CN110573728A - 风力涡轮机叶片和风力涡轮机发电设备 - Google Patents

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CN110573728A CN201780089907.1A CN201780089907A CN110573728A CN 110573728 A CN110573728 A CN 110573728A CN 201780089907 A CN201780089907 A CN 201780089907A CN 110573728 A CN110573728 A CN 110573728A
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Abstract

一种风力涡轮机叶片，其包括：金属受体，其包括所述风力涡轮机叶片的叶片顶端；和叶片本体部，其被连接到所述金属受体，以便被定位在所述金属受体的叶片根部侧上，所述叶片本体部具有中空结构，并且在与所述金属受体的接合区域中，与所述金属受体一起在所述风力涡轮机叶片的叶片顶端区域中形成机翼形状。在从所述风力涡轮机叶片的叶片厚度方向上观察时，所述金属受体和所述叶片本体部之间的所述接合线在接合线和所述风力涡轮机叶片的前缘之间的交点处的切线从所述风力涡轮机叶片的翼弦方向倾斜。

Description

风力涡轮机叶片和风力涡轮机发电设备
技术领域
本发明涉及一种风力涡轮机叶片和一种风力涡轮机发电设备。
背景技术
通常，风力涡轮机叶片设有防雷设施，用于减少雷击对叶片本体的损坏。例如，专利文献1公开了一种风力涡轮机叶片，其在叶片顶端上具有金属受体(雷电接收部)。
引用列表
专利文献
专利文献1：EP2226497A
发明内容
待解决的问题
当转子旋转时，风力涡轮机叶片受到空气中的异物(例如，雨滴、灰尘)撞击，并且碰撞导致在风力涡轮机叶片的前缘侧发生腐蚀。特别地，如果异物撞击到叶片本体部和受体之间的接合部，则裂纹可能从接合部的前缘侧开始，在叶片本体部上发展。
本发明的至少一些实施例的目标在于抑制对风力涡轮机叶片的腐蚀损伤。
问题的解决方案
(1)根据本发明的至少一个实施例的风力涡轮机叶片包含：金属受体，其包括风力涡轮机叶片的叶片顶端；以及叶片本体部，其被连接到金属受体，以便被定位在该金属受体的叶片根部侧上，叶片本体部具有中空结构，并且在与金属受体的接合区域中，与金属受体一起在风力涡轮机叶片的叶片顶端区域中形成机翼形状。在风力涡轮机叶片的叶片厚度方向上看时，金属受体和叶片本体部之间的接合线在接合线与风力涡轮机叶片的前缘之间的交点处的切线从风力涡轮机叶片的翼弦方向倾斜。
利用上述构造(1)，金属受体与具有中空结构的叶片本体部之间的接合表面从翼弦方向倾斜，并且由此由异物(例如，雨滴、灰尘)与风力涡轮机叶片的前缘形成的碰撞角与接合表面的切线方向不相同。因此，能够减轻当异物撞击风力涡轮机叶片时冲击在接合部上的集中，并且由此抑制在接合表面上的腐蚀和对风力涡轮机叶片的腐蚀损伤。
在叶片本体部具有“中空结构”的情况下，特别有效地抑制金属受体与叶片本体部之间的接合表面上的腐蚀。即，在叶片本体部具有中空结构的情况下，金属受体与叶片本体部之间的接合表面上的腐蚀的发展可能导致形成连接风力涡轮机叶片的内部和外部的连通路径，这可能使异物进入到叶片本体部的内部(中空段)中。就此而言，如上所述，能够抑制接合表面上的腐蚀在技术上是有利的。
在本说明书中，“叶片厚度方向”是指垂直于风力涡轮机叶片的叶片翼展方向和翼弦方向两者的方向。
(2)在一些实施例中，在上述构造(1)中，在沿风力涡轮机叶片的叶片厚度方向上观察时，接合线可以弯曲或折曲，使得接合线与风力涡轮机叶片的后缘之间的交点被定位成比切线和风力涡轮机叶片的后缘之间的交点更靠近叶片顶端。
利用上述构造(2)，金属受体与具有中空结构的叶片本体部之间的接合线可以在下列范围内具有从前缘到后缘的非线性形状，在该范围内，接合线和风力涡轮机叶片的后缘之间的交点比切线和风力涡轮机叶片的后缘之间的交点更靠近叶片顶端。因此，能够改进金属受体与叶片本体部之间的接合部的形状的设计灵活性，并且由此能够从多种形状中选择用于金属受体的形状，以更适当地减少对风力涡轮机叶片的腐蚀损伤。
