一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶

摘要

本发明公开了一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，包括：桨叶主体、桨尖、发热部和供电电路，桨叶主体连接桨尖，桨叶主体前缘安装发热部，供电电路连接发热部；其中，桨尖材质为复合形状记忆环氧树脂，桨尖包括壳体，壳体内设置多层加热层，多层加热层之间为隔热层，温度传感器布置在加热层和壳体之间，加热层还连接供电电路。本发明结合形状记忆环氧树脂材料，并对桨叶的具体结构做出针对性改进，符合除冰的需要。

权利要求

1.一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，包括桨叶主体、桨尖、发热部和供电电路，桨叶主体连接桨尖，桨叶主体前缘安装发热部，供电电路连接发热部；其中，桨尖包括壳体，壳体内设置两层加热层，两层加热层之间为隔热层，温度传感器布置在加热层和壳体之间，加热层还连接供电电路；

所述壳体为形状记忆环氧树脂材料或形状记忆环氧树脂复合材料；

所述壳体包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体能够接合，第一壳体和第二壳体均使用模具加热固化成型；

使用模具固化得到的所述第二壳体是弯曲件；

所述温度传感器有两组，分别为第一温度传感器和第二温度传感器，所述加热层有两片，分别为靠近第一壳体的第一加热层和靠近第二壳体的第二加热层，第一温度传感器分布在第一壳体和第一加热层之间；第二温度传感器分布在第二壳体和第二加热层之间。

2.根据权利要求1所述的一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，其特征在于，在使用模具固化的过程中，第二壳体弯曲发生在展向长度的25％-75％间距内，弯曲角度为30°-

70°。

3.根据权利要求1所述的一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，其特征在于，所述第二壳体与第一壳体采用粘合的方法连接，在与所述第一壳体粘合之前，需要将所述第二壳体加热至60-120℃，并在此温度下变形，以消除弯曲角度，完成粘合。

4.根据权利要求1所述的一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，其特征在于，所述加热层和所述隔热层均是柔性的。

5.根据权利要求1所述的一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，其特征在于，所述供电电路包括桨尖供电子电路，桨尖供电子电路包括第一子电路、第二子电路和连接于第一子电路和第二子电路的控制器，第一子电路和第二子电路均包括控制开关，第一子电路连接第一加热层并为第一加热层供电，第二子电路连接第二加热层并为第二加热层供电。

6.根据权利要求5所述的一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，其特征在于，所述的第一子电路和第二子电路中，所述控制开关与多个所述温度传感器均连接控制器。

7.根据权利要求1所述的一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，其特征在于，所述桨尖的长度为风电桨叶展向长度的1/10。

说明书

一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶

技术领域

[0001] 本发明涉及风力发电桨叶领域，具体的，涉及一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶。

背景技术

[0002] 风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。风力发电机是利用风能的重要设施，它将风能转换为机械能，最终输出交流电。在北方或高寒地区，由于温度较低，风力发电机常常会结冰，这往往会影响风力发电机的正常工作。

[0003] 针对风电桨叶结冰现象，目前应用的方法主要包括热力除冰与机械除冰。热力除冰利用热能间接或直接加热叶片壳体，使冰融化；机械除冰通过敲击等方式直接除冰法或利用震动、超声等方式间接除冰。

[0004] 形状记忆环氧树脂是一类重要的智能材料,其特征为，材料变形后，在一定外加刺激下能够回复到原来形状。可以利用形状记忆环氧树脂这一特性，将其应用在风电桨叶除冰问题上。以形状记忆环氧树脂为材料制成的风电桨叶，当发生结冰现象时，对其施加一定刺激，使桨叶产生一定程度的变形，从而使冰块掉落，达到除冰目的。

发明内容

[0005] 针对现有的风力发电桨叶除冰方式不足，本发明旨在提供一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，其结合形状记忆环氧树脂材料，并对桨叶的具体结构做出针对性改进，符合除冰的需要。

