風力渦輪的轉子葉片和風力渦輪制造技術

本實用新型專利技術涉及風力渦輪的轉子葉片和風力渦輪。具體而言，公開了一種用于風力渦輪轉子葉片的翼梁帽。轉子葉片包括葉片根部和葉片末梢、前緣和后緣、壓力側和吸力側、和至少一個翼梁帽，該至少一個翼梁帽構造在壓力側或吸力側中的任一者或二者的內部表面上。翼梁帽包括第一材料的一個或更多個層和第二傳導材料，該第二傳導材料接觸該第一材料的層中的至少一個。而且，該傳導材料與第一材料不同。因此，該傳導材料與第一材料一起構造，以致于形成等電勢翼梁帽。

Wind turbine rotor blades and wind turbines

The utility model relates to a rotor blade of a wind turbine and a wind turbine. Specifically disclosed is a spar cap for a wind turbine rotor blade. The rotor blade comprises a blade tip, leaves and roots of the leading edge and the trailing edge, the pressure side and suction side, and at least one spar cap, the at least one spar cap structure at any pressure side or the suction side or two internal surface. The spar cap includes one or more layers of a first material and a second conductive material contacting at least one of the layers of the first material. Moreover, the conductive material is different from the first material. Therefore, the conductive material is constructed with the first material so as to form an equipotential cap.

