JP2014238088A - 風力タービンブレードおよび風力タービンブレードを組み立てる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】風力タービンブレードおよびこれを組み立てるための改良された方法を提供する。【解決手段】風力タービンブレードと、該風力タービンブレードを形成する方法。風力タービンブレードを形成する方法は、内側セグメント１０から延出する内側織布１２の一部を残して、翼の内側セグメント１０を形成する形成ステップと、外側セグメント１８から延出する外側織布２０の一部を残して、翼の外側セグメント１８を形成する形成ステップと、内側織布１２の延出部分１６と、外側織布２０の延出部分２４とをオーバラップさせるオーバラップステップと、オーバラップされた両延出部分に樹脂を注入する注入ステップと、一体的な翼を形成するために樹脂を硬化させる硬化ステップとを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、風力タービンブレードと、予め成形されたセグメントを接合して風力タービンブレードを形成する方法とに関する。

風力タービンもしくは風車は、風からエネルギを取り出して電力を生成するために風力タービンブレードに依拠している。現在の技術的水準では、約５０メートルまたはそれ以上の大型ブレードが、より多くのエネルギを取り出すために使用されている。このようなブレードは、しばしば施設において製造され、最終組立てされて風力タービンを形成するために風力発電地所へと搬送される。ブレードのサイズおよび特に長さは、搬送段階の間、道路、橋および特に鉄道等を含むインフラストラクチャの制限に基づいて物流上の問題を引き起こす。

産業界は、搬送の問題を緩和する種々の解決手段を提案している。これらの提案には、ブレードを複数の部品に分解された状態で製造することが含まれる。これらの部品は、通常はボルトのような締結部材を使用し、かつ任意に接着剤を塗布して剛性の構成部材を接合することによって、風力発電地所において組み立てられてブレードを形成することができる。しかし、このような方法を用いて形成されたブレードは、常にボルト締結された接合部を含み、このようなボルト締結された接合部は、鋳造ブレードと同等の耐性を有していない。それゆえに、先行技術には風力タービンブレードを組み立てるための改良された方法を提供する余地がある。

風力タービンブレードを組み立てるための改良された方法を提供する。

上記課題を解決した本発明による構成では、風力タービンブレードを形成する方法において、内側セグメントから延出する内側織布の一部を残して、翼の内側セグメントを形成する形成ステップと、外側セグメントから延出する外側織布の一部を残して、翼の外側セグメントを形成する形成ステップと、内側織布の延出部分と、外側織布の延出部分とをオーバラップさせるオーバラップステップと、オーバラップされた両延出部分に樹脂を注入する注入ステップと、一体的な翼を形成するために樹脂を硬化させる硬化ステップとを有するようにした。

本発明の好適な態様では、オーバラップステップは、内側織布の層を、外側織布の層と交互に配置するステップをさらに含む。

本発明の好適な態様では、内側セグメントおよび外側セグメントを１つの製造場所で形成し、次いで内側セグメントおよび外側セグメントを、オーバラップステップ、注入ステップおよび硬化ステップを実施する前に、製造場所から離れた場所へと搬送する。

本発明の好適な態様では、内側セグメントウェブ部材と外側セグメントウェブ部材との間に接合部を形成するステップを有し、この場合に、内側セグメントウェブ部材の端部および外側セグメントウェブ部材の端部は、一体的な翼の半径方向軸線に沿って、内側セグメントの端部および外側セグメントの端部からずらされている。

本発明の好適な態様では、外側織布の延出部分は、外側セグメントの第１の端部から延出しており、外側織布の付加的部分が、外側セグメントの第２の端部から延出しており、当該方法は、第３のセグメントから延出する第３の織布の一部を残して、翼の第３のセグメントを形成する形成ステップと、第３の織布の延出部分を外側織布の延出する付加的部分にオーバラップさせるオーバラップステップと、オーバラップされた第３の織布の延出部分および外側織布の延出する付加的部分に、樹脂を注入する注入ステップとを有する。