[0006] 本发明的目的，是提供一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶。

[0007] 为实现上述发明目的，本发明公开了下述技术方案：

[0008] 本发明公开了一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，包括桨叶主体、桨尖、发热部和供电电路，桨叶主体连接桨尖，桨叶主体前缘安装发热部，供电电路连接发热部；其中，桨尖包括壳体，壳体材质为复合形状记忆环氧树脂，壳体内设置两层加热层，两层加热层之间为隔热层，温度传感器布置在加热层和壳体之间，加热层还连接供电电路。

[0009] 进一步，所述壳体为形状记忆环氧树脂材料或形状记忆环氧树脂复合材料。

[0010] 进一步，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体能够接合，第一壳体和第二壳体均使用模具加热固化成型。

[0011] 进一步，使用模具固化得到的所述第二壳体是弯曲件，在使用模具固化的过程中，弯曲发生在展向长度的25％-75％间距内，弯曲角度为30°-70°。

[0012] 进一步，所述第二壳体与第一壳体采用粘合的方法连接，在与所述第一壳体粘合之前，需要将所述第二壳体加热至60-120℃，并在此温度下变形，以消除弯曲角度，完成粘合。。

[0013] 进一步，所述加热层和所述隔热层均是柔性的。

[0014] 进一步，所述温度传感器有两组，分别为第一温度传感器和第二温度传感器，所述加热层有两片，分别为靠近第一壳体的第一加热层和靠近第二壳体的第二加热层，第一温度传感器分布在第一壳体和第一加热层之间；第二温度传感器分布在第二壳体和第二加热层之间。

[0015] 进一步，所述供电电路包括桨尖供电子电路，桨尖供电子电路包括第一子电路、第二子电路和连接于第一子电路和第二子电路的控制器，第一子电路和第二子电路均包括控制开关，第一子电路连接第一加热层并为第一加热层供电，第二子电路连接第二加热层并为第二加热层供电。

[0016] 进一步，所述的第一子电路和第二子电路中，所述控制开关与多个所述温度传感器均连接控制器。

[0017] 进一步，所述桨尖的长度为风电桨叶展向长度的1/10。

[0018] 本发明的工作原理是，形状记忆环氧树脂材料变形后，在一定外加刺激下能够回复到原来形状。可以利用形状记忆环氧树脂这一特性，将其应用在风电桨叶除冰问题上。以形状记忆环氧树脂为材料制成的风电桨叶，当发生结冰现象时，对其施加电热刺激，使桨叶产生一定程度的变形，从而使冰块掉落，同时结合热力除冰，达到桨叶除冰目的。

[0019] 与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

[0020] 1、本发明利用形状记忆环氧树脂的“变形-回复”特性，通过对变形后的形状记忆环氧树脂施加一定刺激，使材料发生一定程度的回复，产生形变，从而使积冰脱落；为了实现这一刺激，本发明在积冰较为严重的桨尖区域设置加热层，本发明使用加热层对桨尖进行加热，使之产生形变，从而达到了良好的除冰效果。

[0021] 2、本发明相比于完全的电热除冰方法，由于桨尖部分进行通电加热的主要目的是使桨尖产生形变，而不是加热附着于其上的冰，因此除冰时通电时间缩短，消耗的能量减少，同时除冰效率高。

[0022] 3、本发明所有的防除冰设施均位于风电桨叶内部，并不改变其外形，具有不破坏叶片本体的气动特性的优点。

[0023] 4、本发明中，加热层是柔性的，加热层在加热的过程中能尽量减少其对桨尖壳体的损坏。

附图说明

[0024] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

[0025] 图1为实施例中复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶整体示意图，

[0026] 图2为沿图1中A-A的旋转视图，

[0027] 图3为沿图1中B投影方向固化后的第二壳体形状图，

[0028] 图4为实施例温度传感器布置图，

[0029] 图5为实施例桨尖供电子电路工作示意图。

[0030] 图中：1-桨叶主体；2-桨尖；3-第一壳体；4-第一加热层；5-隔热层；6-结构胶；7-第二壳体；8-第二加热层；9-温度传感器；L-风电桨叶展向长度；S-第二壳体无弯曲时的展向长度；X-固化后的第二壳体弯曲角度。

