[发明专利]风车叶片用的翼根形成片以及使用了该翼根形成片的风车叶片的翼根结构、风车叶片、风车及风车叶片的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚集多个而形成风车叶片的翼根的翼根形成片、使用了该翼根形成片的风车叶片的翼根结构、风车叶片、风车及风车叶片的制造方法。

背景技术

近年来，从保护地球环境的观点出发，作为利用了可再生能源之一的风力的发电设备，风车不断普及。

作为发电设备的风车通常具有将接收风的叶片支承于轮毂、并在该轮毂上连接有主轴的结构。并且，将风的动能转换成转子（由叶片、轮毂及主轴构成的旋转部分）的旋转能量，并通过发电机将转子的旋转能量转换成电力。

作为发电设备的风车从提高发电效率的观点出发而优选大型化，叶片的翼长具有增大的趋势，因此提出了将叶片与轮毂牢固地连接的方法。例如，列举有：T螺栓方式，向设于叶片的翼根上的贯通孔插入圆柱螺母，并将连接用的T螺栓与圆柱螺母螺合；埋入金属器件方式，向叶片的翼根埋设具有切出内螺纹的孔的金属器件，并将连接用的螺栓与金属器件螺合。以下，具体说明T螺栓方式及埋入金属器件方式。

图9是表示T螺栓方式的翼根结构的剖视图。在该图所示的翼根结构100中，在形成叶片的翼根部的纤维强化塑料（FRP）102上设置有贯通孔104，并向该贯通孔104插入圆柱螺母106。然后，用于将叶片的翼根部连接到轮毂侧的T螺栓108与圆柱螺母106螺合。由此，叶片的翼根部固定于轴承103的内圈103B和顶板105，其中该顶板105以堵塞轮毂101的开口部分的方式配置。另一方面，轮毂101通过螺栓（未图示）固定于轴承103的外圈103A。此外，在轴承103，滚动体103C设于外圈103A与内圈103B之间，通过轴承103而将叶片旋转自如地支承于轮毂101。

图10是表示埋入金属器件方式的翼根结构的剖视图。在该图所示的翼根结构110中，在形成叶片的翼根部的纤维强化塑料（FRP）102成形时，埋入狗骨形状的金属器件112。金属器件112在两端设有大径部113，主要通过大径部113之间的由附图标记A表示的区域的纤维强化塑料102的剪切强度，来防止金属器件112从翼根部脱落。而且，在金属器件112设有切出内螺纹的孔，用于将叶片的翼根部和顶板105及内圈103B连接的T螺栓108与金属器件112螺合。由此，叶片的翼根部固定于轮毂侧。

而且，在专利文献1中，作为埋入金属器件方式的改良型，公开了一种在埋设于翼根部的金属器件设有双头螺栓的翼根结构。在该翼根结构中，双头螺栓作为固定器而发挥功能，从而更有效地防止金属器件从翼根部脱落。

专利文献1：日本特开2003-293935号公报

发明内容

然而，T螺栓方式及埋入金属器件方式的翼根结构分别具有如下的缺点。

T螺栓方式的翼根结构与埋入金属器件方式相比重量轻，圆柱螺母106也难以脱落。然而，圆柱螺母106与内圈103B之间的纤维强化塑料102产生松弛（收缩变形），T螺栓108的预紧力有时会减弱。而且，由于在翼根部设有多个贯通孔104，因此为了弥补翼根部的强度下降而不得不加厚纤维强化塑料102。而且，向翼根部形成贯通孔104需要大量时间，并且当开孔加工失败时要将叶片废弃，从而存在成本增加的问题。

另一方面，埋入金属器件方式的翼根结构使用金属器件112，因此由纤维强化塑料102的松弛而引起的预紧力的下降不会成为问题。但是，埋入金属器件方式时的翼根部与轮毂的固定强度依赖于大径部113之间的由附图标记A表示的区域的纤维强化塑料102的剪切强度，因此需要将大径部113之间的距离增大某种程度，其结果为，金属器件112的重量变大，叶片重量增大。而且，当在大径部113之间的由附图标记A表示的区域的纤维强化塑料102发生层间剥离时，可能引起金属器件112的脱落。而且，为了将具有大径部113的金属器件112埋入而不得不加厚翼根部的纤维强化塑料102。

因此，鉴于叶片的大型化急剧发展的近况，可知今后翼根所要求的强度进一步增大，而且叶片的轻量化也更重要，因此需要开发克服了上述缺点的新的翼根结构。

关于这一点，专利文献1所记载的翼根结构是在埋设于翼根部的金属器件上设有作为固定器发挥功能的双头螺栓而不依赖于纤维强化塑料的剪切强度的固定方法，因此能够有效地防止金属器件的脱落。但是，由于需要将竖立设有双头螺栓的金属器件埋入于翼根部，因此不得不增大翼根部的板厚。而且，为了确保竖立设有双头螺栓的金属器件与翼根部的接触面积而不得不将金属器件的全长增大某种程度，从而金属器件的重量较大。