CN106762463B - 导流罩及包含该导流罩的风力发电机组 - Google Patents

Abstract

提供了一种风力发电机组的导流罩以及包括该导流罩的风力发电机组，该导流罩包括敷设在该导流罩上的金属网(10)，金属网(10)在导流罩上形成法拉第笼。通过在导流罩上形成法拉第笼，能够实现雷电流泄放的有效接闪保护，并且能够对导流罩内部实现栅格型屏蔽保护。

Description

导流罩及包含该导流罩的风力发电机组

技术领域

本发明涉及风力发电机组设备制造技术领域，具体地，本发明涉及一种导流罩以及包含该导流罩的风力发电机组。

背景技术

风力发电机组中包括有机舱、轮毂、塔筒等结构。其中导流罩设置在轮毂的外部，用于保护轮毂并对气流进行分流。

目前导流罩材质以玻璃钢材质为主。导流罩位于风机前部，设置接闪器难度较大，一般防雷效果较差，且玻璃钢材质导流罩不具备屏蔽保护作用，并且对导流罩内的电气设备也不能起到雷电电磁干扰的防护作用。

专利文献CN103161683A公开了一种大型玻璃钢风力发电机机舱罩避雷装置。此专利采用了在机舱罩的上层和下层之间敷设金属导电网且均布置接闪器的方式来实现机舱罩的接闪保护。然而，该装置未考虑到对于导流罩的保护，且未考虑屏蔽保护作用。此外，该装置将金属网嵌装在机舱罩上层和下层之间，有一定局限性。

发明内容

本发明构思的示例性实施例提供了一种具有接闪作用和防电磁干扰作用的导流罩以及包括该导流罩的风力发电机组。导流罩包括敷设在导流罩上的金属网，金属网在导流罩上形成法拉第笼。

根据本发明构思的示例性实施例，金属网可以由设置在导流罩上的多根金属线交叉连接形成。

根据本发明构思的示例性实施例，导流罩可以包括多个导流罩分瓣单元，金属网可以包括分别设置在导流罩分瓣单元上的第一金属网单元，多个第一金属网单元可以相互连接。

根据本发明构思的示例性实施例，导流罩还可以包括前顶盖，金属网还可以包括设置在前顶盖上的第二金属网单元，第二金属网单元可以与第一金属网单元连接。

根据本发明构思的示例性实施例，金属线在导流罩前顶盖和相应的导流罩分瓣单元的边缘处可以留有预定长度。

根据本发明构思的示例性实施例，金属线在导流罩分瓣单元和前顶盖的边缘处的预定长度部分可以用接线端子固定。

根据本发明构思的示例性实施例，相邻的第一金属网单元和第二金属网单元之间可以通过接线端子电气连接。

根据本发明构思的示例性实施例，金属线交叉的重叠部分可以通过导电连接构件电气连接。

根据本发明构思的示例性实施例，导流罩上可以设置有金属元件，金属线可以与邻近的金属元件电气连接。

根据本发明构思的示例性实施例，金属网可以与设置在导流罩和轮毂之间的后支架电气连接。

根据本发明构思的示例性实施例，导流罩上可以设置有开口，金属网避开开口设置。

根据本发明构思的示例性实施例，金属线可以为铜编织带、扁状金属、电缆、金属箔中的一种或多种。

根据本发明构思的示例性实施例，金属网可以设置在导流罩的外表面上、导流罩的材料层中或导流罩的内表面上。

根据本发明构思的以上描述，通过在导流罩上设置金属网，可以实现以下优异技术效果：

1、可以减少电磁干扰的感应效应，防止电磁波侵入导流罩内；

2、对导流罩实现有效接闪保护；

3、通过防雷金属网雷电流泄放，减少了引下线的安装，美观方便。

附图说明

通过参照附图的示例性实施例的以下描述，本发明构思的上述和其它特征将变得明显，其中：

图1是示意性地示出根据本发明构思的示例性实施例的敷设于导流罩的防雷金属网布线示意图；

图2是示意性地示出根据本发明构思的示例性实施例的导流罩的前顶盖的金属网布线示意图；

图3A和图3B分别是示意性地示出根据本发明构思的示例性实施例的导流罩除前顶盖以外结构的不同角度的部分金属网布线示意图。

具体实施方式

尽管参照附图描述了实施例，但应理解的是，在不脱离描述的技术的精神和范围的情况下，描述的技术不限于其具体的实施例，可对描述的技术作出各种变化、修改、等同和替换。

这里虽然使用了“上”来描述一个元件与另一元件之间的关系，然而，这里使用的“上”并不仅具有一个元件“位于”另一元件的表面“上”这一层含义，也具有该元件“位于”所述另一元件的表面“下”或者该元件“包括在”所述另一元件“中”这样的含义。