(3)在一些实施例中，在上述构造(1)或(2)中，切线可从翼弦方向倾斜，以便随着朝向风力涡轮机叶片的后缘远离前缘而更靠近叶片顶端。
利用这种构造(3)，金属受体被布置在接合线的前缘侧上，并且由此能够保护接合表面免受与风力涡轮机叶片的旋转相关联的异物的碰撞，并且能够有效地抑制接合线上的腐蚀。
(4)在一些实施例中，在上述构造(1)至(3)中的任一种构造中，金属受体沿着叶片翼展方向的长度可以是风力涡轮机叶片的叶片长度的至少0.1％且不大于0.9％，或者至少50mm且不大于700mm。
通过上述构造(4)，金属受体的长度为叶片长度的至少0.1％或至少50mm，并且因而金属受体能够发挥高防雷性能。此外，在金属受体的长度至多为叶片长度的0.9％，或至多为700mm的情况下，能够抑制与金属受体的尺寸增加相关联的风力涡轮机叶片的重量增加。
(5)在一些实施例中，在上述构造(1)至(4)中的任一种构造中，金属受体的沿着翼弦方向的宽度可以是风力涡轮机叶片的叶片长度的至少0.25％且不大于0.9％，或者至少200mm且不大于700mm。
利用上述构造(5)，金属受体的宽度为叶片长度的至少0.25％，或至少200mm，并且因而金属受体能够发挥高防雷性能。此外，在金属受体的宽度至多为叶片长度的0.9％，或至多为700mm的情况下，能够抑制与金属受体的尺寸增加相关联的风力涡轮机叶片的重量增加。
(6)在一些实施例中，在上述构造(1)至(5)中的任一种构造中，接合线可具有曲率半径不大于0.009L得弯曲形状，假定L为风力涡轮叶片的叶片长度。
利用上述构造(6)，接合线具有弯曲形状，这使得能够在抑制金属受体的重量朝向前缘或朝向后缘集中的同时，确保翼弦方向与接合线在前缘和接合线之间的交点处的切线之间的充分倾角度，因而有效地抑制在接合线处的腐蚀。
(7)在一些实施例中，在上述构造(1)至(6)中的任一种构造中，风力涡轮机叶片还可包含覆盖叶片本体部的外表面的至少一部分的第一抗蚀层。
利用上述构造(7)，设置第一抗蚀层以覆盖叶片本体部的外表面的至少一部分，并且由此能够更有效地抑制对风力涡轮叶片的腐蚀损伤。
(8)在一些实施例中，在上述构造(1)至(7)中的任一种构造中，风力涡轮机叶片还可包含第二抗蚀层，其覆盖金属受体和叶片本体部之间的接合线的至少一部分，该部分被布置在前缘侧上。
利用上述构造(8)，另外设置第二抗蚀层，并且由此能够覆盖金属受体和叶片本体部之间的接合线的前缘侧部分。因此，甚至能够更有效地抑制接合表面上的腐蚀。
(9)在一些实施例中，在上述构造(1)至(8)中的任一种构造中，风力涡轮机叶片还可包括雷电流传递部分，其包括下列部件中的至少一个：金属箔，其被连接到金属受体并且从连接段朝向风力涡轮机叶片的叶片根部延伸到金属受体；或引下线。
利用上述构造(9)，风力涡轮机叶片还可包含雷电流传递部分，其包括金属箔或引下线中的至少一个，并且由此能够在实现抑制对上文(1)中所述的风力涡轮机叶片的腐蚀损害的效果的同时，更可靠地发挥防雷性能。
(10)在一些实施例中，在上述构造(1)至(9)中的任一种构造中，叶片本体部可包括FRP壳体，其被连接到金属受体，同时与该金属受体重叠。
利用上述构造(10)，能够在金属受体和FRP壳体之间的连接段处实现抑制对上文(1)中所述的风力涡轮机叶片的腐蚀损害的效果，该FRP壳体具有中空结构并且由FRP形成。
(11)在一些实施例中，在上述构造(1)至(9)中的任一种构造中，金属受体在该金属受体内部可具有腔室。
利用上述构造(11)，金属受体可具有形成在其中的腔室，由此能够在抑制接合线上的腐蚀的同时抑制金属受体的重量增加。
(12)在一些实施例中，在上述构造(11)中，金属受体可包括与腔室连通的排水孔。
利用上述构造(12)，金属受体具有与在金属受体内部形成的腔室连通的排水孔，并且由此能够通过该排水孔将积聚在腔室内部的诸如雨滴的异物排出到外部，并且能够抑制对风力涡轮机叶片的腐蚀损伤。
(13)在一些实施例中，在上述构造(1)至(11)中的任一种构造中，金属受体可包括：第一部分，其在风力涡轮机叶片的叶片顶端的一侧上形成压力表面；和第二部分，其在风力涡轮机叶片的叶片顶端的一侧上形成吸力表面，第二部分被紧固到第一部分。
