具有等电位结合的风力涡轮机转子叶片翼梁帽制造技术

一种风力涡轮机转子叶片翼梁帽，所述翼梁帽具有长度并且包括：包括多个导电材料层和至少一个中间层的堆，其中，导电材料层各自具有在第一方向上沿着翼梁帽的长度的长度，其中，中间层布置在相邻的导电材料层之间，其中，中间层包括纤维织物材料，纤维织物材料具有：第一边缘，其在第一方向上延伸；导电部分，其具有在第一方向上取向的导电纤维；在第一边缘与导电部分之间的第一边界部分，其具有多根在第一方向上取向的非导电纤维而没有在第一方向上取向的导电纤维；以及交叉纤维，其被取向成交叉导电纤维和非导电纤维，并且其中，中间层与相邻的导电材料层结合并且电联接到相邻的导电材料层，以便经由中间层的导电部分等电位地结合相邻的导电材料层

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有等电位结合的风力涡轮机转子叶片翼梁帽


[0001]本专利技术涉及一种风力涡轮机转子叶片翼梁帽
、
一种用于风力涡轮机叶片翼梁帽的纤维织物材料以及一种制造风力涡轮机转子叶片翼梁帽的方法
。

技术介绍

[0002]风力涡轮机将风的动能转换为电能
。
发电机将由具有一个或更多个转子叶片的转子捕获的风能转换成通常提供给公用电网的电能
。
发电机与运行和优化风力涡轮机的性能所需的各种部件一起容纳在机舱中
。
塔架支撑由机舱和转子提供的载荷
。
在水平轴风力涡轮机
(HAWT)
中，转子叶片从中心毂径向向外延伸，该中心毂绕大致水平对齐的纵向轴线旋转
。
在操作中，叶片构造成与经过的空气流相互作用以产生升力，该升力使转子在基本垂直于风的方向的平面内旋转
。
传统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更多个内翼梁制成
。
翼梁用于将载荷从旋转的叶片传递到风力涡轮机的毂
。
这种载荷包括由叶片的圆形运动引起的沿叶片的长度指向的拉伸和压缩载荷以及由风引起的沿叶片的厚度
(
即从叶片的迎风侧到背风侧
)
指向的载荷
。
翼梁通常可具有中空管状截面，例如大致矩形的中空管状截面，或梁截面，例如
I
形梁
、C
形梁
、H
形梁
、Y
形梁
、X
形梁等，其中，一个或更多个抗剪腹板在翼梁帽之间延伸
。
翼梁帽可以结合到外壳中或者可以附接到外壳
。
[0003]翼梁帽可包括拉挤成型的纤维材料条带
。
拉挤成型是类似于挤压成型的连续方法，其中，将纤维拉过液体树脂源，然后在开放室中受热，树脂在该开放室中固化
。
所得的固化纤维材料具有恒定的横截面，但由于该方法是连续的，材料一旦形成就可被切割成任意长度
。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成型的纤维复合条带的堆
。
拉挤成型的纤维是碳纤维，并且从根部到尖部几乎延伸叶片的整个长度
。
[0004]在过去几年中，风力涡轮机工业的总体趋势是使风力涡轮机叶片变得更长
。
叶片越长，转子越大并且可以捕获的风能越多，从而提高单个风力涡轮机的效率
。
[0005]风力涡轮机容易受到雷击
。
风力涡轮机通常包括将风力涡轮机部件电连接到地的防雷系统
。
叶片，特别是叶片尖部，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)
，其在叶片的外表面附近结合到外壳中
。
金属箔可仅覆盖一部分或基本上覆盖整个叶片外表面
。
另外或替代地，防雷系统可以包括一个或更多个分立的雷电接收器
。
金属箔和
/
或叶片上的雷电接收器都通过塔架电连接到地
。
[0006]尽管雷击由于其高频而具有沿结构
(
例如转子叶片
)
的外表面行进的自然趋势，但是当雷击发生时，叶片外壳中导电纤维的存在可能导致不希望的放电，这可能导致叶片外壳的损坏
。
在导电纤维沿转子叶片的相当大的长度延伸的情况下，特别是对于长的叶片，这个问题可能加剧
。
[0007]为了减少在相邻的拉挤成型的材料条带之间产生高电位的可能性，可以在拉挤成型的材料条带之间设置导电交织件，以便等电位结合条带
。
然而，在导电交织件是织物材料的情况下，导电纤维可能在制造过程中与织物材料的主体分离，从而可能产生与附近零件
的不期望的电联接
。