上記課題を解決した本発明の別の構成では、風力タービンブレードを形成する方法において、内側織布の周りに注入された硬化された内側セグメント樹脂を有する翼内側セグメントを形成するステップであって、内側織布の注入されていない部分は、硬化された内側セグメント樹脂から延出している、形成ステップと、外側織布の周りに注入された硬化された外側セグメント樹脂を有する翼外側セグメントを形成するステップであって、外側織布の注入されていない部分は、硬化された外側セグメント樹脂から延出している、形成ステップと、内側織布の注入されていない部分と、外側織布の注入されていない部分とを互いにオーバラップさせる、オーバラップステップと、オーバラップされた内側織布の注入されていない部分および外側織布の注入されていない部分に、接合セグメントを形成するために付加的な樹脂を注入する注入ステップと、付加的な樹脂を硬化させる硬化ステップとを有するようにした。

上記課題を解決した本発明による構成では、風力タービンブレードが上記方法で形成されている。

本発明の好適な態様では、内側セグメントは、内側ウェブ部材を有しており、外側セグメントは、外側ウェブ部材を有しており、当該方法は、内側ウェブ部材の端部および外側ウェブ部材の端部を、硬化された内側セグメント樹脂の端部および硬化された外側セグメント樹脂の端部から、風力タービンブレードの半径方向軸線に関してずらされた箇所で隣接させるステップを有する。

本発明の好適な態様では、内側セグメントは、内側ウェブ部材を有し、外側セグメントは、外側ウェブ部材を有し、当該方法は、内側ウェブ部材と外側ウェブ部材との間に接合ウェブ部材を配置するステップと、内側ウェブ部材の端部および外側ウェブ部材の端部を、接合ウェブ部材の各端部に関して、風力タービンブレードの半径方向軸線に関して硬化された内側セグメント樹脂の端部および硬化された外側セグメント樹脂の端部からずらされた箇所で隣接させるステップとを有する。

上記課題を解決した本発明に係る風力タービンブレードは、内側セグメント樹脂を注入された内側織布を備えた翼内側セグメントと、外側セグメント樹脂を注入された外側織布を備えた翼外側セグメントと、内側セグメントを外側セグメントに固定する翼接合セグメントと、を備えた風力タービンブレードであって、内側織布は、接合セグメント内に延びかつ外側セグメントに到達する前に終端しており、外側織布は接合セグメント内に延びかつ内側セグメントに到達する前に終端しており、内側織布および外側織布は、内側セグメント樹脂および外側セグメント樹脂とは別個に接合セグメント樹脂を注入され、硬化される風力タービンブレードを含む。

本発明の好適な態様では、内側織布は、内側スキン織布を有しており、外側織布は、外側スキン織布を有しており、接合セグメントは、接合セグメントスキンを有しており、内側スキン織布は、接合セグメントスキン内で外側スキン織布にオーバラップする。

本発明の好適な態様では、内側織布は、内側スパーキャップ織布を有しており、外側織布は、外側セグメントスパーキャップ織布を有しており、接合セグメントは、接合セグメントスパーキャップを有しており、内側スパーキャップ織布は、接合セグメントスパーキャップ内で、外側セグメントスパーキャップにオーバラップする。

本発明の好適な態様では、内側織布の複数の層は、外側織布の複数の層と交互に配置されている。

本発明の好適な態様では、交互に配置された層を通るスティッチまたは交互に配置された層の間に配置されたストリップを、交互に配置された層の引っ張り強度を増大するために有している。

本発明の好適な態様では、内側織布および外側織布のうちの少なくとも一方の複数の層の端部は、ブレードの基部から先端まで互いに対してずらされている。

本発明の好適な態様では、内側セグメントは、さらに内側セグメントウェブ部材を有しており、外側セグメントは、さらに外側セグメントウェブ部材を有しており、内側セグメントウェブ部材の隣接端部および外側セグメントウェブ部材の隣接端部は、内側セグメントの端部および外側セグメントの端部からずらされた箇所で隣接する。