利用上述构造(13)，金属受体包括：第一部分，其在叶片顶端的一侧上形成压力表面；和第二部分，其在叶片顶端的一侧上形成吸力表面，并且由此能够在实现抑制对上文(1)中所述的风力涡轮机叶片的腐蚀损伤效果的同时，促进叶片本体部的组装和维护工作。
(14)在一些实施例中，在上述构造(1)至(13)中的任一种构造中，金属受体可包含铜或铜合金。
利用上述构造(14)，金属受体包含具有高导电率的铜或铜合金，并且由此能够在实现抑制对上文(1)中所述的风力涡轮机叶片的腐蚀损伤效果的同时，更可靠地发挥防雷性能。
(15)根据本发明的至少一些实施例的风力涡轮机发电设备可包含根据上文(1)至(14)中的任一项所述的风力涡轮机叶片。
利用上述构造(15)，能够提供一种包括风力涡轮机叶片的风力涡轮机发电设备，由此能够有效地抑制接合表面处的腐蚀。
有利效果
根据本发明的至少一个实施例，能够抑制对风力涡轮机叶片的腐蚀。
附图说明
图1是风力涡轮发电设备的构造示例的图。
图2是根据实施例的风力涡轮机叶片的透视图。
图3A和图3B分别是沿图2中的线A-A和B-B截取的横截面图。
图4是根据实施例的风力涡轮机叶片的顶端侧的平面图。
图5是根据实施例的风力涡轮机叶片的叶片顶端部的图。
图6是根据另一实施例的风力涡轮机叶片的叶片顶端部的图。
图7是根据另一实施例的风力涡轮机叶片的叶片顶端部的图。
图8是根据另一实施例的风力涡轮机叶片的叶片顶端部的图。
图9是根据另一实施例的风力涡轮机叶片的叶片顶端部的图。
图10是根据另一实施例的风力涡轮机叶片的叶片顶端部的图。
图11是在一些实施例中的抗蚀层的平面图。
图12是风力涡轮机发电设备的另一构造示例的图。
图13是根据实施例的风力涡轮机叶片的顶端侧的横截面图。
具体实施方式
现在将参考附图详细地描述本发明的实施例。然而，除非特别指出，否则实施例中所描述的组件的尺寸、材料、形状、相对位置等都应被解释为仅是说明性的，并且无意限制本发明的范围。
例如，诸如“在一个方向上”、“沿一个方向”、“平行”、“正交”、“居中”、“同心”和“同轴”的相对布置或绝对布置的表达不应被解释为仅指示在严格字面意义上的布置，而是也包括这样的状态，在该状态中，该布置相对移位了一定公差、或者一定角度或距离，由此能够实现相同的功能。
例如，诸如“相同”、“相等”和“均匀”的相等状态的表达不应被解释为仅指示特征严格相等的状态，而是还包括存在仍能够实现相同功能的公差或差异的状态。
此外，例如，诸如矩形或圆筒形的形状的表述不应仅被解释为严格的几何形状，而是还包括在其中能够实现相同效果的范围内，具有不平坦或斜切拐角的形状。
另一方面，诸如“包含…”、“包括…”、“具有…”，“含有…”和“构成…”的表达无意排除其它组件。
图1是根据实施例的风力涡轮发电设备的构造示例的示意图。图2是根据实施例的风力涡轮机叶片的透视图。图3A和图3B分别是沿图2中的线A-A和B-B截取的横截面图。图4是根据实施例的风力涡轮机叶片的顶端侧的平面图。
如图1中所描绘的，根据本发明的至少一个实施例，风力涡轮发电设备(下文称为风力涡轮机)1包括至少一个风力涡轮机叶片2、安装有风力涡轮机叶片2的轮毂3、支撑包括风力涡轮机叶片2和轮毂3的转子的舱4，以及以可旋转的方式支撑舱4的塔架5。转子的旋转被输入到未描绘的发电机中，并且发电由此机发电。
如果风力涡轮机发电设备是海上型的，则塔架5被布置在海洋上，并且如果风力涡轮机发电设备是陆上型的，则塔架5被布置在陆地的地基上。
如图2中所描绘的，根据实施例的风力涡轮机叶片2包括从叶片根部2A朝向叶片顶端部2B延伸的叶片本体部20，和包括风力涡轮机叶片2的叶片顶端部2B的金属受体50。
如图2中所描绘的，叶片本体部20包括：叶片根部2A，其被附接到风力涡轮机1的轮毂3；叶片顶端部2B，其被定位成距轮毂3最远；以及翼部2C(叶片中心部)，其在叶片翼展方向上在叶片根部2A和叶片顶端部2B之间延伸。此外，叶片本体部20具有从叶片根部2A延伸至叶片顶端部2B的前缘21和后缘23。叶片本体部20的轮廓由横跨前缘21和后缘23限定的吸力表面25和压力表面27限定(参见图2和3)。
