风力发电叶片碳纤维加热芯片组件制造技术

本实用新型专利技术公开了风力发电叶片碳纤维加热芯片组件，包括加热芯片和接头装置；加热芯片为碳玻层内混编织物，或者加热芯片为碳玻层间混编织物，加热芯片包括90°碳纤；接头装置包括多个铜接头或冷压接头和铜皮；或者所述接头装置包括导电银胶层、上层铜皮和下层铜皮；加热芯片边缘的0°的碳纤维的两端通过导电银胶层粘接在上层铜皮与下层铜皮之间。本实用新型专利技术直接植入叶片内，通电产生热量即可进行除冰，加热芯片有两种织物结构可选，90°设置碳纤使得加热芯片具有自修复能力，当0°碳纤断裂时可通过临近的90°碳纤的连接传导，依然具有导电效果，产生热量。

【技术实现步骤摘要】
风力发电叶片碳纤维加热芯片组件
本技术涉及一种风力发电叶片碳纤维加热芯片组件。
技术介绍
随着能源短缺和生态环境的日益恶化，风力发电在国内外的应用越来越广泛。但是近年来极端灾害气候频繁出现，特别是我国冻雨天气增多，对风力发电的运行带来严重影响。在冻雨的气候环境中，电机转子叶片上非常容易结冰，会对风力发电产生如下危害：一方面，随着冰层的增厚，叶片的物理外形发生变化，使得叶片受风能力降低，从而使叶片的空气力学性能下降，影响风力发电效率；另一方面，随着冰层的增厚，叶片的重量增加，加大发电机组的负荷，增加了发电机组的机械磨损，影响发电机组的寿命和安全。目前消除叶片结冰常用的方法，是在叶片结冰到一定程度时停机除冰，其除冰方法：一是等待气温上升自然除冰；二是人工敲打除冰。应用上述方法不但影响发电机组的发电量，而且因敲打可能对发电机组造成损害。也有采用碳纤维来做发热芯片的，但都是碳纤和玻纤交织在一起的，一方面碳纤不平整，发热不均匀，另一方面，当碳纤受损，发热芯片就断了。发热芯片接头多采用碳纤维束与铜导线缠绕焊接，再对接头进行焊锡等方式进行加固。这种连接方式弊端主要有：接触面小，裸露的碳纤维束易松散，接触点集中，碳纤维束抗剪切能力小，易断，而且操作工艺繁琐。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种发热均匀，具备自修复功能，连接牢靠，抗剪断能力强的风力发电叶片碳纤维加热芯片组件。实现本技术目的的技术方案是风力发电叶片碳纤维加热芯片组件，包括加热芯片和接头装置；所述加热芯片为碳玻层内混编织物，由0°纱线、90°纱线和捆绑纱组成，0°纱线采用碳纤玻纤根据发热需求按照可变化的碳玻比例交替排列，90°纱线采用碳纤玻纤按照固定的碳玻比例交替排列；或者所述加热芯片为碳玻层间混编织物，包括0°方向的一层碳纤一层玻纤、90°方向的碳纤和玻纤、以及将0°方向两层纤维和90°方向纤维捆绑在一起的捆绑纱；所述0°方向的一层碳纤所用碳纤克重相同或者根据发热需求不同位置碳纤克重不同；所述90°方向的碳纤和玻纤细纱按照固定的碳玻比例交替排列；所述接头装置包括多个铜接头或冷压接头和铜皮；加热芯片边缘的0°的碳纤维分束的两端逐一连接在所述铜接头或冷压接头的一端，铜接头或冷压接头的另一端焊接在铜皮上；或者所述接头装置包括导电银胶层、上层铜皮和下层铜皮；加热芯片边缘的0°的碳纤维的两端通过导电银胶层粘接在上层铜皮与下层铜皮之间。所述碳玻层内混编织物，碳纤采用3K～50K，玻纤采用200tex～2400tex；所述碳玻层间混编织物0°方向，玻纤设置在表面，碳纤设置在底面，碳纤均匀致密的平铺，碳纤选自12K～50K，克重为50g/㎡～1000g/㎡。