本発明の好適な態様では、内側セグメントは、さらに内側セグメントウェブ部材を有しており、外側セグメントは、さらに外側セグメントウェブ部材を有しており、接合セグメントは、内側セグメントウェブ部材と、外側セグメントウェブ部材との間に接合ウェブ部材をさらに有している。

本発明の好適な態様では、内側セグメント、外側セグメント、内側セグメントウェブ部材および外側セグメントウェブ部材の端部は、ブレードの基部から先端まで互いにずらされている。

本発明の好適な態様では、内側セグメントの厚さまたは外側セグメントの厚さに関して増大した接合セグメント内のブレードのスキンの厚さは、ブレードの内室内に向かってのみ生じる。

本発明の好適な態様では、内側セグメント樹脂および外側セグメント樹脂の少なくとも一方が、先細り端部を有しており、該先細り端部から各織布が延出している。

本願発明を以下に図面につき詳しく説明する。

内側セグメントおよび該内側セグメントの内側織布ならびに外側セグメントおよび該外側セグメントの外側織布を示す側面図である。 図１に示した内側セグメントの部分的な横断面図である。 内側セグメントおよび該内側セグメントの内側織布のスパー部分ならびに外側セグメントおよび該外側セグメントの外側織布のスパー部分を示す側面図である。 図２に示した内側セグメントの端面図である。 外側セグメントのスキン部分の層と交互に配置された、内側セグメントのスキン部分の層を示す部分的な横断面図である。 内側セグメントおよび内側セグメントウェブ部材ならびに外側セグメントおよび外側セグメントウェブ部材を示す側面図である。 内側セグメントおよび内側セグメントウェブ部材の択一的な実施の形態ならびに外側セグメントおよび外側セグメントウェブ部材の択一的な実施の形態ならびに接合ウェブ部材を示す側面図である。 図７に示した接合ウェブ部材を使用した組み立てられたブレードを示す側面図である。

本願の発明者は、予め形成された構成部材の組み立てを可能にする、風力タービンブレードの製造法を考案した。この方法は、風力タービンブレードの複数のセグメントが最終組立て地から離れた１つまたは複数の場所で形成されることを可能にする。最終組立て地において、これらのセグメントはブレードを形成するために接合される。長さ５０メートル以上の風力タービンブレードに関連する、長さに関する搬送問題は、これにより減じられるか、排除される。特に、内側織布（inner weave）が設けられており、内側織布の一部には硬化樹脂が注入されており、別の一部は樹脂を注入されていない。樹脂を注入された部分は、ブレードの一部を画定し、内側セグメントを形成する。樹脂を注入されていない部分は、内側セグメントから延出する。同様に、外側織布が設けられており、外側織布の一部には硬化樹脂が注入されており、別の一部は樹脂を注入されていない。樹脂を注入された部分は、ブレードの一部を画定し、外側セグメントを形成する。樹脂を注入されていない部分は、外側セグメントから延出する。次いでこれらのセグメントおよびそれぞれの注入されていない部分は、風力発電地所のような、風力タービンが組み立てられかつ使用される場所に搬送され得る。この場所に到着すると、セグメントは注意深く型内に整列され、内側織布および外側織布の、樹脂を注入されていない部分が位置決めされて、付加的なエポキシ樹脂が注入される。エポキシ樹脂は硬化され、これにより内側セグメントを外側セグメントに接合し、ブレードを形成する。

