风力涡轮机叶片、风力涡轮机及风力涡轮机叶片制造方法技术

本发明专利技术涉及包括一个或更多个电动模块的风力涡轮机叶片。所述模块具有将能量源转换为所述一个或更多个模块用电力的供电装置，其中所述能量源是从外部光源发射到叶片结构中和／或叶片内部的供电装置的光束。本发明专利技术还涉及风力涡轮机和风力涡轮机叶片制造方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种风力涡轮机叶片、风力涡轮机以及风力涡轮机叶片的制造方法。
技术介绍
现代的风力涡轮机叶片具有用于勘测和保护叶片以防止过载和损坏的诸如传感 装置之类的不同设备。传感装置通常经由穿过叶片内部的电缆从外部供电。风力涡轮机叶片还可以包括雷电保护系统，其通常包括例如位于叶片末端表面上 并与雷电传导器(lightning down conductor)相连接的多个雷电接收器。雷电传导器穿 过叶片的内部并且经过风力涡轮机的其他部件而到地电势。在风力涡轮机中针对传感器和雷电保护系统使用内部电缆存的问题是具有在雷 电闪络(lightning flashover)之后雷电电流流过电缆到达地电势而不是到达传导器的风险。即使当雷电击中风力涡轮机叶片时不发生闪络，但由于雷电传导器和传感器系统 之间的电磁干扰，可能引起其他问题。上述雷电情形的结果可能是对传感器系统进行费时和昂贵的维修。本专利技术的目的是建立一种具有电动装置的风力涡轮机叶片，该电动装置不易由于 对叶片的雷电袭击而损坏。
技术实现思路
本专利技术涉及风力涡轮机叶片，其包括一个或更多个电动模块、以及将能量源转换 为用于所述一个或更多个模块用电力的供电装置，其中所述能量源是从外部光源发射到位 于叶片结构中和/或位于叶片内部的所述供电装置的光束。由此，通过使用光束作为能量源并在模块本地将能量源转换为电力而实现了电动 模块与地电势之间的电流隔离。由于电流隔离，雷电电流将因此不影响或损坏电动模块。在本专利技术的一个方面，所述电动模块是叶片中的例如用于对应变、振动、雷击、冰 及灰尘等的表面沉积进行感测的一个或更多个传感器模块，和/或其他类型的状况监视传 感器模块。由此，实现了对电动模块的可靠供电，该电动模块需要在物理上具有小尺寸以在 叶片结构中实现和/或装配到诸如叶片末端之类的叶片内部的受限制部位中。在不显著地 增大传感器模块的尺寸的情况下该传感器模块将很难得到保护而不受雷电电流的影响，因 此传感器模块在叶片中的定位是受限的。此外，能够以有利的方式在风力涡轮机叶片中实 现高级的传感器“智能”。在本专利技术的一个方面中，所述一个或更多个电动模块集成在所述叶片结构中，例 如利用环绕的导电网或罩进行EMC保护。由此实现了获得用于精确和快速感测叶片值的更 好位置的可能性，例如不使用经由叶片内表面上的传感器接口而进行的间接感测。对模块 的防电磁干扰保护还以有利方式使感测值有效。在本专利技术的又一方面中，所述一个或更多个电动模块经由至少一个光纤连接到毂和/或吊舱，该至少一个光纤例如作为所述模块的外部光数据通信的一部分或者与所述模 块的外部光数据通信相关。由此实现了电动模块与诸如光源和用于模块的数据通信的任何 接收装置之类的其他装置之间的明显的非导电距离，并因此建立了有保证的电流隔离。在本专利技术的再一方面中，该光纤可以被理解为沿着其长度方向承载光的玻璃或塑 料。光纤有时还可以被称为光波导、光导、或纤维光缆、甚至具有反射内表面的中空管道。在本专利技术的又一个和有利的方面中，与具有例如铝或铜之类导体的电缆相比，使 用光导增大了通信速度。此外，使用光导使得能够在同一光纤中具有多于一个通信信道，甚 至使得双向全双工通信成为可能。在本专利技术的又一个和有利的方面中，与具有例如铝或铜之类导体的电缆相比，使 用光导确保了能够长期持久使用和小尺寸。在本专利技术的又一方面中，所述一个或更多个电动模块的所述供电装置包括用于将 光束转换为电力的至少一个光伏电池和/或用于存储所述电力的存储装置，该存储装置例 如是一个或更多个电容器，例如超高容量电容器。由此实现了电动模块中的电源的有利实 施方式，即，用于将非电力能量源在本地转换为电力并优选地随后存储在空间高效电容器 中的的可靠电源。