙皮上设置有第一压力面梁槽，所述第一压力面梁位于所述第一压力面梁槽内，所述第一压力面梁与所述第一压力面梁槽的槽底壁贴合并连接；
20.所述吸力面蒙皮上设置有第一吸力面梁槽，所述第一吸力面梁位于所述第一吸力面梁槽内，所述第一吸力面梁与所述第一吸力面梁槽的槽底壁贴合并连接。
21.可选地，所述第二框架包括第二压力面梁、第二吸力面梁和第二腹板，所述第二压力面梁与所述压力面蒙皮贴合并连接，所述第二吸力面梁与所述吸力面蒙皮贴合并连接，所述第二腹板连接在所述第二压力面梁与所述第二吸力面梁之间。
22.可选地，所述第二腹板有两个，两个所述第二腹板分别在所述风电叶片的宽度方向上间隔布置。
23.可选地，所述压力面蒙皮上设置有第二压力面梁槽，所述第二压力面梁位于所述第二压力面梁槽内，所述第二压力面梁与所述第二压力面梁槽的槽底壁贴合并连接；
24.所述吸力面蒙皮上设置有第二吸力面梁槽，所述第二吸力面梁位于所述第二吸力面梁槽内，所述第二吸力面梁与所述第二吸力面梁槽的槽底壁贴合并连接。
25.根据本实用新型实施例的风电叶片中，在由吸力面蒙皮与压力面蒙皮围城的叶片内腔内设置第一框架和第二框架，使第一框架和第二框架均连接在压力面蒙皮与吸力面蒙
皮之间，使第一框架位于风电叶片的最大弦长处，并使第二框架与第一框架在风电叶片宽度方向上间隔布置，由于叶片的最大弦长位于吸力面蒙皮与压力面蒙皮最大距离位置处，所以第一框架在吸力面蒙皮与压力面蒙皮的布置方向上的尺寸大于第二框架在吸力面蒙皮与压力面蒙皮的布置方向上的尺寸。
26.这样，通过第一框架确保叶片在最大弦长处的刚度，通过在叶片内腔中设置在两个蒙皮布置方向上具有较小尺寸的第二框架，以在增加较少材料的同时，确保风电叶片在最大弦长处以外其他位置处的刚度，从而提高整个风电叶片的刚度，与现有技术中增加主梁、腹板和蒙皮的厚度以提高风电叶片刚度的方式相比，本实用新型能够在增加较少材料同时提高整个风电叶片的刚度，以在满足风电叶片刚度增加的同时，减少风电叶片材料和成本的增加量。
27.另一方面，本实用新型实施例提供一种风力发电设备，包括叶轮，所述叶轮包括轮毂和多个上述风电叶片，所述风电叶片长度方向的一端与所述轮毂连接。
附图说明
28.图1是本实用新型第一实施例提供的风电叶片其中一个角度的结构示意图；
29.图2是本实用新型第一实施例提供的风电叶片另一个角度的结构示意图；
30.图3是本实用新型第一实施例提供的风电叶片中隐藏吸力面蒙皮的结构示意图；
31.图4是本实用新型第一实施例提供的风电叶片在横向腹板位置处且垂直风电叶片长度方向平面内的截面结构示意图；
32.图5是本实用新型第一实施例提供的风电叶片在未设置横向腹板位置处且垂直风电叶片长度方向平面内的截面结构示意图。
33.说明书中的附图标记如下：
34.1、吸力面蒙皮；2、压力面蒙皮；3、前缘端；4、后缘端；5、最大弦长处；6、第一框架；61、第一吸力面梁；62、第一压力面梁；63、第一腹板；7、第二框架；71、第二吸力面梁；72、第二压力面梁；73、第二腹板；81、吸力面横向腹板；82、压力面横向腹板。
具体实施方式
35.为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
36.第一实施例