技术实现思路

[0008]本专利技术的第一方面提供了一种风力涡轮机转子叶片翼梁帽，所述翼梁帽具有长度并且包括：包括多个导电材料层和至少一个中间层的堆，其中，所述导电材料层各自具有在第一方向上沿着所述翼梁帽的长度的长度，其中，所述中间层布置在相邻的导电材料层之间，其中，所述中间层包括纤维织物材料，所述纤维织物材料具有：第一边缘，该第一边缘在所述第一方向上延伸；导电部分，该导电部分具有在所述第一方向上取向的导电纤维；在所述第一边缘与所述导电部分之间的第一边界部分，所述第一边界部分具有多根在所述第一方向上取向的非导电纤维而没有在所述第一方向上取向的导电纤维；以及交叉纤维，该交叉纤维被取向成交叉所述导电纤维和所述非导电纤维，并且其中，所述中间层与所述相邻的导电材料层结合并且电联接到所述相邻的导电材料层，以便经由所述中间层的导电部分等电位地结合所述相邻的导电材料层
。
[0009]总之，纤维织物材料可用于促进将树脂基质材料灌注在导电材料条带之间，以便将导电材料条带结合在一起
。
通过提供纤维织物材料的导电部分，相邻的导电材料层可以等电位地结合，从而可以避免翼梁帽内不希望的放电或电弧
。
边界部分可提供缓冲，使得在叶片材料的树脂灌注期间或叶片材料的铺设期间纤维与主体材料分离为松散的纤维的情况下，松散的纤维可能是非导电的，因此不可能产生不期望的电连接
。
[0010]第一边界部分可以具有垂直于第一方向的宽度，第一边界部分的宽度为至少5毫米
。
[0011]导电纤维可以是碳纤维
。
[0012]纤维织物材料的所有导电纤维可以在第一方向上取向
。
[0013]非导电纤维可以是玻璃纤维
。
在其他实例中，它们可以是天然纤维
。
[0014]交叉纤维可以是非导电交叉纤维，可选地，非导电交叉纤维可以是玻璃纤维或非导电的天然纤维
。
[0015]交叉纤维可以垂直于第一方向取向
。
在另一实例中，交叉纤维可以与第一方向成一定角度取向，例如正负
45
度
。
[0016]导电材料可以包括拉挤成型的纤维复合材料，纤维复合材料优选地为碳纤维增强塑料
。
[0017]风力涡轮机转子叶片翼梁帽还可包括交替的导电材料层和中间层
。
[0018]纤维织物材料还可包括：在第一方向上取向的第二边缘，第二边缘与第一边缘相对；以及在第二边缘和与导电部分之间的第二边界部分，第二边界部分具有多根在第一方向上取向的非导电纤维而没有在第一方向上取向的导电纤维
。
[0019]第二边界部分可以具有垂直于第一方向的宽度，第二边界部分的宽度可以是至少5毫米
。
[0020]纤维织物材料可以是纺织的或缝合的
。
[0021]根据本专利技术的第二方面，提供了一种风力涡轮机转子叶片，该风力涡轮机转子叶片包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种风力涡轮机转子叶片翼梁帽
(100)
，所述翼梁帽具有长度并且包括：包括多个导电材料层
(102)
和至少一个中间层
(104)
的堆，其中，所述导电材料层
(102)
各自具有在第一方向上沿着所述翼梁帽
(100)
的长度的长度，其中，所述中间层
(104)
布置在相邻的导电材料层
(102)
之间，其中，所述中间层
(104)
包括纤维织物材料
(400)
，该纤维织物材料具有：第一边缘
(E)
，该第一边缘在所述第一方向上延伸；导电部分
(C)
，该导电部分具有在所述第一方向上取向的导电纤维
(402)
；在所述第一边缘
(E)
与所述导电部分
(C)
之间的第一边界部分
(B)
，该第一边界部分具有多根在所述第一方向上取向的非导电纤维
(404)
而没有在所述第一方向上取向的导电纤维；以及交叉纤维
(406)
，该交叉纤维被取向成交叉所述导电纤维
(402)
和所述非导电纤维
(404)
，并且其中，所述中间层
(104)
与所述相邻的导电材料层
(102)
结合并且电联接到所述相邻的导电材料层，以便经由所述中间层的导电部分
(C)
等电位地结合所述相邻的导电材料层
。2.
根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机转子叶片翼梁帽，其中，所述第一边界部分具有垂直于所述第一方向的宽度，所述第一边界部分的宽度为至少5毫米
。3.
根据权利要求1或2所述的风力涡轮机转子叶片翼梁帽，其中，所述导电纤维是碳纤维
。4.
根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机转子叶片翼梁帽，其中，所述纤维织物材料的所有导电纤维在所述第一方向上取向
。5.
根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机转子叶片翼梁帽，其中，所述非导电纤维是玻璃纤维
。6.
根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机转子叶片翼梁帽，其中，所述交叉纤维是非导电交叉纤维，可选地，其中，所述非导电交叉纤维是玻璃纤维
。7.
根据前述权利要求中任一项所述的风力涡轮机转子叶片翼梁帽，其中，所述交叉纤维垂直于...

【专利技术属性】
技术研发人员：C，
申请(专利权)人：维斯塔斯风力系统有限公司，
类型：发明
国别省市：