风车叶片用落雷抑制装置制造方法及图纸

提供一种能够尽可能地防止从风车叶片脱离的风车叶片用落雷抑制装置。提供一种落雷抑制装置7，该落雷抑制装置7是风车叶片用落雷抑制装置，其设置于风车叶片6的末端，抑制向风车叶片6发生落雷，具备：电绝缘体11，其安装于风车叶片6的末端，由非导电材料形成；内部电极9，其安装于电绝缘体11的与风车叶片6相反的一侧；以及外部电极10，其以隔着规定的间隔包围内部电极9的方式安装于电绝缘体11，电绝缘体11通过固定部件13、连结杆14以及固定螺母15固定于风车叶片6的末端，内部电极9连结有接地线8。8。8。

【技术实现步骤摘要】
风车叶片用落雷抑制装置


[0001]本专利技术涉及一种风车叶片，尤其涉及一种风车叶片用落雷抑制装置，该风车叶片用落雷抑制装置通过抑制向构成风力发电机的风车的风车叶片发生落雷来抑制风力发电机的损伤。

技术介绍

[0002]作为可再生能源之一，已知有风能。
[0003]使用该风能进行产生的风力发电机具备风车。
[0004]该风车的结构中包括较高的支柱、装配于该支柱的上端并内置有发电机的机舱、以及装配于该机舱并驱动发电机旋转的多个风车叶片。
[0005]这样的风力发电机利用自然产生的风使风车叶片旋转，与之连动地驱动发电机旋转，由此进行发电。
[0006]在此，为了风车叶片高效地承接风，支柱形成得较高，风车叶片设置在较高的位置。另外，为了使发电量变多，将风车叶片形成得较长。
[0007]风车叶片的长度例如形成为几十米至一百米左右。
[0008]在此，为了避免发生冲击波，风车叶片以风车叶片的末端的速度不超过音速的方式设计。
[0009]例如，在旋转速度是每分钟20次的情况下，在实际运用时，预计风车叶片的长度的上限值为大约110米。此外，在该风车叶片的长度中，风车叶片的末端的速度是每秒大约230米。
[0010]然而，在这样的风力发电机中，通过使风车叶片旋转，风车叶片的末端到达风力发电机整体的最高位置，即最靠近雷云的位置。
[0011]因此，成为容易朝向风车叶片发生落雷的状态。
[0012]作为应对这样的不良情况的对策，例如，已知有专利文献1中记载的风力发电用叶片。
[0013]专利文献1中记载的风力发电用叶片(与风车叶片对应)在其末端设置有金属制的受雷部，该受雷部电连接有接地线，该接地线经由风车叶片以及支柱的内部埋设于大地。
[0014]专利文献1中记载的风力发电用叶片在向风力发电用叶片发生落雷的情况下，能够通过上述结构将该落雷引导到受雷部，使该雷击经由接地线流向大地。
[0015]由此，专利文献1中记载的风力发电用叶片能够抑制因落雷导致的雷击对风车叶片、机舱以及内置于机舱的各设备造成损伤。
[0016]现有技术文献
[0017]专利文献
[0018]专利文献1：日本特开2012
‑
246812号公报
[0019]专利文献2：日本特开第5839331号公报