37.如图1至图5所示，本实用新型第一实施例提供的风电叶片为超长尺寸的风电叶片，该风电叶片包括叶片蒙皮、第一框架6和第二框架7，叶片蒙皮包括压力面蒙皮2和吸力面蒙皮1，吸力面蒙皮1的两端与压力面蒙皮2的两端连接以围成叶片内腔，风电叶片具有与吸力面蒙皮1、压力面蒙皮2布置方向垂直的宽度方向，风电叶片的宽度方向与风电叶片的长度方向垂直。第一框架6与第二框架7均位于叶片内腔，且第一框架6、第二框架7在风电叶片的宽度方向上间隔布置，第一框架6位于风电叶片的最大弦长处5，第一框架6和第二框架7均连接在吸力面蒙皮1与压力面蒙皮2之间。在压力面蒙皮2与吸力面蒙皮1的布置方向上，第二框架6的尺寸小于第一框架7的尺寸
38.这样能够通过设置在最大弦长处5的第一框架6支撑叶片蒙皮，分担叶片蒙皮受到的气动载荷和剪切载荷，有助于减小叶片蒙皮受到的载荷，有助于提高整个风电叶片在最大弦长处5的刚度。
39.通过在叶片内腔中设置的在吸力面蒙皮1和压力面蒙皮2的布置方向上具有较小尺寸的第二框架7，以分担风电叶片在第二框架7设置位置处受到的气动载荷和剪切载荷，确保风电叶片在第二框架7设置位置处的刚度，从而提高整个风电叶片的刚度。
40.与现有技术中增加主梁、腹板和蒙皮的厚度以提高风电叶片刚度的方式相比，由于第二框架7的材料使用量小于第一框架6的材料用量，即小于现有技术中主梁、腹板、蒙皮厚度增加所增加的材料用量，所以本实施例的技术方案能够在增加较少材料的同时，提高整个风电叶片的刚度，对于超长风电叶片来说，能够在满足超长风电叶片刚度增加的同时，减少超长风电叶片的材料和成本的增加量。
41.具体地，本实施例中，如图4和图5所示，风电叶片在其宽度方向上的两端分别为前缘端3和后缘端4，在风电叶片随风电叶轮转动的过程中，前缘端3位于风电叶片旋转方向的前端，后缘端4位于风电叶片旋转方向的后端，吸力面蒙皮1与压力面蒙皮2在风电叶片的前缘端3和后缘端4粘连，以围成叶片内腔。
42.风电叶片的最大弦长处5为在吸力面蒙皮1与压力面蒙皮2的布置方向上，吸力面蒙皮1与压力面蒙皮2之间距离最大的位置处。本实施例中，在风电叶片的宽度方向上，风电叶片最大弦长处5与风电叶片前缘端3之间的距离小于风电叶片最大弦长处5与风电叶片后缘端4之间的距离。将第二框架7设置在风电叶片的最大弦长处5与后缘端4之间，以在风电叶片的宽度方向上均匀第一框架6和第二框架7对叶片蒙皮的支撑，有助于减小风电叶片在宽度方向上各处的刚度差，进而提高风电叶片的整体刚度。
43.本实施例中，风电叶片的前缘端3在压力面蒙皮2与吸力面蒙皮1布置方向上的距离较大，并且风电叶片的前缘端3比较光滑，风电叶片的后缘端4在压力面蒙皮2与吸力面蒙皮1布置方向上的距离较小，并且后缘端4位置处比较扁平，将第二框架7设置在靠近后缘端4的位置处，能够大幅度减小第二框架7在压力面蒙皮2与吸力面蒙皮1布置方向上的尺寸，能够在满足风电叶片刚度提高的同时大大减少由于设置第二框架7而对整个风电叶片增加的材料用量。
44.本实施例中，如图4和图5所示，第一框架6包括第一压力面梁62、第一吸力面梁61和第一腹板63，第一压力面梁62与压力面蒙皮2上朝向吸力面蒙皮1的侧面贴合并粘连，第一吸力面梁61与吸力面蒙皮1上朝向压力面蒙皮2的侧面贴合并粘连，第一压力面梁62的长度方向、第一吸力面梁61的长度方向均与风电叶片的长度方向相同，第一压力面梁62的长度与第一吸力面梁61的长度相等，第一压力面梁62的长度略小于风电叶片的长度，第一压力面梁62的宽度方向、第一吸力面梁61的宽度方向均与风电叶片的宽度方向相同，第一压力面梁62的宽度远小于风电叶片的宽度。