所述铜接头与碳纤维连接处套有热缩管。所述铜皮、上层铜皮和下层铜皮为镀锡紫铜，其上均匀打树脂孔。采用了前述技术方案，本技术具有以下的积极的效果：(1)本技术直接植入叶片内，通电产生热量即可进行除冰，加热芯片有两种织物结构可选，90°设置碳纤使得加热芯片具有自修复能力，当0°碳纤断裂时可通过临近的90°碳纤的连接传导，依然具有导电效果，产生热量。(2)本技术的加热芯片采用层间混编时，将碳纤维致密平铺开，加热效果更均匀，更有利于融冰。(3)本技术采用导电银胶和铜皮粘接的结构，简单易操作，且导电银胶导电性能好，粘连性好，薄铜皮相比较传统的铜导线和碳纤维接触面积大且接触均匀，易上胶定型，抗剪切力强。同时，铜皮采用镀锡紫铜皮延展性以及导电性能更好。而且，在铜皮上均匀打眼，可确保后续在风电叶片成型过程中树脂的穿透性，降低铜皮与玻纤的分层可能性，降低叶片损耗的几率。(4)本技术采用铜接头(比如铜鼻子)夹住裸露碳纤维束能够有效防止其松散，采用薄铜皮代替铜导线增大了焊接点接触面，使得焊接更加牢靠，从而增大了碳纤维芯片接头处的抗剪切能力。附图说明为了使本技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本技术作进一步详细的说明，其中图1为本技术的一种结构示意图。图2为图1的左视图。图3为本技术的另一种结构示意图。图4为图3的左视图。图5为本技术的另一种结构示意图。图6为图5的左视图。图7为本技术的另一种结构示意图。图8为图7的左视图。附图中标号为：加热芯片1、碳纤11、玻纤12、0°纱线13、90°纱线14、0°方向纤维15、90°方向纤维16、铜接头2、铜皮3、热缩管4、导电银胶层5、上层铜皮6、输入端7、输出端8。具体实施方式(实施例1)见图1和图2所示，风力发电叶片碳纤维加热芯片组件，包括加热芯片1和接头装置；加热芯片1为碳玻层内混编织物，图中的织物中黑色填充的纱线为碳纤11。由0°纱线13、90°纱线14和捆绑纱组成，0°纱线13采用碳纤11和玻纤12交替排列，90°纱线14采用碳纤玻纤交替排列；0°纱线13的玻纤12和碳纤11分布比例根据发热功率可调控，比如1根碳纤1根玻纤、1根碳纤2根玻纤、1根碳纤3根玻纤，2根碳纤一根玻纤、2根碳纤5根玻纤，等等，碳纤维根据功率设计值可选范围3K～50K，玻纤200tex至2400tex不等，0°纱线13可以是采用一个固定的碳纤玻纤比例，也可以根据发热要求采用变化的碳纤玻纤比例，这样可以更加符合实际叶片除冰需求，在除冰需求量大的位置碳纤比例更大。90°纱线14的碳纤11和玻纤12分布比例为1:1、1:2、1:3、2：3….但考虑经济及效能的情况，优选使用1:3,1:4的排列方式。90°碳纤可选范围3K～50K，玻纤200tex至2400tex不等。90°纱线14主要用于自修复和作为衬底层，因此按照固定的碳纤玻纤比例分布。最后经捆绑区域，将0°、90°捆织在一起，形成集加热与自修复功能于一体的加热芯片1。接头装置包括多个铜接头2和0.2～0.4mm厚的铜皮3；加热芯片1边缘的0°的碳纤维分束的两端逐一连接在铜接头2(本实施例采用铜鼻子)的一端，铜接头2的另一端焊接在铜皮3上。铜鼻子与碳纤维连接处套有热缩管4。层间混编织物则把平铺的碳纤维再分束接铜鼻子。