在本说明书中，“叶片翼展方向”是指连接叶片根部2A和叶片顶端部2B的方向，并且“翼弦方向(叶片翼弦方向)”是指沿着连接叶片本体部20的前缘21和后缘23的线(弦)的方向。此外，“叶片厚度方向(襟翼方向)”是指与连接前缘21和后缘23的翼弦方向大致正交的方向，即，连接叶片本体部20的吸力侧和压力侧的方向(参见图2和图3)。此外，“叶片根部”是指是风力涡轮机叶片2的圆筒形部分，其具有大致圆形的横截面，在例如离风力涡轮机叶片2的叶片本体部20的叶片根部2A的一侧上的端表面5m(通常范围为离端表面1m至3m)的叶片翼展方向范围中延伸。
在一些实施例中，叶片本体部20至少部分地由纤维增强塑料(FRP)制成。在一些实施例中，如图3和图4中所描绘的，风力涡轮机叶片2可包括金属箔32，金属箔32从金属受体50与叶片本体部20的端部之间的接合部10沿着叶片翼展方向朝向叶片根部2A延伸。金属箔32可被构造成将雷电流从金属受体50朝向叶片根部2A引导，并且可以具有引下线的功能。在实施例中，金属箔32被电连接到穿过叶片根部2A、轮毂3、舱4和塔架5的另一引下线。当金属受体50接收雷电时，金属箔32可经由该另一引下线将雷电流从金属受体50引导到安装至塔架5的接地端子。
如图2中所描绘的，在一些实施例中，叶片本体部20被连接到金属受体50，同时位于金属受体50的更靠近叶片根部2A的一侧上。在一些实施例中，叶片本体部20具有中空结构，该中空结构在叶片本体部20与金属受体50之间的接合区域中，与金属受体50一起在风力涡轮机叶片2的叶片顶端区域中形成机翼形状。
具体地，如图3A中所示，在实施例中的叶片根部2A处，风力涡轮机叶片2包含内部叶片根部加强构件22、具有梁帽26的翼型成形构件24、绝缘层28、外部叶片根部加强构件30、金属箔32以及保护层34，这些组件在厚度方向上从内部至外部以此顺序布置。此外，在实施例中，如图3B中所示，在翼部2C处，风力涡轮机叶片2包含具有梁帽26的翼型成形构件24、绝缘层28、金属箔32以及保护层34，这些组件在厚度方向上从内部至外部以此顺序布置。
在图3A和图3B中，以与风力涡轮机叶片的实际测量不同的方描绘出了每个构件的厚度和尺寸，以简化说明。
在一些实施例中，叶片本体部20可被构造成使得吸力表面25和压力表面27彼此接合以沿着前缘21和后缘23中的每一个的边缘部分形成单件，如图2、图3A和图3B所描绘的。在一些实施例中，在风力涡轮机叶片2中，吸力表面25和压力表面27可以在各自的内表面侧处经由叶片翼展方向上的至少一个抗剪腹板36(梁构件)彼此联接。抗剪腹板36可以从叶片根部2A连续地布置到叶片本体部20的端部附近。在叶片本体部20的顶端侧上也设置抗剪腹板36的情况下，能够利用抗剪腹板36支撑由金属受体50增加的载荷。叶片本体部20的端部是叶片本体部20在叶片顶端部2B的一侧上的端部，该部分具有与其连接的金属受体50。
在一些实施例中，绝缘层28介于梁帽26和金属箔32之间，并且绝缘层28使梁帽26与金属箔32绝缘。因此，当金属受体50接收雷电时，能够防止强雷电流从金属箔32行进到梁帽26而损伤该梁帽26。
如上所述，金属箔32沿着叶片翼展方向从金属受体50和叶片本体部20的端部之间的接合部10朝向叶片根部2A延伸。例如，金属箔32可具有片形状或网形状，并且可由铜或铜合金制成。
如图4至图11中所描绘的，在一些实施例中，当在叶片厚度方向上观察风力涡轮机叶片2时，金属受体50和叶片本体部20之间的接合线70在接合线70和风力涡轮机叶片2的前缘21侧之间的交点P处的切线72从风力涡轮机叶片2的翼弦方向倾斜(倾角θ)。
利用上述构造，金属受体50与具有中空结构的叶片本体部20之间的接合表面从翼弦方向倾斜，并且由此异物F(例如，雨滴、灰尘)与风力涡轮机叶片2的前缘21形成的碰撞角度与接合表面的切线方向不同。因此，能够减轻在异物与风力涡轮机叶片2碰撞时在接合部上的冲击的集中，并且由此抑制了接合表面上的腐蚀和对风力涡轮机叶片2的腐蚀损伤。能够避免空气中的异物F和风力涡轮机叶片2的接合线70的前缘21之间的垂直碰撞，并且由此能够减轻异物F与风力涡轮机叶片2碰撞时在接合部10上的冲击的集中，并且能够减少对风力涡轮机叶片2的腐蚀损伤。