45.本实施例中，压力面蒙皮2朝向吸力面蒙皮1的侧面上设置有第一压力面梁槽(图中未示出)，第一压力面梁62位于第一压力面梁槽内，且第一压力面梁62的侧面与第一压力面梁槽的槽底面贴合并粘连。吸力面蒙皮1上朝向压力面蒙皮2的侧面上设置有第一吸力面梁槽(图中未示出)，第一吸力面梁61位于第一吸力面梁槽内，且第一吸力面梁61的侧面与第一吸力面梁槽的槽底面贴合并粘连。这样可以减小叶片蒙皮在风电叶片最大弦长处5的
厚度，降低对叶片蒙皮的刚度要求，降低叶片蒙皮的材料使用量和成本。
46.第一腹板63的长度方向与风电叶片的长度方向相同，第一腹板63的长度与第一压力面梁62的长度相等，第一腹板63的宽度方向与压力面蒙皮2、吸力面蒙皮1的布置方向相同，且第一腹板63的宽度方向垂直于第一压力面梁62的宽度方向，第一腹板63在其宽度方向上的两端分别与第一压力面梁62和第一吸力面梁61连接，以支撑第一压力面梁62和第一吸力面梁61，确保第一框架6与叶片蒙皮贴合以支撑叶片蒙皮，有助于提高整个风电叶片的刚度。
47.上述本实施例中在叶片蒙皮上设置第一压力面梁槽、第一吸力面梁槽以安装第一框架6中的第一压力面梁62、第一吸力面梁61的结构，能够在提高整个风电叶片刚度的同时，减少由于设置第一框架6而导致的风电叶片材料增加量，减少整个风电叶片为了提高刚度而增加的材料用量和成本。
48.本实施例中，第一腹板63有两个，且在风电叶片的宽度方向上间隔布置，各第一腹板63的厚度均较薄，能够在减小各第一腹板63材料用量的同时，确保第一腹板63在风电叶片宽度方向上均匀的支撑第一压力面梁62和第一吸力面梁61，有助于增加第一框架6对叶片蒙皮在风电叶片宽度方向上的支撑面积，从而有助于提高整个叶片蒙皮在宽度方向上的刚度均匀性，有助于使整个风电叶片的刚度在风电叶片的宽度方向上均匀布置。
49.本实施例中，如图4和图5所示，第二框架7包括第二压力面梁72、第二吸力面梁71和第二腹板73，第二压力面梁72与压力面蒙皮2上朝向吸力面蒙皮1的侧面贴合并粘连，第二吸力面梁71与吸力面蒙皮1上朝向压力面蒙皮2的侧面贴合并粘连，第二压力面梁72的长度方向、第二吸力面梁71的长度方向均与风电叶片的长度方向相同，第二压力面梁72的长度与第二吸力面梁71的长度相等，第二压力面梁72的长度略小于风电叶片的长度，第二压力面梁72的宽度方向、第二吸力面梁71的宽度方向均与风电叶片的宽度方向相同，第二压力面梁72的宽度远小于风电叶片的宽度。
50.本实施例中，压力面蒙皮2朝向吸力面蒙皮1的侧面上设置有第二压力面梁槽(图中未示出)，第二压力面梁72位于第二压力面梁槽内，且第二压力面梁72的侧面与第二压力面梁槽的槽底面贴合并粘连。吸力面蒙皮1朝向吸力面蒙皮1的侧面上设置有第二吸力面梁槽(图中未示出)，第二吸力面梁71位于第二吸力面梁槽内，且第二吸力面梁71的侧面与第二吸力面梁槽的槽底面贴合并粘连。这样可以减小叶片蒙皮在第二框架7设置位置处的厚度，降低对叶片蒙皮的刚度要求，降低叶片蒙皮的材料使用量和成本。
51.第二腹板73的长度方向与风电叶片的长度方向相同，第二腹板73的长度与第二压力面梁72的长度相等，第二腹板73的宽度方向与压力面蒙皮2、吸力面蒙皮1的布置方向相同，且第二腹板73的宽度方向垂直于第二压力面梁72的宽度方向，第二腹板73在其宽度方向上的两端分别与第二压力面梁72和第二吸力面梁71连接，以支撑第二压力面梁72和第二吸力面梁71，确保第二框架7对叶片蒙皮贴合以支撑叶片蒙皮，有助于提高整个风电叶片的刚度。