贯穿附图，同样的附图标记指示同样的元件。在附图中，为了描述的技术的清楚性，可以夸大元件的尺寸。

根据本发明构思基于上述现有技术的不足，提供了一种具有良好的防雷效果及防雷电电磁干扰效果的导流罩100。导流罩100包括敷设于导流罩100上的金属网10。金属网10由设置在导流罩100上的金属线1相互交叉连接而成。更具体地，导流罩100包括导流罩前顶盖和多个导流罩分瓣单元，导流罩100的前顶盖设置有第二金属网单元，各个导流罩分瓣单元上设置有第一金属网单元，第二金属网单元和多个第一金属网单元相互连接，从而形成法拉第笼。这里，第一金属网单元和第二金属网单元均为金属网单元，其中“第一”和“第二”的表述只是具体说明金属网单元所处的不同位置，例如，“第一金属网单元”指的是导流罩分瓣单元上的金属网单元，从而“第一金属网单元”也可称作“金属网单元”，对于“第二金属网单元”具有与“第一金属网单元”的解释和说明。

下面，将结合图1来描述导流罩100的金属网10的基本布局。

图1是示意性地示出根据本发明构思的示例性实施例的敷设于导流罩100的防雷金属网10的布线示意图。参照图1，金属网基本覆盖整个导流罩100。

将金属网10设置为基本覆盖导流罩100的目的在于对整个导流罩100的各部位实现有效接闪保护，同时形成法拉第笼，从而对导流罩内部器件实现栅格屏蔽保护。

金属网10通过多根金属线1交叉设置而形成，因此，金属网10可以包括多个金属网单元。导流罩100的金属网单元可以具有基本均匀或不均匀的尺寸设置(参照图1和图3)。例如，覆盖导流罩100的金属网10中的一个或更多个金属网单元中可以具有3m×3m的尺寸，而另一些金属网单元中可以分别具有诸如以3m×4m、3m×5m、4m×5m、4m×4m为例的尺寸。

因此，本领域技术人员可以基于本发明构思的上述教导在具体实践中对各个金属网单元的具体尺寸进行修改和变化，且上述尺寸并不具有限制本发明构思的作用。例如，在能够实现有效接闪保护和实现栅格屏蔽保护的情况下，可以将金属网单元设置为除了上述尺寸外的其它尺寸，例如，将金属网单元设置为具有诸如3.5m×4.3m、2.3m×5.4m等的尺寸。

此外，对于导流罩100的金属网10的布线方式可以采用在导流罩100的外周布置一圈金属线回路，然后再通过金属线1分隔该回路，从而形成具有预定尺寸的金属网单元。例如，当导流罩100由前顶盖及多个导流罩分瓣单元形成时，对于导流罩分瓣单元和前顶盖中的每个金属网单元的布线方式，可以采用沿导流罩分瓣单元和/或前顶盖中的每个外围布置一圈金属线回路，然后再与金属线回路的内部交叉布置金属线1。此外，当金属网单元的布线尺寸不能够实现有效防雷击和防电磁干扰或实现上述效果较差时，可以通过在各个金属网单元中增加金属线1(减小相应的金属网单元尺寸)或减少金属线1(增大相应的金属网单元尺寸)来调整整个金属网的防雷击和防电磁干扰的效果。例如，当金属网单元具有5m×5m的尺寸时，可以向其中加入金属线1，以使金属网单元变成2m×5m和3m×5m的尺寸。

此外，为了实现金属网10的防雷击和防电磁干扰的效果，构成金属网10的同方向的多根金属线1可以均匀平行分布，但本发明不限于此。也就是说，本领域技术人员可根据实际需要来调节金属网10的尺寸和布线的对称性。另外，如果导流罩100的侧部仅包括一条沿竖直方向布置的金属线，该金属线可以布置在该侧面的水平方向的中部，例如图1中的线L。这里竖直方向为图1中的y-z面方向。

此外，构成金属网10的金属线1的材料可以为具有良好导电性能的金属导体。根据本发明构思的示例性实施例，可以采用铜作为构成金属线1的金属材料。例如，可以将铜线制作成铜编织带来构成本发明构思的金属网10的金属线1。然而，本发明构思的示例性实施例不限于此。这里采用铜作为构成金属线1的材料主要出于生产成本、导电性及生产实用性的考虑。然而，也可以采用除铜以外的其它金属材料，例如，铝、钢等。此外，也可以采用除编织带以外的其它形状来用作金属线1，例如，扁带、电缆、金属箔等等。这里，本发明构思采用了铜编织带作为构成金属线1的具体示例。