抑制如上所述的在金属受体50与叶片本体部20之间的接合表面上的腐蚀是有效的，在叶片本体部20具有“中空结构”的情况下尤其如此，如一些实施例中那样。也就是说，在叶片本体部20具有中空结构的情况下，金属受体50与叶片本体部20之间的接合表面上的腐蚀的发展可能导致连接风力涡轮机叶片2的内部和外部的连通路径的形成，该连通路径可能使异物穿过而进入到叶片本体部20的内部(中空段)中，并且因而如上所述，能够抑制接合表面上的腐蚀在技术上是有利的。
在一些实施例中，例如，如图5中所描绘的，接合线70可具有直线形状，使得当在风力涡轮机叶片2的叶片厚度方向上观察时，接合线70与风力涡轮机叶片2的后缘23之间的交点Q与切线72和风力涡轮机叶片2的后缘23之间的交点R处于相同位置处。在一些实施例中，例如，如图6中所描绘的，接合线70可具有弯曲形状，使得当在风力涡轮机叶片2的叶片厚度方向上观察时，接合线70与风力涡轮机叶片2的后缘23之间的交点Q比切线72和风力涡轮机叶片2的后缘23之间的交点R被定位得更靠近叶片顶端2B。此外，在一些实施例中，例如，如图7中所描绘的，接合线70可具有弯曲形状，使得接合线70与风力涡轮机叶片2的后缘23之间的交点Q被定位得比切线72与风力涡轮机叶片2的后缘23之间的交点R更靠近叶片顶端2B。
利用上述构造，金属受体50和具有中空结构的叶片本体部20之间的接合线70可在下列范围内具有从前缘21到后缘23的非线性形状，在所述范围内，接合线70和风力涡轮机叶片22的后缘23之间的交点Q比切线72和风力涡轮机叶片22的后缘23之间的交点R更靠近叶片顶端部2B。因此，能够改进金属受体50和叶片本体部20之间的接合部10的形状的设计灵活性，并且由此能够从各种形状中选择用于金属受体50的形状，以利用受体50更适当地降低对风力涡轮机叶片2的腐蚀损伤。
在图5至图7中所描绘的示例性实施例中，接合线70与前缘21之间的交点P或接合线70与后缘23之间的交点Q中的任何一个交点都可被定位成更靠近叶片顶端部2B。换句话说，交点P可被布置成比交点Q更靠近叶片顶端部2B，或者交点Q可被布置成比交点P更靠近叶片顶端部2B。此外，切线72和后缘23之间的交点R可被布置成比穿过交点P的弦更靠近叶片根部2A，或者可比该弦更靠近顶端部2B。
在一些实施例中，如图4、图9或图10中所描绘的，切线72可以从翼弦方向倾斜，使得切线72随着朝向风力涡轮机叶片2的后缘23远离前缘21，更靠近叶片顶端部2B延伸。利用这种构造，金属受体50被布置在接合线70的前缘21侧上，并且因而能够有效地抑制接合线70上的腐蚀。
在一些实施例中，金属受体50沿着叶片翼展方向的长度L1可是风力涡轮机叶片2的叶片长度L的至少0.1％且不大于0.9％(0.001L≤L1≤0.009L)，或者可至少为50mm且不大于700mm(50mm≤L1≤700mm)(参见图2和图4)。因此，在金属受体50的长度为叶片长度的至少0.1％或至少50mm的情况下，金属受体50能够发挥高防雷性能。此外，在金属受体50的长度不大于叶片长度的0.9％或700mm的情况下，能够抑制风力涡轮机叶片2的、与金属受体50的尺寸增加相关联的重量增加。
在一些实施例中，金属受体50的沿着翼弦方向的宽度W1可为风力涡轮机叶片2的叶片长度L的至少0.25％且不大于0.9％(0.0025L≤W1≤0.009L)，或者可至少为200mm且不大于700mm(200mm≤L1≤700mm)(参见图2和图4)。因此，在金属受体50的宽度为叶片长度的至少0.25％或至少200mm的情况下，金属受体50能够发挥高防雷性能。此外，在金属受体50的宽度不大于叶片长度的0.9％或700mm的情况下，能够抑制风力涡轮机叶片2的、与金属受体50的尺寸增加相关联的重量增加。
在一些实施例中，假定L是风力涡轮机叶片2的叶片长度，则接合线70可具有曲率半径R1不大于0.009L(R1≤0.009L)的弯曲形状(参见图2、图8和图9)。利用这种构造，接合线70具有弯曲形状，这使得能够抑制金属受体50朝向前缘21或朝向后缘23的重量集中，并且能够确保翼弦方向与前缘21和接合线70在接合线70之间的交点P处的切线72之间的倾角度，因而有效地抑制接合线70处的腐蚀。