52.上述本实施例中在叶片蒙皮上设置第二压力面梁槽、第二吸力面梁槽以安装第二框架7中的第二压力面梁72、第二吸力面梁71的结构，能够在提高整个风电叶片刚度的同时，减少由于设置第二框架7而导致的风电叶片材料增加量，减少整个风电叶片为了提高刚度而增加的材料用量和成本。
53.本实施例中，第二腹板73有两个，且在风电叶片的宽度方向上间隔布置，各第二腹板73的厚度均较薄，能够在减小各第二腹板73材料用量的同时，确保第二腹板73在风电叶片宽度方向上均匀的支撑第二压力面梁72和第二吸力面梁71，有助于增加第二框架7对叶片蒙皮在风电叶片宽度方向上的支撑面积，从而有助于提高整个叶片蒙皮在其宽度方向上的刚度均匀性，有助于使整个风电叶片的刚度在风电叶片的宽度方向上均匀布置。
54.本实施例中，如图3和图4所示，风电叶片还包括横向腹板，横向腹板有两个，分别为吸力面横向腹板81和压力面横向腹板82，吸力面横向腹板81上朝向吸力面蒙皮1的侧面与吸力面蒙皮1贴合并粘连，压力面横向腹板82上朝向压力面蒙皮2的侧面与压力面蒙皮2贴合并粘连，以通过横向腹板支撑叶片蒙皮，提高整个风电叶片在横向腹板位置处的刚度。
55.具体的，压力面蒙皮2朝向吸力面蒙皮1的侧面上设置有压力面腹板槽(图中未示出)，压力面横向腹板82位于压力面腹板槽内，压力面横向腹板82的朝向压力面蒙皮2的侧面与压力面腹板槽的槽底壁贴合并粘连，吸力面横向腹板81朝向压力面蒙皮2的侧面上设置有吸力面腹板槽(图中未示出)，吸力面横向腹板81位于吸力面腹板槽内，吸力面横向腹板81朝向压力面蒙皮2的侧面与吸力面腹板槽的槽底壁贴合并粘连。这样有助于减小叶片蒙皮在横向腹板位置处的厚度，有助于降低对叶片蒙皮的刚度要求，降低叶片蒙皮的材料使用量和成本，从而在提高整个风电叶片刚度的同时，减少由于设置横向腹板而导致的风电叶片的材料增加量。
56.本实施例中，横向腹板的长度方向与风电叶片的宽度方向相同，横向腹板的宽度方向与风电叶片的长度方向相同，压力面横向腹板82设置有多个，且在压力面横向腹板82的宽度方向上，也即在风电叶片的长度方向上均匀间隔布置，吸力面横向腹板81设置有多个，且在吸力面横向腹板81的宽度方向上，也即在风电叶片的长度方向上均匀间隔布置，这样能够在风电叶片的长度方向上，确保风电叶片在横向腹板设置位置处的刚度均匀性，同时还能够在提高整个风电叶片刚度的同时，进一步减少由于设置横向腹板而导致的风电叶片材料增加量。
57.本实施例中，压力面蒙皮2朝向吸力面蒙皮1的侧面上设置有压力面腹板槽，吸力面蒙皮1朝向压力面蒙皮2的侧面上设置有吸力面腹板槽，吸力面横向腹板81位于吸力面腹板槽内，且吸力面横向腹板81朝向吸力面蒙皮1的侧面与吸力面腹板槽的槽底面贴合并粘连，压力面横向腹板82位于压力面腹板槽内，且压力面横向腹板82朝向压力面蒙皮2的侧面与压力面腹板槽的槽底面贴合并粘连。
58.这样可以减小叶片蒙皮在横向腹板设置位置处的厚度，一方面，可以降低对叶片蒙皮的刚度要求，降低叶片蒙皮的材料用量和成本；另一方面由于横向腹板支撑叶片蒙皮，能够在提高整个风电叶片刚度的同时，减少由于设置横向腹板而导致的风电叶片材料增加量。
59.本实施例中，吸力面横向腹板81长度方向的其中一端与第一吸力面梁61的一端连接，另一端与第二吸力面梁71的一端连接，压力面横向腹板82长度方向的其中一端与第一压力面梁62的一端连接，另一端与第二压力面梁72的一端连接，这样第一框架6、第二框架7和横向腹板形成一体式的框架结构，一体式的框架结构更稳定，对叶片蒙皮的支撑效果更好，其所能够分担的叶片蒙皮的气动载荷和剪切载荷更多，能够进一步减少叶片蒙皮承受的载荷，进一步降低对叶片蒙皮的刚度要求，同时通过一体式框架结构对叶片蒙皮的支撑，