【技術實現步驟摘要】

本主題大體上涉及用于風力渦輪的轉子葉片，且更具體而言，涉及具有傳導層的用于轉子葉片的翼梁帽。
技術介紹
風能被認為是目前可獲得的最潔凈、最環境友好的能源中的一種，并且在這點上風力渦輪已獲得更多的關注。現代風力渦輪典型地包括塔架、發電機、齒輪箱、機艙和一個或更多個轉子葉片。轉子葉片使用已知的葉形片(foil)原理從風獲取動能，且通過旋轉能來傳遞該動能，以使軸轉動，該軸將轉子葉片聯接至齒輪箱，或者如果不使用齒輪箱，則直接聯接至發電機。齒輪箱將機械能轉換成電能，該電能可部署至公用電網。風力渦輪轉子葉片大體上包括主體殼，該主體殼由為復合層壓材料的兩個殼半部形成。殼半部大體上使用模制過程制造，且然后沿轉子葉片的對應邊緣聯接在一起。大體上，主體殼是相對輕量的，且具有結構特性(例如，剛度、抗翹曲力和強度)，這些結構特性不構造成耐受在操作期間施加在轉子葉片上的彎曲力矩和其他負載。為了提高轉子葉片的剛度、壓曲抗力和強度，主體殼通常使用翼梁帽來增強，該翼梁帽接合殼半部的內表面。翼梁帽可由各種材料構造，包括但不限于玻璃纖維層壓復合材料和/或碳纖維層壓復合材料。在風力渦輪的壽命期間，轉子葉片特別傾向于雷擊。因此，現代風力渦輪通常包括閃電防護系統，其具有：一個或更多個閃電接收器，其配置在轉子葉片的外部上；和閃電傳導器或纜線，其聯接至(多個)閃電接收器且穿過轉子葉片從葉片末梢延伸至葉片根部，且穿過其他構件，直到穿過塔架向下接地至地面位置。因此，當閃電擊中轉子葉片時，電流可流過(多個)閃電接收器且可被穿過閃電系統傳導至地面。 然而，當閃電沖擊發生時，非期望的放電可從翼梁帽產生至主體殼，這可對轉子葉片引起顯著的損壞。因此，需要防止來自翼梁帽的此種非期望放電的翼梁帽設計。更具體而言，構造為具有傳導層的交替層，以便將翼梁帽的層電連接閃電防護系統的翼梁帽在本領域中將是受歡迎的。
技術實現思路
本技術的方面和優點將在下列描述中部分地示出，或可從描述變得明顯，或通過本技術的實施習得。在本公開的一個方面中，公開了一種風力渦輪的轉子葉片。轉子葉片包括葉片根部和葉片末梢、前緣和后緣、壓力側和吸力側、和至少一個翼梁帽，該至少一個翼梁帽構造在壓力側或吸力側中的任一者或二者的內部表面上。翼梁帽包括第一材料的一個或更多個層和第二傳導材料，該第二傳導材料接觸該第一材料的層中的至少一個。而且，該傳導材料與第一材料不同。因此，該傳導材料與第一材料一起構造，以致于形成等電勢翼梁帽。在一個實施例中，翼梁帽可包括交替的第一材料的層和傳導材料。在各種實施例中，第一材料的層包括玻璃纖維層壓復合物、碳纖維層壓復合物、和/或預浸處理纖維復合物。更具體而言，在特定實施例中，如果翼梁帽由碳纖維層壓復合物構造，則傳導材料可放置在碳層片的某些層之間。備選地，傳導材料可不存在于第一材料的一些層之間，并且/或者存在于其他層之間，例如，每隔兩個層。在另一實施例中，傳導層可埋在第一材料的層中的一個或更多個內，例如，其中翼梁帽由預浸處理復合纖維構造。在其他實施例中，傳導材料可包含至少一種金屬或金屬合金。更具體而言，在特定實施例中，金屬或金屬合金可包含銅、鋁、鋼、錫、鎢、鐵、鎳、或它們的組合中的至少一種，或任何其他適合的金屬。此外，傳導材料可包括以下構造中的任一者：網格、線、層片、或它們的任何組合。在又一實施例中，第一材料的層和傳導材料沿所述翼梁帽的長度可具有不同的長度。因此，第一材料的層和傳導材料可沿轉子葉片的整個跨度或沿轉子葉片的僅一部分延伸。而且，在其他實施例中，第一材料的層和傳導材料沿翼梁帽的寬度可具有一致的長度。在又一方面中，本公開涉及風力渦輪。風力渦輪包括安裝在支撐表面上的塔架、構造在塔架的頂部的機艙、和具有一個或更多個轉子葉片的轉子轂。轉子葉片中的至少一個具有一個或更多個翼梁帽，該一個或更多個翼梁帽構造在轉子葉片的壓力側或吸力側中的至少一者的內部表面上。而且，翼梁帽包括第一材料的一個或更多個層和第二傳導材料，該第二傳導材料接觸該第一材料的層中的至少一個，該傳導材料與該第一材料不同。因此，該傳導材料與第一材料一起構造，以致于形成等電勢翼梁帽。還應理解的是，風力渦輪還可包括在本文中描述的額外特征中的任一種。在又一方面中，本公開涉及一種制造用于風力渦輪的轉子葉片的翼梁帽的方法。本方法包括提供該翼梁帽的第一材料的一個或更多個層。另一步驟包括將第二傳導材料放置在第一材料的層中的至少一個附近，其中，傳導材料與第一材料不同。因此，該傳導材料與第一材料一起構造，以致于形成等電勢翼梁帽。在另一實施例中，將第二傳導材料放置成以便接觸第一材料的層中的至少一個的步驟還包括使該傳導材料與該第一材料的一個或更多個層交替。在包含預浸處理復合纖維的其他實施例中，本方法還可包括將傳導材料埋在預浸處理復合纖維內。還應理解的是，本方法還可包括在本文中描述的額外特征和/或步驟中的任一個。技術方案1：一種風力渦輪10的轉子葉片16，所述轉子葉片16包括：葉片根部30和葉片末梢32；前緣26和后緣28；吸力側36和壓力側34；和，至少一個翼梁帽20，其構造在壓力側或吸力側34，36中的任一者或二者的內部表面上，所述翼梁帽20包括第一材料52的一個或更多個層和第二傳導材料54，所述第二傳導材料54接觸該第一材料52的層中的至少一個，所述傳導材料54為與所述第一材料52不同的材料，其中，所述傳導材料54與所述第一材料52一起構造以致于形成等電勢翼梁帽20。技術方案2：根據技術方案1所述的轉子葉片16，其特征在于，所述翼梁帽20的傳導材料54構造成電連接至所述風力渦輪10的閃電防護系統50。技術方案3：根據技術方案1所述的轉子葉片16，其特征在于，所述翼梁帽20還包括所述第一材料52和所述傳導材料54的交替的層。技術方案4：根據技術方案1所述的轉子葉片16，其特征在于，所述傳導材料54埋入所述第一材料52的層中的一個或更多個內。技術方案5：根據技術方案1所述的轉子葉片16，其特征在于，所述傳導材料54包括至少一種金屬或金屬合金。技術方案6：根據技術方案4所述的轉子葉片16，其特征在于，所述金屬包括以下中的至少一種：銅、鋁、鋼、錫、鎢、鐵、鎳、或它們的組合。技術方案7：根據技術方案1所述的轉子葉片16，其特征在于，所述傳導材料54包括以下構造中的至少一種：網格、線、或層片。技術方案8：根據技術方案1所述的轉子葉片16，其特征在于，第一材料52的層包括以下中的至少一種：玻璃纖維層壓復合物、碳纖維層壓復合物、或預浸處理纖維復合物。技術方案9：根據技術方案1所述的轉子葉片16，其特征在于，所述第一材料52的層和所述傳導材料54沿所述翼梁帽20的長度58包括不同的長度。技術方案10：根據技術方案1所述的轉子葉片16，其特征在于， 所述第一材料52的層和所述傳導材料54沿翼梁寬度56包括一致的長度。技術方案11：一種風力渦輪10，包括：塔架12，其安裝在支撐表面上；機艙14，其構造在所述塔架12的頂部；轉子轂18，其包括一個或更多個轉子葉片16，所述轉子葉片16中的至少一個包括至少一個翼梁帽20，該至少一個翼梁帽20構造在所述轉子葉片16的壓力側34或吸力側36中的至少一者的內部表面上，所述翼梁帽20包括第一材本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種風力渦輪(10)的轉子葉片(16)，所述轉子葉片(16)包括：葉片根部(30)和葉片末梢(32)；前緣(26)和后緣(28)；吸力側(36)和壓力側(34)；和，至少一個翼梁帽(20)，其構造在壓力側或吸力側(34,36)中的任一者或二者的內部表面上，所述翼梁帽(20)包括第一材料(52)的一個或更多個層和第二傳導材料(54)，所述第二傳導材料(54)接觸該第一材料(52)的層中的至少一個，所述傳導材料(54)為與所述第一材料(52)不同的材料，其中，所述傳導材料(54)與所述第一材料(52)一起構造以致于形成等電勢翼梁帽(20)。