如图11中所描绘的，在一些实施例中，风力涡轮机叶片2还可包括第一抗蚀层80，该第一抗蚀层80覆盖叶片本体部20的外表面的至少一部分。
在一些实施例中，第一抗蚀层80是具有抗磨(抗蚀)特性的保护材料，并且可被具体化为胶带、涂料、涂层等。第一抗蚀层80被涂敷或附接到叶片本体部20的表面，以保护叶片本体部20不与空气中的异物F碰撞。在一些实施例中，第一抗蚀层80可以是聚氨酯涂层材料(例如，3M(商标)的3M风力涡轮机叶片保护涂层W4600，巴斯夫的聚氨酯涂层材料)，或具有涂敷有这种聚氨酯涂层材料的胶带。
利用这种构造，进一步设置第一抗蚀层80以覆盖叶片本体部20的外表面的至少一部分，并且由此能够更有效地减小对风力涡轮机叶片2的腐蚀损伤。
如图11中所描绘的，在一些实施例中，风力涡轮机叶片2还可包括第二抗蚀层82，该第二抗蚀层82覆盖金属受体50与叶片本体部20之间的接合线70的至少一部分，该部分被布置在前缘21侧上。在另外设置第二抗蚀层82的情况下，能够覆盖金属受体50和叶片本体部20之间的接合线70的在前缘21侧上的部分。因此，甚至能够更有效地抑制接合线70上的腐蚀。
如图12中所描绘的，在一些实施例中，风力涡轮机叶片2还可包括雷电流传输部分90，其包括以下至少之一：金属箔32，其被连接到金属受体50，并且从连接段朝向风力涡轮机叶片2的叶片根部2A延伸到金属受体50；或引下线8。利用该构造，设置了包括金属箔32或引下线8中的至少之一的雷电流传输部分90，并且由此能够更可靠地发挥防雷性能，同时实现上述抑制对风力涡轮机叶片2的腐蚀损伤的效果。
现在将参考图13描述金属受体50的构造示例。图13是根据实施例的风力涡轮机叶片的顶端侧的横截面图。
在金属受体50的端部的外表面上形成有第一凹部54A、54B和第二凹部56A、56B。第一凹部54A、54B和第二凹部56A、56B在叶片翼展方向上分别经由台阶55A、55B彼此相邻布置。第一凹部54A、54B被布置成更靠近叶片根部2A，并且第二凹部56A、56B被布置成更靠近叶片顶端部2B。第一凹部54A、54B被形成为比第二凹部56A、56B浅。另外，在第一凹部上形成有螺栓孔57A1、57B1，并且在第二凹部上形成有螺栓孔57A2、57B2。虽然在本构造中，第一凹部54A、54B在叶片翼展方向上与第二凹部56A、56B相邻布置，但是该凹部的构造不限于此。例如，第一凹部54A、54B和第二凹部56A、56B可以在叶片宽度方向上相邻布置。
在一些实施例中，金属受体50可以由铜或铜合金形成。因此，在包括具有高导电性的铜或铜合金的金属受体50的情况下，能够更可靠地发挥防雷性能，同时实现上述抑制对风力涡轮机叶片2的腐蚀损伤的效果。
在一些实施例中，叶片本体部20可包括FRP壳体29，该FRP壳体29以与金属受体50重叠的状态被连接到金属受体50。例如，如图13中所描绘的，在叶片本体部20和金属受体50之间的接合部10处，纤维增强塑料24A(FRP)在该纤维增强塑料24A和金属受体50至少重叠的状态下被紧固到金属受体50，并且金属箔32的端部被电连接到该金属受体50。此外，如图13中所描绘的，金属箔32在接合部10处介于第一金属板40和第二金属板42之间。第一金属板40和第二金属板42可从接合部10延伸到叶片本体部20的中间位置。
此外，第一凹部54A、54B与形成叶片本体部20的端部的纤维增强塑料24A、第二金属板42、金属箔32以及第一金属板40接合，这些组件利用螺栓46被紧固在一起，该螺栓46被拧入到螺栓孔57A1、57A2中。因此，叶片本体部20和金属受体50被连接。由于纤维增强塑料24A和金属受体50在至少彼此重叠的状态下被紧固到彼此，所以能够在接合部10处在纤维增强塑料24A和金属受体50之间实现更大的接触面积，这使得能够维持高连接强度，着能够承受例如由风力涡轮机叶片2接收的风力载荷所产生的风力涡轮机叶片2的弯曲力矩。此外，第一凹部54A、54B和纤维增强塑料24A彼此表面接触，这使得能够确保叶片本体部20与金属受体50之间的高连接强度。