根据本发明构思的示例性实施例，金属网10可以以暗敷的形式设置在导流罩100上，例如，金属网10可以设置在导流罩100的表面上，设置在导流罩100的材料中以及设置在导流罩100的内表面上。例如，当导流罩100由多层结构(例如，多层纤维结构)形成时，金属网10可以层叠在多层结构中。然而，本发明构思的示例性实施例不限于此。例如，金属网10可以敷设在导流罩100的内壁。或者，例如，在有防腐保护措施的情况下，金属网10可以设置在防腐蚀层(未示出)与导流罩100之间(即，导流罩100的表面上和位于其表面上部的防腐蚀层的下方)。此外，在暗敷金属网10时，为了实现更好的防雷击和防电磁干扰特性，可以均匀地敷设金属网10，并且构成金属网10的金属线1紧贴导流罩表面。

此外，采用如上所述的金属材料作为金属线1形成金属网10时，金属线1的截面尺寸可以根据实际情况来具体选择。例如，当采用铜编织带作为金属线1时，可以选择截面面积为50mm²的铜编织带来构成金属线1。例如，当选择的铜编织带具有50mm²以上的横截面积的情况下，可以防直击雷和电磁干扰；当选择的铜编织带具有50mm²以下的横截面积的情况下，其防电磁干扰效果较好，但是防止雷击效果会差一些。

此外，相邻的金属网单元的金属线1可以以“十”或“T”形形状相交。在这种情况下，可以在构成两个相邻的金属网单元的金属线1的交叉重叠区域用导电连接构件将两根交叉的金属线1进行电气连接。例如，可以采用两块25mm*25mm*1mm的铜板呈“井”和/或“T”型压接金属线1的交叉重叠区域，并且可以采用的铆钉将经压接的两交叉重叠的金属线1电气连接，但本发明构思不限于此，也可以使用其它导电连接构件对两交叉重叠的金属线1进行电气连接。

此外，可以在金属网10与其它构件的连接处设置接线端子2(如图2所示)。例如，可以在金属网10与设置在导流罩和轮毂之间的后支架(用于连接轮毂和导流罩)的连接处设置接线端子2。例如，为了保证导流罩100的防雷金属网10与用于连接轮毂和导流罩的后支架的可靠连接，可以在金属网10靠近导流罩100的终端处(靠近机舱的边缘处)预留接线端子2，以保证连接的方便性。例如，当导流罩100由前顶盖和多个导流罩分瓣单元构成时，相邻的导流罩分瓣单元的边缘处以及导流罩分瓣单元与前顶盖相邻的各自边缘处可以设置接线端子2。此外，接线端子2可以包括连接孔或连接柱等本领域公知的电气连接结构。根据本发明的示例性实施例，可以采用铜接线端子。然而，本发明的示例性实施例不限于此，接线端子2可以包括任一形式的用于固定和电气连接的连接构件，例如，不锈钢螺栓(包括两个平垫一个弹垫一个螺母)等。由于相邻的导流罩分瓣单元以及导流罩分瓣单元与前顶盖需要结合在一起形成导流罩100，因此，每个导流罩分瓣单元的边缘处以及导流罩分瓣单元与前顶盖之间各自的边缘处的接线端子2可以对称设计，以便于后续的接线端子2之间的电气连接。

当导流罩100由前顶盖和多个导流罩分瓣单元构成时，由于相邻的导流罩分瓣单元之间以及导流罩分瓣单元与前顶盖之间的相应的金属线1需要电气连接，因此需要在导流罩分瓣单元和前顶盖的边缘处预留超过导流罩分瓣单元和前顶盖的边缘处的具有预定长度的金属线1。在这种情况下，接线端子2可以用来固定从金属网10伸出的金属线1，同时也可用来将两相邻的导流罩分瓣单元以及导流罩分瓣单元与前顶盖相对应的金属线1电气连接。根据本发明构思的示例性实施例，可以采用接线端子2(例如，铜接线端子(铜鼻子))来固定从导流罩分瓣单元和前顶盖的边缘处伸出的金属线1。在这种情况下，金属线1可以预留出预定长度(例如，预留出150mm-200mm)，而预留出的金属线1的端头则可用接线端子2进行固定(例如，尺寸为600AФ12mm的铜鼻子)。此外，当需要将两个接线端子2电气连接时，可以采用其它连接构件对其进行电气连接，例如螺栓(例如M10*20，包括两个平垫一个弹垫一个螺母)。