进一步提高整个风电叶片的刚度。
60.本实施例中，吸力面蒙皮1上的第一吸力面梁槽、吸力面腹板槽和第二吸力面梁槽连通，压力面蒙皮2上的第一压力面梁槽、压力面腹板槽和第二压力面梁槽连通，这样方便在叶片蒙皮上对连通槽的加工，同时还能够在安装第一框架6、第二框架7和横向腹板时，对第一框架6、第二框架7和横向腹板进行预定位，方便第一框架6、第二框架7和横向腹板在叶片内腔的安装。
61.本实施例中，需要说明的是，叶片蒙皮、第一框架6、第二框架7和横向腹板的制造材料均为造价便宜的传统复合材料。具体地，本实施例中，叶片蒙皮材料为玻璃纤维布注塑(环氧树脂)，其他实施例中还可以是夹轻木材料(巴沙木)。本实施例中，第一框架6中的第一吸力面梁61、第一压力面梁62和第二框架7中的第二吸力面梁71、第二压力面梁72的材料均为玻璃钢，其他实施例中还可以是夹轻木芯玻璃钢。本实施例中，横向腹板、第一腹板63和第二腹板73的材料为玻璃钢。
62.本实施例中，各梁、腹板和叶片蒙皮相互之间的连接方式与现有技术中连接方式相同，此处不再赘述。
63.第二实施例
64.本实用新型第二实施例提供一种风电叶片，其与第一实施例的不同之处在于，风电叶片还包括第三框架，第三框架位于风电叶片的最大弦长处于前缘端之间，第三框架的结构与第一框架、第二框架的结构相同，第三框架与叶片蒙皮的连接方式与第一框架与叶片蒙皮的连接方式相同，通过第三框架支撑叶片蒙皮以提高风电叶片在最大弦长处与前缘端之间的刚度，进而提高整个风电叶片的刚度，提高整个风电叶片在宽度方向上的刚度均匀性。
65.其他实施例中，不设置第三框架，第二框架设置在最大弦长处于前缘端之间，通过第二框架支撑叶片蒙皮以提高风电叶片在最大弦长处与前缘端之间的刚度，进而提高整个风电叶片的刚度，提高整个风电叶片在宽度方向上的刚度均匀性。
66.第三实施例
67.本实用新型第三实施例提供一种风电叶片，其与第一实施例的不同之处在于，第一框架中第一吸力面梁、第一压力面梁的宽度均较长，第二框架中第二吸力面梁、第二压力面梁的宽度也较长，这样可以不在第一框架与第二框架之间设置横向腹板，仅通过第一框架、第二框架提高整个风电叶片的刚度。
68.本实施例中，可以通过改变第一吸力面梁、第二吸力面梁、第一压力面梁和第二压力面梁的结构以减少由于增加风电叶片整体刚度而增加的风电叶片材料用量。
69.具体的，以第一吸力面梁为例来说明，第二吸力面梁、第一压力面梁和第二压力面梁的结构与第一吸力面梁的结构大体相同。使第一吸力面梁的长度方向与风电叶片的宽度方向相同，第一吸力面梁的宽度方向与风电叶片的长度方向相同，第一吸力面梁在风电叶片的长度方向上均匀间隔布置，这样以减少第一吸力面梁的材料用量，同时还确保第一吸力面梁对吸力面蒙皮的支撑作用，以在提高风电叶片刚度的同时减少由于设置第一框架、第二框架而使风电叶片增加的材料用量。
70.第四实施例
71.本实用新型第四实施例提供一种风电叶片，其与第一实施例的不同之处在于，仅
在吸力面侧和压力面侧中的其中一侧设置横向腹板，如仅设置吸力面横向腹板，通过增加压力面蒙皮的厚度以确保压力面蒙皮的刚度，另一侧吸力面蒙皮上设置吸力面腹板槽，以减少吸力面横向腹板的厚度，通过设置吸力面横向腹板以支撑吸力面蒙皮，提高风电叶片在吸力面蒙皮位置处的刚度。这样也能够在提高风电叶片刚度的同时减少风电叶片由于增加刚度而增加的材料用量。
72.第五实施例