此外，第二凹部56A、56B与第二金属板42、金属箔32以及第一金属板40接合，这些组件利用螺栓48被紧固在一起，该螺栓48被拧入到螺栓孔57A2、57B2中。因此，金属箔32经由第二金属板42被连接到金属受体50。因而，用作引下线的金属箔32和金属受体50被电连接。由于金属箔32在经由第二金属板42与金属受体50重叠的同时被紧固，因此金属箔32与金属箔50经由较大的电连接面积与彼此电连接，并且由此能够使由金属受体50接收的雷电流平稳地流到金属箔32。此外，第二凹部56A、56B和第二金属板42彼此表面接触，这使得能够确保金属箔32和金属受体50之间经由第二金属板42的电连接。利用上述构造，如上述实施例中所述，能够在金属受体50和由纤维增强塑料24A形成的中空结构的FRP壳体29之间的连接段处实现抑制对风力涡轮机叶片2的腐蚀损伤的效果。
如图13中所描绘的，在一些实施例中，金属受体50可包括：第一部分52A，其在风力涡轮机叶片2的叶片顶端部2B一侧上形成压力表面27；和第二部分52B，其在风力涡轮机叶片2的叶片顶端部2B一侧上形成吸力表面25，第二部分52B被紧固至第一部分52A。在实施例中，金属受体50的第一部分52A可具有与第二部分52B基本对称的形状。第一部分52A具有与第二部分52B的对接表面53B相符的对接表面53A，并且该第一部分52A被紧固到第二部分52B。在第一部分52A的对接表面53A上形成有多个螺栓孔(未描绘)，并且在第二部分52B的对接表面53B上与对接表面53A上的那些螺栓孔相应的位置中形成多个螺栓孔(未描绘)。因此，第一部分52A和第二部分52B在对接表面53A、53B彼此相符的同时被螺栓紧固。如上所述，在金属受体50具有对分形状的情况下，例如能够容易地将金属板40、42和金属箔32附接到金属受体50。利用这种构造，金属受体50包括在叶片顶端部2B一侧上形成压力表面27的第一部分52A，和在叶片顶端部2B一侧上形成吸力表面25的第二部分52B，并且由此，如上述实施例中所述，能够促进叶片本体部20的组装和维护工作，同时实现抑制对风力涡轮机叶片2的腐蚀损伤的效果。
如图13中所描绘的，在一些实施例中，金属受体50可具有形成在其中的腔室51。利用上述构造，金属受体50具有形成在其中的腔室51，并且由此能够抑制金属受体50的重量增大，同时抑制接合线70上的腐蚀。
例如图13中所描绘的，在一些实施例中，金属受体50可具有形成在其中的腔室51和与该腔室51连通的排水孔59。利用这种构造，金属受体50具有与形成在该金属受体50内部的腔室51连通的排水孔59，并且由此能够通过该排水孔59将积聚在腔室51内部的雨滴之类的异物F排出到外部，并且因而能够有效地抑制对风力涡轮机叶片2的腐蚀破坏。
如图13中所描绘的，例如，当与第一部分52A组装在一起时，第二部分52B具有腔室(凹部)51，该腔室51与第一部分52A的凹部结合而在金属受体50内形成空的段。此外，可以设置排水孔59以与腔室51连通。排水孔59被布置在金属受体50的顶端上。如果腔室51被对接表面53B划分成多个腔室，则可以在对接表面53B上形成沟槽，使得所述多个腔室51彼此连通。
利用这种构造，能够将聚集在金属受体50内部的诸如雨滴的异物F通过排水孔59从由腔室51形成的空的段平稳地排出到外部。
此外，第一部分52A可以具有与第二部分52B相同的构造。
如上所述，根据上述实施例，能够提供具有风力涡轮机叶片2的风力涡轮机1，由此能够有效地抑制接合线70上的腐蚀。
虽然上文详细地描述了本发明的实施例，但是本发明不限于此，并且可实现各种修改和改型。
附图标记说明
1 风力涡轮机(风力涡轮机发电设备)
2 风力涡轮机叶片
2A 叶片根部
2B 叶片顶端部
2C 翼部
3 轮毂
4 舱
5 塔架
8 引下线
10 接合部
20 叶片本体部
21 前缘
22 内部叶片根部加强构件
23 后缘
24 翼型成形构件
24A 纤维加强塑料
25 吸力表面
26 梁帽
27 压力表面
28 绝缘层
29 FRP壳体
30 外部叶片根部加强构件
32 金属箔
34 保护层
36 抗剪腹板
40 第一金属板
42 第二金属板
46、48 螺栓
50 金属受体
51 腔室
52A 第一部分
52B 第二部分
53A、53B 对接表面
54A、54B 第一凹部
55A、55B 台阶
56A、56B 第二凹部
57A1、57A2、57B1、57B2 螺栓孔
59 排水孔
70 接合线
72 切线