図１は、内側セグメント１０と、内側織布１２とを示している。内側織布１２は、内側セグメント１０内にある、樹脂を注入された部分１４と、内側セグメント１０から延出する、樹脂を注入されていない部分１６とを有している。図１はさらに外側セグメント１８と、外側織布２０とを示している。外側織布２０は、外側セグメント１８内にある、樹脂を注入された部分２２と、外側セグメント１８から延出する、樹脂を注入されていない部分２４とを有している。図１では、注入されていない部分は、各セグメントから真っ直ぐに延出している。注入されていない部分は、折り畳まれかつ／または各セグメント内部にしまい込まれていてよく、これにより注入されていない部分を搬送等の間、保護することができる。セグメント自体の外側輪郭は、最終形状であってよく、これにより組み立てられた後に、セグメントはさらなる成形加工を要求しない。織布は、風力タービンブレード製造の当業者に公知のガラス繊維メッシュの１つまたは複数の層であってよい。同様に、エポキシ樹脂も当業者に公知の種類のものであってよい。

図２は、内側セグメント１０の接合端部３０および外側セグメント１８の接合端部３２の部分的な横断面図である。内側織布１２は、内側スキン織布４３、内側スパーキャップ織布（複数可：図示せず）および内側ウェブ織布（複数可：図示せず）のうちのいずれかまたは全てを含んでいてよい。同様に、外側織布２０は、外側スキン織布４４、外側スパーキャップ織布（複数可：図示せず）および外側ウェブ織布（複数可：図示せず）のうちのいずれかまたは全てを含んでいてよい。したがって、例示的な実施の形態は、スキン織布が本明細書に開示されているように接合され、スパーキャップ織布が本明細書に開示されているように接合され、ウェブ織布が本明細書に開示されているように接合されているか、またはスキン織布、スパーキャップ織布およびウェブ織布のあらゆる組合せが接合されていることを含む。例示的な実施の形態では、たとえばスパーキャップ織布が本明細書に開示されているように接合されておらず、スパーキャップ織布は存在しないか、または別の方法で形成されていてよい。同様に、例示的な実施の形態では、ウェブ織布が本明細書に開示されているように接合されておらず、ウェブが存在しないか、または別の方法で形成されていてよい。つまり、本明細書で本明細書に開示されているように成形されたスキン、スパーキャップ、またはウェブのうちの少なくとも１つを有するあらゆる風力タービンブレードが、本開示の範囲であるとみなされ、ブレードの残りの部分がどのように形成されているかは関係ない。

内側スキン織布３４の層３８の注入されていない部分３６は引き出され、外側織布２０の外側スキン織布４４の層４２の注入されていない部分４０と一緒に織るために準備されて、内側セグメント１０に載置されている。内側セグメント１０の内側スキン織布３４は、内側セグメント１０のスキン５０内に配置されている。スキン５０は、最終的には、ブレードの翼部分のスキンの一部を形成する。同様に、外側セグメント１８の外側スキン織布４４は、外側セグメント１８のスキン５２内に配置されている。スキンは、翼の中空室５４を画定し、該中空室５４内には、スパーキャップおよびウェブ（図示せず）が配置されている。

セグメント１０，１８は、規定された形状を形成し、さらに織布１２，２０が接合端部３０から延出することを可能にするために効果的な多数の方法で形成され得る。たとえば樹脂を分散するために真空注入が使用される例示的な実施の形態では、真空を形成しかつ樹脂のあらゆるウィッキングを阻止するために効果的なシールが接合端部３０，３２に形成され得る。必要なシールを形成するための１つの方法は、シールを形成するためにウェットレイアップ層を層３８，４２と交互に配置し、樹脂（レジン）を注入し、ウェットレイアップ層を除去することを含む。別の方法は、シール可能なゴム状の層を層３８，４２と交互に配置し、シールを形成し、樹脂を注入し、次いでゴム状の層を除去することを含む。さらに別の方法は、水密でしかも溶体に溶かされ得る（エポキシ以外の）材料の層を層３８，４２と交互に配置し、シールを形成し、エポキシを注入し、水密な溶解可能な層を溶解させることを含む。