此外，为了延长导流罩金属网10的使用寿命，不允许发生金属线1断芯现象。此外，金属线1的拉伸强度可以不小于40Mpa/cm，并且直角撕裂强度可以不小于75kN/m。此外，也可以对金属线1暴露到空气中的部分以及接线端子2暴露于空气中的金属部分进行防腐蚀处理。例如，可以在金属线1暴露到空气中的部分以及接线端子2暴露于空气中的金属部分覆盖(例如，镀覆)锡、锌等材料，从而在防止暴露的金属部分被空气或湿气腐蚀的情况下保证电气连接的可靠性。然而，本发明构思不限于此。也就是说，本领域技术人员可以基于实际情况来选择是否覆盖防腐材料，以及选择合适的工艺来对暴露的部分覆盖覆层，并且所选的覆层材料可以根据本领域公知的材料来实现。例如，可以采用诸如热缩管的绝缘材料包覆上述金属材料的暴露部分。这种情况下，被包覆的部分诸如热缩管还可以起到指示此处为接地部件的作用。此外，为了使上述绝缘材料能够在正常温度范围内起到保护内部金属材料不被腐蚀的作用，上述绝缘材料应该具有足够的机械强度和弹性。

虽然图1示出了根据本发明构思的导流罩100的金属网10的基本布线视图，然而，由于导流罩100上还设置有其它构件(例如，舱门、叶片口等)，因此，图1中仅是理想状态下不具有任何其它结构的导流罩100的金属网10布线视图。下面，将参照图2至图3B来描述在导流罩100上具有其它构件的情况下的金属网10的布线视图。

图2是示意性地示出根据本发明构思的示例性实施例的导流罩100的前顶盖的金属网10布线示意图，图3A和图3B分别是示意性地示出根据本发明构思的示例性实施例的导流罩100除前顶盖以外结构的不同角度的部分金属网10布线示意图。

参照图2，其示出了导流罩100的前顶盖的中心处均匀地布置三条金属线1的具体示例(即，两相邻金属线之间的夹角为120°)。然而，本领域技术人员可以根据实际需要来布置处于导流罩100前顶盖的金属线1。例如，可以布置与图2中示出的三条金属线1不同数目的金属线1，且相邻金属线1之间也可以具有相等或不等的夹角。例如，当导流罩100的前顶盖具有四条以前顶盖中心为中心的具有放射状的金属线1时，那么，相邻金属线1之间的夹角可以均为90°或不等于90°。另外，虽然图2中示出了三条金属线1并汇于前顶盖的中心点，然而这仅是具体导流罩前顶盖的结构限制。也就是说，在不具有结构的具体限制的情况下，可以将放射状布置的金属线汇聚于一点或不汇聚于一点。此外，虽然图2中仅示出了三条放射状的金属线1，然而本领域技术人员可以根据实际需要并兼顾导流罩前顶盖的具体结构而设置与图2中示出的放射状金属线1交叉的金属线。

参照图3A和图3B，其示出了根据本发明构思的示例性实施例的导流罩100除前顶盖以外结构的两个侧视图。其中，在图3A中在竖直方向布置有金属线1-1和1-2，且在水平方向上布置有金属线1-3，在图3B中，在竖直方向布置有金属线1-4，且在水平方向上布置有金属线1-5和1-6。从图3A和图3B中可以看出，水平方向布置的金属线1-3与1-6和竖直方向上布置的金属线1-1与1-2以及1-4与1-5相交。这里，水平方向与竖直方向具有相对的含义，也就是说，水平方向与竖直方向的夹角不一定为90°。虽然图3A和图3B中示出的金属线并未具体地示出构成金属网10的金属网单元为具有封闭区域的近似格子的形状，但通过将图3A和图3B组合在一起，可以容易得到具有封闭形状的金属网单元。此外，虽然图3A和图3B中示出了具体数目的金属线，但本发明构思不限于此，也就是说，可以基于实际情况来布置金属线的数目和位置。

另外，参照图2及图3A和图3B，与图1不同的是，由于导流罩100上设置有舱门、叶片口等开口部件3，因此，金属线1在布置时需要绕过这些开口部件3。另外，对于导流罩100上的附属金属结构，其可以与金属网10通过金属线1进行等电位连接，从而可以防止这些附属金属结构被雷击。例如，当金属网10被布置为经过诸如连接座、中部连接板等的金属结构时，并且当导流罩100由纤维材料制成时，可以将这些金属结构设置在纤维层与由金属网10构成的金属网层之间，以使金属件与金属网10连接到一起。另外，例如，当金属网10被布置为位于导流罩100上的其它金属结构附近时，可以通过这些金属结构附近的金属线1将其等电位连接。通过将导流罩100上的所有金属结构等电位连接，从而可以防止这些金属部件被雷击。