80 第一抗蚀层
82 第二抗蚀层
90 雷电流传输部分
F 异物
P、Q、R 交点

Claims (15)

1.一种风力涡轮机叶片，包括：
金属受体，所述金属受体包括所述风力涡轮机叶片的叶片顶端；以及
叶片本体部，所述叶片本体部被连接到所述金属受体以便被定位在所述金属受体的叶片根部侧上，所述叶片本体部具有中空结构并且在与所述金属受体的接合区域中，与所述金属受体一起在所述风力涡轮机叶片的叶片顶端区域中形成机翼形状，
其中，在所述风力涡轮机叶片的叶片厚度方向上看时，所述金属受体和所述叶片本体部之间的接合线在所述接合线和所述风力涡轮机叶片的前缘之间的交点处的切线从所述风力涡轮机叶片的翼弦方向倾斜。
2.根据权利要求1所述的风力涡轮机叶片，
其中，在所述风力涡轮机叶片的叶片厚度方向上看时，所述接合线弯曲或折曲，使得所述接合线和所述风力涡轮机叶片的后缘之间的交点被定位成比所述切线和所述风力涡轮机叶片的后缘之间的交点更靠近所述叶片顶端。
3.根据权利要求1或2所述的风力涡轮机叶片，
其中，所述切线从所述翼弦方向倾斜，以便随着朝向所述风力涡轮机叶片的后缘远离所述前缘而更靠近所述叶片顶端。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的风力涡轮机叶片，
其中，所述金属受体沿着叶片翼展方向的长度是所述风力涡轮机叶片的叶片长度的至少0.1％且不大于0.9％，或者至少50mm且不大于700mm。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的风力涡轮机叶片，
其中，所述金属受体沿着所述翼弦方向的宽度是所述风力涡轮机叶片的叶片长度的至少0.25％且不大于0.9％，或者至少200mm且不大于700mm。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的风力涡轮机叶片，
其中，所述接合线具有弯曲形状，其中假定L是所述风力涡轮叶片的叶片长度，则曲率半径不大于0.009L。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的风力涡轮机叶片，还包括第一抗蚀层，所述第一抗蚀层覆盖所述叶片本体部的外表面的至少一部分。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的风力涡轮机叶片，还包括第二抗蚀层，所述第二抗蚀层覆盖所述金属受体和所述叶片本体部之间的所述接合线的至少一部分，所述部分被布置在前缘侧上。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的风力涡轮机叶片，还包括雷电流传递部分，所述雷电流传递部分包括下列部件中的至少一个：金属箔，所述金属箔被连接到所述金属受体并且所述金属箔从所述金属受体的连接段朝向所述风力涡轮机叶片的叶片根部延伸；或引下线。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的风力涡轮机叶片，
其中，所述叶片本体部包括FRP壳体，所述FRP壳体在与所述金属受体重叠的同时被连接到所述金属受体。
11.根据权利要求1至9中的任一项所述的风力涡轮机叶片，
其中，所述金属受体在所述金属受体内部具有腔室。
12.根据权利要求11所述的风力涡轮机叶片，
其中，所述金属受体包括排水孔，所述排水孔与所述腔室连通。
13.根据权利要求1至11中的任一项所述的风力涡轮机叶片，
其中，所述金属受体包括：
第一部分，所述第一部分在所述风力涡轮机叶片的叶片顶端侧上形成压力表面；以及
第二部分，所述第二部分在所述风力涡轮机叶片的叶片顶端侧上形成吸力表面，所述第二部分被紧固到所述第一部分。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的风力涡轮机叶片，
其中，所述金属受体包含铜或铜合金。
15.一种风力涡轮机发电设备，所述风力涡轮机发电设备包括根据权利要求1至14中的任一项所述的风力涡轮机叶片。
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