典型的な翼の設計は、翼スキン、抗力側スパーキャップ、揚力側スパーキャップおよび抗力側スパーキャップを揚力側スパーキャップから分離するウェブを含む。しかし、本明細書に開示されたこれらの各セグメントは、翼の一部を形成するのみであり、各セグメントは、スキン、スパーキャップおよびウェブの固有の部分を有している。図３は、内側セグメント１０の側面図である。内側織布１２の内側スキン織布３４部分は、内側スパーキャップ織布６２を示すために除去されている。内側スパーキャップ織布６２の注入されていない部分６４は、内側セグメント１０の接合端部３０から延出していて、これにより、外側スパーキャップ織布６８の注入されていない部分６６に接合され得る。外側スパーキャップ織布６８の注入されていない部分６６は、外側織布２０の一部であり、外側セグメント１８の接合端部３２から延出している（外側セグメント１８の外側スキン織布４４は、外側スパーキャップ織布６８と外側スパーキャップ７０とを見せるために図示されていない）。

図４は、図３に示した４−４線に沿った内側セグメント１０の端面図である。内側スパーキャップ６０と、内側スパーキャップ織布６２と、内側スパーキャップ織布６２の層８０とが認識できる。さらに内側スパーキャップ６０を分割している内側ウェブ８２も認識することができる。内側ウェブ８２は、内側ウェブ部材８４と、内側ウェブ織布８６とによって形成されていて、内側ウェブ部材８４と内側ウェブ織布８６とは、それぞれ複数の層８８を有している。内側スパーキャップ織布６２と同様に、内側ウェブ織布８６は、注入されていない部分を有している。この注入されていない部分は、内側セグメント１０の接合端部３０から延出している。外側セグメント１８は、同様に、内側セグメント１０内の各構成部材に一致するように構成された外側スパーキャップ織布、外側スパーキャップ織布の層、外側ウェブ、外側ウェブ部材、外側ウェブ織布および外側ウェブ織布の層を有している。したがって、図４に示した例示的な実施の形態が、ウェブ部材がスパーキャップをＩビームに類似する形状で分割する配列を有しているのに対して、種々の例示的な配列が当業者に公知であり、本開示の範囲内で使用され得る。たとえば、Ｉビーム形状の代わりに、配列が同じ距離だけ離された２つのウェブ部材を有しているか、または配列がボックス（四角または方形）形等を有していてもよい。さらに、後縁配列が設けられていてもよく、後縁は、スパーキャップまたはウェブ部材により分割されたスパーキャップのように構成されていてもよく、形状は当業者によって公知である。関連する織布は、上記の形式に類似した形式でオーバラップされていてよい。

図５は、図２に示した配列を示している。しかし、内側スキン織布３４の層３８の注入されていない部分３６は、内側セグメント１０の接合端部３０と外側セグメント１８の接合端部３２との間のギャップ１００において、外側スキン織布４４の層４２の注入されていない部分４０と交互に配置されている。付加的なエポキシ樹脂が充填されると、内側セグメント１０の接合端部３０と外側セグメント１８の接合端部３２との間の織布と付加的なエポキシ樹脂とが翼の接合セグメント１０２を形成する。層３８，４２は、適当であると判断されたあらゆるパターンで交互に配置されていてよい。たとえば内側スキン織布層３８が、外側スキン織布層４２と交互に配置され得るので、内側スキン織布層３８と外側スキン織布層４２とは１層ずつ交互に配置されている。択一的には、内側スキン織布層３８と外側スキン織布層４２とは２層ずつ交互に配置されているか、一方が１層で他方が２層であるように交互に配置されていてよい。