此外，对于金属线1之间以及金属网10与设置在导流罩100上的金属结构之间的电气连接的可靠性，可以限定它们的连接面的接触电阻小于0.03Ω。

通过总结和回顾，提供了一种具有金属网的导流罩及包括该导流罩的风力发电机组。通过在导流罩上设置金属网来泄放雷电流，减少了引下线的安装，即美观方便又对导流罩实现了有效接闪保护，并且可以减少电磁干扰的感应效应，防止电磁波侵入导流罩内。此外，将导流罩上所有金属件与金属网连接，将金属网与与设置在导流罩和轮毂之间的后支架电气连接，不用再设置金属线缆即可实现等电位连接。

以上描述了根据本发明构思的示例性实施例的具有金属网的导流罩，该导流罩可以应用于风力发电机组。导流罩通过连接后支架而与轮毂连接，由于轮毂连接机舱且在机舱处设置有接地线，从而使得导流罩能够接地，从而保证了雷电流的泄放。因此，通过设置具有金属网的导流罩，可以为风力发电机组实现有效接闪保护和防电磁干扰的保护。

已在此公开的发明技术，虽然采用了特定的术语，但是仅以一般描述性意义来使用和解释这些术语，而不是为了限制的目的。在某些情况下，如对本领域普通技术人员来说应理解的是，自提交本申请之时起，除非另外明确表示，否则结合具体实施例描述的特征、特性和/或元件可以单独使用或者与结合其它实施例描述的特征、特性和/或元件组合使用。因此，本领域技术人员应理解的是，在不脱离权利要求所阐述的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上作出各种变化。

Claims (12)

1.一种风力发电机组的导流罩，其特征在于，

所述导流罩包括敷设在所述导流罩的外表面上的用于接闪并泄放雷电流的金属网(10)，所述金属网(10)覆盖整个所述导流罩上，

其中，所述导流罩包含埋设的金属件，所述埋设的金属件与所述金属网(10)等电位连接，

其中，所述金属网(10)由设置在所述导流罩上的多根金属线(1)交叉连接形成，所述金属线(1)的截面面积大于50mm²，

其中，在所述导流罩的后端部上设置有用于与设置在所述导流罩和轮毂之间的后支架电气连接的接线端子。

2.如权利要求1所述的导流罩，其特征在于，所述导流罩包括多个导流罩分瓣单元，所述金属网(10)包括分别设置在所述导流罩分瓣单元上的第一金属网单元，多个所述第一金属网单元相互连接。

3.如权利要求2所述的导流罩，其特征在于，所述导流罩还包括导流罩前顶盖，所述金属网(10)还包括设置在所述前顶盖上的第二金属网单元，所述第二金属网单元与所述第一金属网单元连接，所述第二金属网单元包括以所述导流罩前顶盖为中心呈放射状布置的多根金属线(1)。

4.如权利要求3所述的导流罩，其特征在于，所述金属线(1)在所述前顶盖和相应的所述导流罩分瓣单元的边缘处留有预定长度。

5.如权利要求4所述的导流罩，其特征在于，所述金属线(1)在所述导流罩分瓣单元和所述前顶盖的边缘处的预定长度部分用接线端子(2)固定。

6.如权利要求4所述的导流罩，其特征在于，相邻的所述第一金属网单元和所述第二金属网单元之间通过所述接线端子(2)电气连接。

7.如权利要求1所述的导流罩，其特征在于，所述金属线(1)交叉的重叠部分通过采用导电连接构件呈“井”和/或“T”型压接来电气连接。

8.如权利要求1所述的导流罩，其特征在于，所述金属件包括连接座和中部连接板。

9.如权利要求1所述的导流罩，其特征在于，所述金属网(10)与设置在所述导流罩和轮毂之间的后支架电气连接。

10.如权利要求1所述的导流罩，其特征在于，所述导流罩上设置有开口(3)，所述金属网(10)避开所述开口(3)设置。

11.如权利要求1所述的导流罩，其特征在于，所述金属线(1)为铜编织带、扁状金属、电缆、金属箔中的一种或多种。

12.一种风力发电机组，其特征在于，所述风力发电机组包括权利要求1-11中任一项权利要求所述导流罩。