【技術特征摘要】
2014.11.17 US 14/5428501.一種風力渦輪(10)的轉子葉片(16)，所述轉子葉片(16)包括：葉片根部(30)和葉片末梢(32)；前緣(26)和后緣(28)；吸力側(36)和壓力側(34)；和，至少一個翼梁帽(20)，其構造在壓力側或吸力側(34,36)中的任一者或二者的內部表面上，所述翼梁帽(20)包括第一材料(52)的一個或更多個層和第二傳導材料(54)，所述第二傳導材料(54)接觸該第一材料(52)的層中的至少一個，所述傳導材料(54)為與所述第一材料(52)不同的材料，其中，所述傳導材料(54)與所述第一材料(52)一起構造以致于形成等電勢翼梁帽(20)。2.根據權利要求1所述的轉子葉片(16)，其特征在于，所述翼梁帽(20)的傳導材料(54)構造成電連接至所述風力渦輪(10)的閃電防護系統(50)。3.根據權利要求1所述的轉子葉片(16)，其特征在于，所述翼梁帽(20)還包括所述第一材料(52)和所述傳導材料(54)的交替的層。4.根據權利要求1所述的轉子葉片(16)，其特征在于，所述傳導材料(54)埋入所述第一材料(52)的層中的一個或更多個內。5.根據權利要求1所述的轉子葉片(16)，其特征在于，所述傳導材料(54)包括至少一種金屬或金屬合金。6...

【專利技術屬性】
技術研發人員：C·D·卡魯索，A·A·亞布勞，R·A·哈迪森，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：新型
國別省市：美國;US