[发明专利]风轮机叶片

说明书

技术领域

本发明涉及结合有雷电防护系统的风轮机叶片，并且涉及制造该风轮机叶片的方法。本发明还延伸至用于制造风轮机叶片的预成型部件以及制造预成型部件的方法。

背景技术

雷电防护系统通常结合到风轮机叶片中以解决雷击问题。导电的接闪器布置在叶片的外表面上或者邻近叶片的外表面布置以接收击中叶片的闪电。通常，接闪器电连接至延伸到叶片内部的引下缆线。闪电从接闪器排出至引下缆线，然后经在风轮机的叶片、机舱以及塔架内部延伸的导体排出至接地电位。因此，雷电防护系统允许闪电安全排出，从而使由雷击产生的对风轮机的损害风险最小化。

例如，US2011/0182731描述了这样一种风轮机叶片，在该风轮机叶片中，接收器延伸通过叶片壳，使得接收器在叶片壳的外表面以及内表面处暴露。在叶片壳的内表面处，接收器连接至引下缆线。为了提高雷电防护系统的效能，在叶片壳的外表面上并因此在接闪器上放置传导层。传导层增大了叶片的能够接收闪电的面积，由此增大了接收器捕获雷击的机率。

然而，这样的风轮机叶片难以制造，因为传导层必须在叶片壳制造成以后增设至叶片，这在制造过程中需要额外的、耗时步骤。而且，位于接闪器的区域中的外叶片表面的脊或其它这样的不连续部可能不利地影响叶片的空气动力学设计，从而导致减小空气动力学的效能。

本发明的目的是缓解或克服这些问题。

发明内容

针对此背景技术，并且根据第一方面，本发明涉及制造结合有雷电防护系统的风轮机叶片的方法，所述方法包括：提供风轮机叶片的模具；在所述模具中布置突出元件；将导电层布置在所述模具中的所述突出元件上；将一个或多个结构层以及/或者结构部件布置在所述导电层上；在真空下结合这些层，从而形成叶片壳，该叶片壳具有邻近所述壳的外表面的整合的导电层；使所述突出元件与所述叶片壳分离，从而在所述叶片壳的所述外表面中限定一凹口，所述导电层延伸到所述凹口中；邻近所述叶片壳的内表面设置所述雷电防护系统的电气部件；以及通过连接构件将所述导电层电连接至所述电气部件，其中，所述连接构件的端部容纳于所述凹口中，使得所述连接构件的表面横过所述凹口内的界面区抵接所述导电层，并且使得所述端部基本不从所述叶片壳的所述外表面突出。

以此方式，本发明提供形成结合有雷电防护系统的风轮机叶片的方法，使得所述连接元件容纳于所述凹口中，并且基本不从所述叶片的外表面突出。因此，所述连接元件不负面影响所述叶片的空气动力学性能，这确保有效地发电。

在优选实施方式中，将所述突出元件与所述导电层设置在一起成为预成型部件，并且同时布置在所述模具中。这提供在模具中快速而有效地布置部件的方法。

以便所述突出元件的所述端部可以紧密配合到所述凹口中，所述突出元件可以具有与所述连接元件的所述端部基本相同的形状与尺寸。

所述界面区可以包括所述凹口的基部。这使所述界面区的表面积最大，从而改善所述连接元件与所述导电层之间的电接触。

所述方法还包括形成在所述凹口的所述基部中穿过所述叶片壳的孔；以及将所述连接构件布置成延伸穿过所述孔。以此方式，所述连接构件的其余部分能够容纳于所述孔中以便于所述连接构件与所述电气部件之间的接触。

在一个实施方式中，所述突出元件包括突出的细节成形部，所述细节成形部在所述凹口的所述基部中提供相应的凹痕，并且所述方法包括在所述凹痕处形成所述孔。所述细节成形部便于形成所述孔的步骤，从而提高所述方法的效率。

为了进一步增进所述界面区处的电接触，所述方法可以可选地包括：在所述导电层的一部分与所述突出元件的表面之间进行密封，从而使位于所述界面区中的所述导电层免于污染。

所述密封的步骤可以包括：在所述导电层与所述突出元件的所述表面之间设置防护层。在此情况下，可以将所述突出元件、所述导电层以及所述防护层设置在一起成为预成型部件，使得这三者同时布置在模具中。

为了将所述防护层附着至所述导电层，所述防护层可以是粘合剂层。以此方式，所述防护层还可以用于将所述导电层粘附至所述突出元件。在包括防护层的实施方式中，所述方法还可以包括：在将所述连接构件布置在所述凹口中之前，从所述导电层移除所述防护层。

另选地或除所述防护层以外附加地，所述突出元件可以至少部分由弹性材料形成，并且所述密封的步骤可以包括：使所述突出元件变形，从而在所述导电层与所述突出元件的所述表面之间形成密封。

在优选的实施方式中，所述导电层是接闪器，该接闪器可选地是箔或网，从而进一步使对所述叶片的空气动力学构型的毁坏最小化。