具体实施方式

[0031] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

[0032] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

[0033] 正如背景技术所述，针对现有的风力发电桨叶除冰方式不足，本发明旨在提供一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，其结合形状记忆环氧树脂材料，并对桨叶的具体结构做出针对性改进，是指符合除冰的需要，现结合附图和具体实施方式对本发明进一步进行说明。

[0034] 实施例1

[0035] 如图1所示，一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，包括，桨叶主体1、桨尖2、发热部和供电电路，桨叶主体1连接桨尖2，桨叶主体1前缘安装发热部，供电电路连接发热部；其中，桨叶主体1前缘部分布置电阻丝作为发热部，用于热力防除冰；桨尖2与桨叶主体1通过结构胶连接，用于桨尖机械除冰，桨尖2的长度为风电桨叶展向长度L的1/10，避免影响风电桨叶的强度；供电电路铺设于桨叶主体1内部。

[0036] 如图2所示，桨尖2的最外侧为第一壳体3和第二壳体7，均由形状记忆环氧树脂材料或形状记忆环氧树脂复合材料制成，第一壳体3和第二壳体7通过结构胶6粘合；在第一壳体3和第二壳体7的内壁分别铺设有第一加热层4和第二加热层8，第一加热层4和第二加热层8均采用柔性材料；第一加热层4和第二加热层8之间为隔热层5，隔热层5也是柔性材料，方便变形。

[0037] 具体的，第一加热层4和第二加热层8均采用发热膜，所述隔热层采用隔热膜。

[0038] 如图3所示，使用第二壳体桨叶改形模具固化得到的第二壳体7在展向长度S的25％-75％这段距离上的某处发生弯曲，弯曲角度X为30°-70°；第一壳体3利用第一壳体桨叶模具加热固化成型，不发生弯曲，在两者粘合之前，需要将弯曲的第二壳体7加热至60-
120℃，并在此温度下使其变形，消除弯曲，待冷却后，再将两者通过结构胶6粘合。

[0039] 如图4所示，温度传感器9布置在加热层和壳体之间，并且嵌入加热层，与壳体紧密接触，用以准确测量壳体的温度变化，并将温度反馈给控制开关。

[0040] 如图5所示，所述供电电路包括桨尖供电子电路，桨尖供电子电路包括第一子电路、第二子电路和控制器，第一子电路和第二子电路均包括控制开关，第一子电路连接第一加热层4并为第一加热层4供电，第二子电路连接第二加热层8并为第二加热层8供电，所述控制开关和两个所述温度传感器9都与控制器连接，以便于温度传感器9同时控制两个子电路。

[0041] 可以理解的是，控制开关包括第一控制开关和第二控制开关，分别位于第一子电路和第二子电路之中。

[0042] 实施例2

[0043] 实施例2公开了一种复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶除冰方法，其基于实施例1所公开的复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，具体为，对第一加热层和第二加加热层先后加热并保温。

[0044] 更加详细的，包括以下步骤：

[0045] 1)控制器开启除冰模式后，除冰指令下达，第一加热层供电电路首先开始工作，第一控制开关闭合第一子电路，对第一壳体进行加热，当达到第一预设温度时，第一控制开关控制第一子电路，进入保温模式；

[0046] 2)第二控制开关闭合第二子电路，加热第二壳体，到达第二预设温度时，进入保温模式，保持一段时间后，第二控制开关使第二壳体温度降到第一预设温度，并保持不变；

[0047] 3)第一控制开关使第一壳体加热至第二预设温度，保持一段时间后，断开所有电路；

[0048] 其中，第二预设温度高于第一预设温度。

[0049] 步骤1)～步骤3)为一个循环，循环可以执行多次。

[0050] 可以理解的是，实施例1中所公开的复合形状记忆环氧树脂除冰风电桨叶，其供电电路连接控制器，控制器经过编程后具有除冰模式这一指令，还具有保温模式这一指令，除冰模式和保温模式的具体含义与其字面意思相同，其具体实现为本领域现有技术，在此不再赘述。

[0051] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。