73.本实用新型第五实施例提供一种风电叶片，其与第一实施例的不同之处在于，取消压力面蒙皮上设置的压力面腹板槽、第一压力面梁槽和第二压力面梁槽，同样取消吸力面蒙皮上设置的吸力面腹板槽、第一吸力面梁槽和第二吸力面梁槽，通过降低吸力面蒙皮和压力面蒙皮的厚度以降低对叶片蒙皮的刚度要求，使第一框架、第二框架和横向腹板分担叶片蒙皮的剪切载荷和气动载荷，在确保风电叶片刚度的同时，减少风电叶片由于刚度增加而增加的材料用量。
74.第六实施例
75.本实用新型第六实施例提供一种风电叶片，其与第一实施例的不同之处在于，各横向腹板的结构大体相同，横向腹板的长度方向与风电叶片的长度方向相同，横向腹板的宽度方向与风电叶片的宽度方向相同，横向腹板的长度与第一吸力面梁、第二吸力面梁、第一压力面梁、第二压力面梁的长度均相等，吸力面横向腹板宽度方向的两端分别与第一吸力面梁的一端和第二吸力面梁的一端连接，压力面横向腹板宽度方向的两端分别与第一压力面梁的一端和第二压力面梁的一端连接，以使横向腹板、第一框架和第二框架形成一体化框架结构。
76.这种结构设置也能够在增加风电叶片刚度的同时减少由于增加刚度而增加的风电叶片材料用量。
77.本实用新型的实施例还提供一种风力发电设备，该风力发电设备包括叶轮，叶轮包括轮毂和上述任一实施例中所述的风电叶片，风电叶片的数量设置有三个，风电叶片长度方向的一端连接在轮毂上，且三个风电叶片在轮毂的周向上均匀间隔布置。本实用新型的风力发电设备通过设置超长尺寸的风电叶片，能够在增加输出功率的同时，减少风力发电设备的材料增加量和成本增加量。
78.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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种风电叶片，其特征在于，包括吸力面蒙皮、压力面蒙皮、第一框架和第二框架，所述吸力面蒙皮的两端与所述压力面蒙皮的两端连接以围成叶片内腔，所述风电叶片具有与所述吸力面蒙皮、所述压力面蒙皮的布置方向垂直的宽度方向，所述风电叶片的宽度方向与所述风电叶片的长度方向垂直；所述第一框架与所述第二框架均位于所述叶片内腔中，所述第一框架和所述第二框架均连接在所述吸力面蒙皮与所述压力面蒙皮之间，所述第一框架位于所述风电叶片的最大弦长处，所述第一框架、所述第二框架在所述风电叶片的宽度方向上间隔布置；在所述吸力面蒙皮与所述压力面蒙皮的布置方向上，所述第二框架的尺寸小于所述第一框架的尺寸。2.根据权利要求1所述的风电叶片，其特征在于，所述风电叶片包括横向腹板，所述横向腹板至少与所述吸力面蒙皮和所述压力面蒙皮中的一个贴合并连接，所述横向腹板连接在所述第一框架与所述第二框架之间。3.根据权利要求2所述的风电叶片，其特征在于，所述横向腹板有两个，分别为吸力面横向腹板和压力面横向腹板，所述吸力面横向腹板与所述吸力面蒙皮贴合并连接，所述压力面横向腹板与所述压力面蒙皮贴合并连接。4.根据权利要求3所述的风电叶片，其特征在于，所述吸力面横向腹板在所述风电叶片宽度方向上的两端分别与所述第一框架在所述风电叶片宽度方向上的一端和所述第二框架在所述风电叶片宽度方向上的一端连接；所述压力面横向腹板在所述风电叶片宽度方向上的两端分别与所述第一框架在所述风电叶片宽度方向上的一端和所述第二框架在所述风电叶片宽度方向上的一端连接。5.