最后在两端的接头装置分别引出输入端7和输出端8。(实施例2)如图3和图4所示，加热芯片为碳玻层间混编织物，包括0°方向纤维15的一层碳纤层15-1和一层玻纤层15-2、90°方向纤维16的碳纤11和玻纤12细纱交替排列、以及将0°方向两层纤维和90°方向纤维捆绑在一起的捆绑纱。用于0°方向的碳纤从12K～50K均可以，0°碳纤经过展纤过程，先经整经机上展纤并绕于盘头上，在后道生产过程中均匀致密的平铺开来，加热效果较单束不展开更佳，发热效果更均匀。0°碳纤根据发热功率来推算克重可从50g/㎡至1000g/㎡，同样，也可以不同位置采用不同克重的碳纤，比如，同一标准幅宽(45cm)内，可以是15cm的100g/㎡的碳纤，15cm的150g/㎡的碳纤，15cm的200g/㎡的碳纤，这样更加灵活地应对不同的除冰需求。90°方向玻纤细纱+碳纤，玻纤细纱功能为用于捆绑时作为底衬，90°玻纤细纱包括34tex、68tex等。最后经捆绑区域，将0°、90°捆织在一起，形成集加热与自修复功能于一体的加热芯片1。(实施例3)见图5和图6，加热芯片1结构与实施例1一致，见图7和图8，加热本文档来自技高网...

【技术保护点】
风力发电叶片碳纤维加热芯片组件，包括加热芯片和接头装置；其特征在于：所述加热芯片为碳玻层内混编织物，由0°纱线、90°纱线和捆绑纱组成，0°纱线采用碳纤玻纤根据发热需求按照可变化的碳玻比例交替排列，90°纱线采用碳纤玻纤按照固定的碳玻比例交替排列；或者所述加热芯片为碳玻层间混编织物，包括0°方向的一层碳纤一层玻纤、90°方向的碳纤和玻纤、以及将0°方向两层纤维和90°方向纤维捆绑在一起的捆绑纱；所述0°方向的一层碳纤所用碳纤克重相同或者根据发热需求不同位置碳纤克重不同；所述90°方向的碳纤和玻纤细纱按照固定的碳玻比例交替排列；所述接头装置包括多个铜接头或冷压接头和铜皮；加热芯片边缘的0°的碳纤维分束的两端逐一连接在所述铜接头或冷压接头的一端，铜接头或冷压接头的另一端焊接在铜皮上；或者所述接头装置包括导电银胶层、上层铜皮和下层铜皮；加热芯片边缘的0°的碳纤维的两端通过导电银胶层粘接在上层铜皮与下层铜皮之间。

【技术特征摘要】
1.风力发电叶片碳纤维加热芯片组件，包括加热芯片和接头装置；其特征在于：所述加热芯片为碳玻层内混编织物，由0°纱线、90°纱线和捆绑纱组成，0°纱线采用碳纤玻纤根据发热需求按照可变化的碳玻比例交替排列，90°纱线采用碳纤玻纤按照固定的碳玻比例交替排列；或者所述加热芯片为碳玻层间混编织物，包括0°方向的一层碳纤一层玻纤、90°方向的碳纤和玻纤、以及将0°方向两层纤维和90°方向纤维捆绑在一起的捆绑纱；所述0°方向的一层碳纤所用碳纤克重相同或者根据发热需求不同位置碳纤克重不同；所述90°方向的碳纤和玻纤细纱按照固定的碳玻比例交替排列；所述接头装置包括多个铜接头或冷压接头和铜皮；加热芯片边缘的0°的碳纤维分束的两端逐一连接在所述铜接头或冷压接头的一端，铜接头或冷压接...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢波，季小强，王瑞，谈昆伦，刘时海，王秀岗，蒋丽霞，陈丽香，
申请(专利权)人：常州市宏发纵横新材料科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏,32