接合セグメント１０２内に存在する多数の層に基づいて、接合セグメント１０２内のスキンの厚さ１０４は、内側セグメント１０のスキン５０の厚さ１０６および外側セグメント１８のスキン５２の厚さ１０８よりも大きく形成されていてよい。厚さのこの変更は、中空室５４に向かって内側に生じてよく、これにより翼の外側輪郭を、その理想的な空力学的な形状から不変のまま残すことができる。さらに、内側スキン織布３４の個別の層３８が内側セグメント１０の接合端部３０から延出し得る距離１１０，１１２，１１４は、接合セグメント１０２内のスキンの厚さ１０４と、内側セグメント１０のスキン５０の厚さ１０６と、外側セグメント１８のスキン５２の厚さ１０８との間の滑らかな移行を可能にするために変更することができる。同様に、外側スキン織布４４の個別の層４２の距離は、外側セグメント１８の接合端部３２から異なる距離で終端していてよい。内側スキン織布３４の層３８と外側スキン織布４４の層４２とを通る任意のスティッチ１１６が、層を適切な位置で固定するために使用され得る。付加的なストリップ１１８または類似の装置が、層のための蛇行した通路を形成するために設置されていてもよく、これにより、交互に配置さされた層の引っ張り強度を向上させることができる。

翼を通じた全ての樹脂が一回の作業で注入され硬化する従来の翼におけるのとは異なり、内側セグメント１０の既に硬化した樹脂と、外側セグメント１８の既に硬化した樹脂との間の箇所に、付加的な樹脂が配置され、硬化される。別のセグメントに対する接合セグメント１０２の付加的なエポキシ樹脂の接合および関連する強度を支援するために、内側セグメント１０の接合端部３０および／または外側セグメント１８の接合端部３２は先細り部１２０を有している。この先細り部１２０は、次いでギャップ１００内に注入される付加的な樹脂との接触のための表面積を増大させ、したがって、関連する接合強度を高める。さらに先細り部１２０は、各接合端部３０，３２の端面１２４から交互配置部１２６への距離を増大させることによって交互配置に基づいて生じる層内の屈曲部１２２の量を減少させることができる。接合強度をさらに支援するために、端部３０，３２はギャップ１００内への樹脂の注入中にその溶融温度の下方の温度にまで加熱され得る。注入および硬化が実施されると、接合セグメント１０２の付加的な樹脂は、内側セグメント１０および外側セグメント１８の樹脂と結合し、樹脂の連続的なボディを形成することができるので、これにより、一体的な翼が形成される。したがって、得られた翼は、従来のように注入され硬化された翼の一体的な品質を有しているが、付加的な樹脂が内側セグメントの注入された部分１４の硬化された樹脂と、外側セグメントの注入された部分２２の硬化された樹脂に接触する接合部分を有している。

付加的な樹脂は、当業者にとって公知のあらゆる方法で交互配置された層内へと注入され得る。例示的な実施の形態では、型がセグメントを整列するようになっていてよく、交互に配置された層を適切な位置で保持し、付加的な樹脂が真空注入プロセスにより注入され得る。上述のように交互に配置され、樹脂を注入された場合、得られた接合セグメント１０２の強度は、少なくとも業界における他の接合部の強度と同様であり、少なくとも他の接合部よりも少ない材料しか要求しない。

スキン織布３４，３３は、セグメント１０，１８を通じて同じ数の層３８，４２を有していてもよい。択一的には、層３８，４２の数は、セグメント１０，１８の翼長に関する（基部から先端）長さに沿って変化してもよい。たとえば、層３８の数は、各接合端部３０，３２に向かって増大してよく、これによって接合セグメント１０２の強度要求を満たすことができる。

存在する場合、内側スパーキャップ織布６２の注入されていない部分６４と、外側スパーキャップ織布６８の注入されていない部分６６とは、上述した内側スキン織布３４の注入されていない部分３６と、外側スキン織布４４の注入されていない部分４０との交互配置と同様の形式で交互に配置されていてよい。同様に、存在する場合、内側ウェブ織布８６の注入されていない部分と、外側ウェブ織布の注入されていない部分とは同様に交互に配置されていてよい。しかし、ウェブが、たとえばバルサ材のようなウェブ部材を有している場合、ウェブ部材が交互配置が行われる前に配置されると有利である。