根据权利要求3所述的风电叶片，其特征在于，所述压力面蒙皮上设置有压力面腹板槽，所述压力面横向腹板位于所述压力面腹板槽内，所述压力面横向腹板与所述压力面腹板槽的槽底壁贴合并连接；所述吸力面蒙皮上设置有吸力面腹板槽，所述吸力面横向腹板位于所述吸力面腹板槽内，所述吸力面横向腹板与所述吸力面腹板槽的槽底壁贴合并连接。6.根据权利要求2至5中任一项所述的风电叶片，其特征在于，所述横向腹板在所述风电叶片的宽度方向上延伸，所述横向腹板在所述风电叶片的长度方向上间隔布置。7.根据权利要求1至5中任一项所述的风电叶片，其特征在于，所述风电叶片宽度方向上的两端分别为前缘端和后缘端，在所述风电叶片工作过程中，所述前缘端位于所述风电叶片旋转方向的前端，所述后缘端位于所述风电叶片旋转方向的后端，所述第二框架位于所述风电叶片的最大弦长处与所述后缘端之间。8.根据权利要求1至5中任一项所述的风电叶片，其特征在于，所述第一框架包括第一压力面梁、第一吸力面梁和第一腹板，所述第一压力面梁与所述压力面蒙皮贴合并连接，所述第一吸力面梁与所述吸力面蒙皮贴合并连接，所述第一腹板连接在所述第一压力面梁与所述第一吸力面梁之间。9.根据权利要求8所述的风电叶片，其特征在于，所述第一腹板有两个，两个所述第一腹板分别在所述风电叶片的宽度方向上间隔布置。10.根据权利要求8所述的风电叶片，其特征在于，所述压力面蒙皮上设置有第一压力面梁槽，所述第一压力面梁位于所述第一压力面梁槽内，所述第一压力面梁与所述第一压
力面梁槽的槽底壁贴合并连接；所述吸力面蒙皮上设置有第一吸力面梁槽，所述第一吸力面梁位于所述第一吸力面梁槽内，所述第一吸力面梁与所述第一吸力面梁槽的槽底壁贴合并连接。11.根据权利要求1至5中任一项所述的风电叶片，其特征在于，所述第二框架包括第二压力面梁、第二吸力面梁和第二腹板，所述第二压力面梁与所述压力面蒙皮贴合并连接，所述第二吸力面梁与所述吸力面蒙皮贴合并连接，所述第二腹板连接在所述第二压力面梁与所述第二吸力面梁之间。12.根据权利要求11所述的风电叶片，其特征在于，所述第二腹板有两个，两个所述第二腹板分别在所述风电叶片的宽度方向上间隔布置。13.根据权利要求11所述的风电叶片，其特征在于，所述压力面蒙皮上设置有第二压力面梁槽，所述第二压力面梁位于所述第二压力面梁槽内，所述第二压力面梁与所述第二压力面梁槽的槽底壁贴合并连接；所述吸力面蒙皮上设置有第二吸力面梁槽，所述第二吸力面梁位于所述第二吸力面梁槽内，所述第二吸力面梁与所述第二吸力面梁槽的槽底壁贴合并连接。14.一种风力发电设备，其特征在于，包括叶轮，所述叶轮包括轮毂和多个权利要求1至13中任一项所述的风电叶片，所述风电叶片长度方向的一端与所述轮毂连接。

技术总结
本实用新型属于风力发电技术领域，尤其涉及一种风电叶片和风力发电设备，风电叶片包括吸力面蒙皮、压力面蒙皮、第一框架和第二框架，吸力面蒙皮的两端与压力面蒙皮的两端粘连以围成叶片内腔，第一框架和第二框架均位于叶片内腔中，第一框架和第二框架在风电叶片的宽度方向上间隔布置，第一框架位于最大弦长处，第一框架和第二框架均连接在吸力面蒙皮与压力面蒙皮之间。在两个蒙皮布置方向，第二框架的尺寸小于第一框架，以在增加较少材料的同时，确保风电叶片在最大弦长处以外其他位置处的刚度，从而提高整个风电叶片的刚度，以在满足风电叶片刚度增加的同时，减少风电叶片的材料和成本的增加量。和成本的增加量。和成本的增加量。


技术研发人员：曹人靖 杨显森
受保护的技术使用者：南方科技大学
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/6/27