技术实现思路

[0020]专利技术要解决的技术问题
[0021]然而，在这样的以往的风车叶片中，还存在如下应该改良的问题。
[0022]以往的风车叶片即使在朝向风车叶片发生落雷的情况下也不一定能够将该落雷引导到受雷部。实际上，已经确认发生过朝向风车叶片发生的落雷直击到风车叶片的外表面等事故。
[0023]另外，由于受雷部引导落雷，因此落雷直击向风车叶片的次数增加。
[0024]因此，不能说以往的风车叶片一定能够有效抑制对风车叶片、机舱、内置于机舱的各设备以及支柱造成的损伤。
[0025]该问题是由将落雷引导到没有被保护体的场所的技术思想造成的。
[0026]另一方面，例如，专利文献2中记载的落雷抑制装置作为着眼于落雷的发生机理的新的应对技术而为人所知。认为这样的落雷抑制装置在装配于风车叶片的末端的情况下，能够大幅度减少落雷朝向风车叶片直击的次数。
[0027]在雷云的内部发生电荷分离，其下部带负电荷。
[0028]例如，在雷云的底部带负电荷的情况下，由于静电感应，位于雷云的下方的大地的表面带正电荷。此时，接地的较高的位置，例如，避雷针、树木等与雷云之间的距离较短，因此正电荷的密度变大。
[0029]在此，在雷云的内部，由于电荷分离导致电位差非常大，因此大气的电绝缘被局部破坏，发生较弱的放电。
[0030]在落雷中，首先，从雷云向下方行进的负电荷的较弱的放电(阶梯先导(Stepped leader))直接朝向大地断续地行进。
[0031]另一方面，由于雷云的底部与大地的表面附近之间的电位差非常大，因此大气的电绝缘被局部破坏，从大地的表面附近尤其是避雷针、树木等朝向其上方发生正电荷的弱放电(流光)。
[0032]而且，在阶梯先导与流光结合的情况下，通过其放电路径雷云的底部与大地的表面电连接，与电位差对应地流过非常强的电流(反馈电流)。该反馈电流一般被称作落雷。
[0033]专利文献2中记载的落雷抑制装置具备形成电容器的下部电极和上部电极，下部电极接地。
[0034]在专利文献2中记载的落雷抑制装置中，通过上述结构，下部电极带有与大地的表面所带电荷种类相同的电荷，由此上部电极带有与雷云的底部所带电荷种类相同的电荷，能够缓和与雷云的底部之间的电位差。
[0035]由此，专利文献2中记载的落雷抑制装置能够抑制流光的发生，能够抑制作为反馈电流的落雷的直击。
[0036]在此，专利文献2中记载的落雷抑制装置的外形形状形成为大致球状，由此能够抑制在上部电极局部形成电荷密度较大的部位。
[0037]据此，专利文献2中记载的落雷抑制装置也能够抑制流光的发生，抑制作为反馈电流的落雷的直击。
[0038]然而，为了将这样的落雷抑制装置装配于风车叶片的末端，必须解决以下问题。
[0039]在风车叶片旋转的情况下，向装配于风车叶片的末端的落雷抑制装置作用远离风
车叶片的末端的方向的较强的离心力。
[0040]例如，在旋转速度是每分钟20次，风车叶片的长度是110米的情况下，计算出的作用于落雷抑制装置的离心力的大小是作用于落雷抑制装置的重力的大小的大约49倍。
[0041]另外，在风车叶片旋转的情况下，向装配于风车叶片的末端的落雷抑制装置作用较强的风压。
[0042]例如，在旋转速度是每分钟20次，风车叶片的长度是110米的情况下，计算出的作用于落雷抑制装置的风压是1平方米大约33千牛顿。
[0043]此时，在落雷抑制装置的外形形状呈球状，直径是20厘米的情况下，预计作用于落雷抑制装置的风压阻力的大小是大约530牛顿，即，与作用于大约54千克的质量的重力的大小相同程度。
[0044]装配于风车叶片的末端的落雷抑制装置因上述的离心力以及风压阻力容易从风车叶片的末端脱离，存在落雷抑制效果受损的风险。
[0045]鉴于以上实际情况，本专利技术应解决的技术问题是提供一种能够尽可能地防止从风车叶片脱离的风车叶片用落雷抑制装置。
[0046]此外，本专利技术的另一个应解决的技术问题是在提供上述风车叶片用落雷抑制装置时，尽可能地减小对风车叶片的空气动力特性造成的影响。
[0047]用于解决技术问题的方案
[0048]本专利技术为了解决上述技术问题，提供一种风车叶片用落雷抑制装置，其设置于风车叶片的末端，抑制向风车叶片发生落雷，具备：电绝缘体，其安装于风车叶片的末端，由非导电材料形成；内部电极，其安装于电绝缘体的与风车叶片相反的一侧；以及外部电极，其以隔着规定的间隔包围内部电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风车叶片用落雷抑制装置，其设置于风车叶片的末端，抑制向所述风车叶片发生落雷，具备：电绝缘体，其安装于所述风车叶片的末端，由非导电材料形成；内部电极，其安装于所述电绝缘体的与所述风车叶片相反的一侧；以及外部电极，其以隔着规定的间隔包围所述内部电极的方式安装于所述电绝缘体，所述电绝缘体通过固定单元固定于所述风车叶片的末端，所述内部电极连结有接地单元。2.根据权利要求1所述的风车叶片用落雷抑制装置，其中，所述内部电极形成为板状。3.根据权利要求2所述的风车叶片用落雷抑制装置，其中，所述内部电极形成为半圆状。4.根据权利要求1所述的风车叶片用落雷抑制装置，其中，所述内部电极形成为中空状。5.根据权利要求4所述的风车叶片用落雷抑制装置，其中，所述内部电极的截面形成为大致半球壳状。6.根据权利要求1～5中任一项所述的风车叶片用落雷抑...

【专利技术属性】
技术研发人员：松本敏男，
申请(专利权)人：株式会社落雷抑制系统，
类型：发明
国别省市：