[发明专利]风力涡轮机转子叶片的等电位结合

说明书

一种风力涡轮机转子叶片具有包括导电材料的翼梁帽，以及在翼梁帽上面延伸的避雷导体。在避雷导体与翼梁帽之间存在非导电层。等电位结合元件将避雷导体电结合到翼梁帽。非导电层是不连续的以限定间隙，并且等电位结合元件延伸穿过该间隙。

技术领域

本发明涉及一种风力涡轮机转子叶片，并且特别地涉及风力涡轮机转子叶片内的等电位结合，并且涉及制造风力涡轮机转子叶片的方法。

背景技术

风力涡轮机将风的动能转换成电能。发电机将由具有一个或多个转子叶片的转子捕获的风能转换成通常被供应给公用电网的电能。发电机与操作和优化风力涡轮机的性能所需的各种部件一起被容纳在机舱中。塔架支撑由机舱和转子提供的负载。在水平轴风力涡轮机(HAWT)中，转子叶片从中心轮毂径向向外延伸，该中心轮毂围绕大致水平对齐的纵向轴线旋转。在操作中，叶片被构造成与经过的空气流相互作用以产生升力，该升力导致转子在基本上垂直于风向的平面内旋转。

常规的转子叶片由外壳和在由外壳界定的中空空间中的一个或多个内部翼梁制成。翼梁用于将负载从旋转叶片传递到风力涡轮机的轮毂。这种负载包括由叶片的圆周运动引起的沿叶片的长度定向的拉伸和压缩负载，以及由风引起的沿叶片的厚度定向的负载，即从叶片的迎风侧到背风侧。翼梁通常可具有中空管状区段，例如大致矩形的中空管状区段，或者梁区段，例如I形梁、C形梁、H形梁、Y形梁、X形梁等，其中一个或多个剪切腹板在翼梁帽之间延伸。翼梁帽可被结合到外壳中或可附接到外壳。

翼梁帽可包括材料的拉挤纤维条。拉挤成型是类似于挤出的连续过程，其中纤维被拉动穿过液体树脂的供应装置，然后在开放腔室中被加热，在开放腔室中树脂被固化。所得固化纤维材料具有恒定的横截面，但由于该方法是连续的，因此一旦形成材料可被切割成任何任意长度。

WO2013/087078描述了一种具有细长增强结构的风力涡轮机叶片，该细长增强结构包括拉挤纤维复合条的堆叠。拉挤纤维是碳纤维，并且几乎在叶片的整个长度上从根部延伸到叶梢。

过去几年来风力涡轮机工业中的一般趋势是使风力涡轮机叶片制造得更长。叶片越长，转子越大，并且能够捕获的风能越多，从而改进了单个风力涡轮机的效率。

风力涡轮机易受雷击的影响。通常风力涡轮机包括将风力涡轮机部件电联接到地面的雷电保护系统。叶片，特别是叶片叶梢，特别容易受到雷击。因此，叶片通常包括金属箔或表面保护层(SPL)，其被结合到叶片的外表面附近的外壳中。金属箔可仅覆盖叶片外表面的一部分或基本上覆盖整个叶片外表面。另外或替代地，雷电保护系统可包括一个或多个离散的雷电接收器。叶片上的金属箔和/或雷电接收器都通过塔架电连接到地面。

尽管雷击由于其高频率而沿诸如转子叶片的结构的外表面而具有自然趋势，但是当发生可能导致叶片壳损坏的雷击时，叶片壳中导电纤维的存在可能导致不期望的放电。在导电纤维是连续的并且沿转子叶片的大部分长度延伸的情况下，尤其是对于长的叶片，这个问题可能恶化。

发明内容

本发明的第一方面提供了一种风力涡轮机转子叶片翼梁帽，所述风力涡轮机转子叶片翼梁帽具有长度，并且包括：堆叠，所述堆叠包括多个第一导电材料层和至少一个中间层，其中，所述第一导电材料层均具有沿所述翼梁帽的长度的长度，其中，所述中间层被布置在相邻的所述第一导电材料层之间，并且包括第二导电材料的第一部分和不同于所述第二导电材料的第三材料的第二部分，其中，所述第二导电材料的第一部分沿所述翼梁帽的所述长度的长度比所述相邻的所述第一导电材料层中最短的第一导电材料层的长度短，并且其中，所述中间层与所述相邻的所述第一导电材料层相结合，并且所述第二导电材料电联接到所述相邻的所述第一导电材料层，以便经由所述第二导电材料等电位地结合所述相邻的所述第一导电材料层。

通过经由所述第二导电材料等电位地结合所述相邻的所述第一导电材料层，可避免来自所述翼梁帽的不期望的放电或电弧。

翼梁帽还可包括第一导电材料与中间层的交替层。