[发明专利]风力涡轮机叶片和风力涡轮机

说明书

本发明涉及风力涡轮机叶片和风力涡轮机。用于风力涡轮机（1）的风力涡轮机叶片（5），包括：腹板（18），其沿叶片（5）的纵向方向（L）延伸；导电的梁（19），其沿叶片（5）的纵向方向（L）延伸，并且被连接到腹板（18）；避雷导体（21），其沿叶片（5）的纵向方向（L）延伸，并且被附接到腹板（18）；以及包含碳纤维的板层（22），其中，所述板层（22）被附接到避雷导体（21）和梁（19）二者，以将避雷导体（21）电连接到梁（19）。这具有以下优点，即：提供了避雷导体（21）和梁（19）之间的大范围和连续的电连接，并且可以代替将避雷导体（21）与梁（19）电连接的多个线缆。

技术领域

本发明涉及用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片和风力涡轮机。

背景技术

现代风力涡轮机的转子叶片由纤维增强塑料构建。转子叶片通常包括具有圆整的前缘和尖锐的后缘的翼型件。转子叶片利用其叶片根部连接到风力涡轮机的轮毂。此外，转子叶片借助于变桨轴承（pitch bearing）连接到轮毂，该变桨轴承允许转子叶片的俯仰运动。长的转子叶片经受高风力。

转子叶片可以由连接到彼此的两个半壳体制成。此外，腹板，特别是抗剪腹板（shear web），可以被布置在所述两个半壳体之间，以加强转子叶片。抗剪腹板可以被布置在两个梁之间，特别是布置在梁帽（spar cap）之间，并且可以被连接到所述梁，特别是连接到所述梁帽。

相对于雷击，转子叶片是风力涡轮机的最暴露的部分。因此，可以设置防雷系统（LPS）。防雷系统可以包括避雷导体（或避雷针，lightening conductor），其可以被连接到腹板并且可以沿腹板的纵向方向延伸。该避雷导体可以被电连接到风力涡轮机叶片的接地系统。此外，通常称为接收器的针对闪电的附接点可以沿叶片表面布置并且连接到避雷导体。

当雷击被防雷系统拦截时，电流借助于避雷导体传输到地面。然而，由于梁可以提供到地面的替代路径，因此可发生避雷导体和例如可包含导电的碳纤维的梁之间的闪络（flash-over）。此外，互感还可能在梁中引起电流。这些影响可引起对梁的结构性损伤，并且可能引起叶片的灾难性故障。为了防止梁的损伤，可以设置避雷导体和梁之间的电连接。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种改进的风力涡轮机叶片。

因此，提供了一种用于风力涡轮机的风力涡轮机叶片。该风力涡轮机叶片包括：腹板，其沿所述叶片的纵向方向延伸；导电的梁，其沿所述叶片的所述纵向方向延伸，并且被连接到所述腹板；避雷导体，其沿所述叶片的所述纵向方向延伸，并且被附接到所述腹板；以及包含碳纤维的板层（ply），其中，所述板层被附接到所述避雷导体和所述梁二者，以将所述避雷导体电连接到所述梁。

与已知的风力涡轮机叶片对比，提供了避雷导体和梁之间的大范围和连续的电连接。这具有以下优点，即：例如，可以代替将避雷导体与梁电连接的多个线缆。所述板层可以被设计为所述腹板的结构改进。因此，仅需要对风力涡轮机叶片制造过程的微小调整。因此，简化了这样的风力涡轮机叶片的生产。此外，由于所述板层为避雷导体和梁提供了大的接触表面，所以可以减少这种电连接的故障。而且，易于拱起的从金属到碳的关键连接被设置成远离梁，并且因此，最小化了梁处的结构上严重损坏的风险。此外，由于具有碳纤维的板层与由金属制成的板层相比重量轻，所以所述板层用作有效的增强元件。

所述梁可以包括碳纤维和/或例如可以是梁帽。特别地，所述梁可以由复合材料制成，特别是由碳纤维增强聚合物（CFRP）制成，其中，可以例如仅借助于碳纤维来实现导电性。此外，所述梁可以是第一梁和/或第一梁帽。