在本专利技术的一个方面中，其中所述至少一个光伏电池从所述至少一个光纤接收光 束，该所述至少一个光纤例如是专用于所述供电装置的至少一个光纤或是共用与能量传输 和数据通信的至少一个光纤。由此，能够经由单独的供电光纤来发射光束并由此建立增大 了可靠性和灵活性的电源解决方案。此外，能够例如在限定的时段内使用数据通信光纤进 行能量发送，以建立具有到叶片外部的简单电力连接及数据通信连接的模块系统。在本专利技术的另一方面中，所述供电装置与另外的能量源相结合，该另外的能量源 例如是位于所述叶片的表面上或集成在所述叶片结构中并位于完全或部分透明覆盖材料 下方的一个或更多个太阳能电池，和/或位于所述叶片中的动能源和/或电磁能量源。由 此，实现了利用电力来补充从外部光源提供的电力(光)的有利方式。在本专利技术的又一方面中，所述一个或更多个电动模块位于所述风力涡轮机叶片的 外半部中，并优选地位于所述风力涡轮机叶片的末端附近。由此，实现了对位于叶片中尺寸 小且经常遭受雷电击中(即由于模块定位在雷电传导器和接收器附近而增大了雷电闪络 的风险)的部位中的电动模块的有利的电流保护。应注意的是，该一个或更多个电动模块 的位置不影响该一个或更多个电动模块的操作或功能。因此，当该一个或更多个电动模块 位于叶片根部附近时，与位于叶片末端时一样，可以工作良好。在本专利技术的又一方面，所述一个或更多个电动模块包括诸如超低功率微处理器装 置之类的微处理器装置和/或用于将能量源和/或数据通信以级联方式耦合至其他电动模 块的耦合装置。由此，实现了可以利用能够从外部光源发送的少量电力而工作和运转良好 的电动模块。此外，级联方式的耦合允许关于数据通信和电力发送来连接多个模块，例如用 于减少风力涡轮机叶片内或当中所必需的光纤的数量。具有多于一个光纤可以为系统提供冗余，由于很难替换风力涡轮机叶片中损坏的 光纤，因此这是优选的。根据本专利技术的一个方面，优选地使用单模类型的光纤，但也可以使用多模光纤。单 模类型光纤可能是优选地，因为与多模光纤不同，单模类型光纤不表现出由于多空间模式而引起的模态色散(modal dispersion).因此，单模光纤在长距离上保持各光脉冲的保真 度(fidelity)方面比多模光纤更好。此外，由于这些原因，单模光纤比多模光纤能够具有 更高的带宽。根据本专利技术的又一方面，光导可以被铸造在叶片结构中。因为光导得到保护而不 受力学(例如扭曲和拉伸)和化学(例如水或溶剂)方面的外部影响，所以是非常有利的。 此外，当光导被铸造在叶片结构中时，光导将不对服务人员构成任何不便。因此，消除了当 必须维护或更换叶片中的传感器或其他设备时对光导造成损坏的风险。根据本专利技术的再一方面，在风力涡轮机叶片的生产中，如果光导被铸造在叶片结 构中，则能够获得各单独生产的叶片之间的更大的一致性。这可以例如利于对光纤等的计 算，因为各叶片中的光纤的长度是相同的。此外，由于能够提供具有期望的预定长度的光 导，因此可以优化风力涡轮机叶片的生产。本专利技术还涉及一种包括至少一个风力涡轮机叶片的风力涡轮机，以及用于制造根 据权利要求1到12中任意一项所述的风力涡轮机叶片的方法，其中该方法还包括以下步 骤部分地建立风力涡轮机叶片，在叶片结构中将一个或更多个电动模块与供电装置集成，其中能量源是光束，在所述叶片结构中和/或在所述叶片内部建立从外部光源到所述供电装置的光 束发射的可能性，以及完成所述风力涡轮机叶片的建立。由此，实现了本专利技术的其他有利本文档来自技高网...

【技术保护点】
风力涡轮机叶片（５），其包括：　　一个或更多个电动模块（９）、以及将能量源转换为所述一个或更多个模块用的电力的供电装置（１３），　　其中所述能量源是从外部光源（１２）发射到位于叶片结构（２４）中和／或位于叶片内部（２５）的所述供电装置的光束。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰约翰内斯马蒂亚斯胡贝图斯纽文胡岑，
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：DK[丹麦]