内側ウェブ部材８４の隣接端部１３０と、外側ウェブ部材１３４の隣接端部１３２とが互いに隣接している図６に示した例示的な実施の形態では、交互配置は、両セグメントが位置決めされるや否や生じ得る。例示的な実施の形態では、両端部１３０，１３２が互いに隣接している箇所１３６は、翼に関して半径方向１３８で（つまり、翼の基部から先端部までの翼の半径方向軸線の方向で）、内側セグメント１０の接合端部３０の箇所１４０および外側セグメント１８の接合端部３２の箇所１４２からずらされている。接合セグメント１０２が次いでギャップ１００内で形成されると、箇所１３６，１４０，１４２は、互いに半径方向でずらされており、このことは翼の連続性と、該連続性に関連する強度とに貢献する。

図７に示した例示的な実施の形態では、接合ウェブ部材１５０が、内側ウェブ部材と外側ウェブ部材との間に配置されている。接合ウェブ部材１５０は、交互配置が行われる前にまず位置決めされ得る。本実施の形態では、内側ウェブ部材８４の隣接端部１３０は、内側セグメント１０内に配置されている。同様に、外側ウェブ部材１３４の隣接端部１３２は、外側セグメント１８内に配置されている。接合ウェブ部材１５０は、第１の端部１５２が内側ウェブ部材８４の隣接端部１３０に隣接し、第２の端部１５４が、外側ウェブ部材１３４の隣接端部１３２に隣接するように位置決めされ得る。各セグメントのスキンの内側表面は、接合ウェブ部材１５０を収容しかつ／または接合ウェブ部材１５０を適切な位置で保持するためのスロットを含んでいてもよい。さらに、第１の端部１５２が内側ウェブ部材８４に隣接する箇所１５６および第２の端部１５４が外側ウェブ部材１３４に隣接する箇所１５８は、内側セグメント１０の接合端部３０の箇所１４０および外側セグメント１８の接合端部３２の箇所１４２から半径方向にずらされている。このことは、翼の連続性を増大し、これによって翼の強度を高める。付加的に、接着剤があらゆるウェブ部材の隣接端部を固定するために使用されてもよい。同様に、隣接端部は、先細りされているか、または強力な接合を可能にするために有利である別の幾何学形状を有していてもよい。

図８は、接合セグメント１０２が内側セグメント１０と外側セグメント１８との間に形成された後の風力タービンブレード１６２の翼１６０を示している。この実施の形態では、接合ウェブ部材１５０は、連続的なウェブ部材１７０を形成するために、内側ウェブ部材８４と外側ウェブ部材１３４との間に設置されている。内側スパーキャップ６０および外側スパーキャップ７０とは、連続的なスパーキャップ１７２を形成するために接合されている。同様に、内側セグメント１０のスキン５０、接合セグメント１０２のスキン１７４および外側セグメント１８のスキン５２は、翼１６０の連続的なスキン１７６を形成するために接合されている。箇所１５６，１５８は、セグメントまたはセグメントの構成部材の間の接合部分の箇所が半径方向で整列されることを防ぐために、セグメント１０，１８の端部３０，３２から半径方向でずらされている。このことは、基端部１７８から先端部１８０まで連続的で一体的な構造の翼１６０を生ぜしめる。

本明細書に開示されているように、翼１６０は、基端部１７８を含む内側セグメント１０と、先端部１８０を含む外側セグメント１８とから形成されている。しかし、本開示の範囲内では、翼１６０が１つよりも多くの接合セグメント１０２を有していてもよいことが想定され、かつ考えられる。特に、２つよりも多くの接合セグメント、つまり３つまたはより多くの合計数のセグメントが設けられていてもよい。実施の形態において、用語「内側」および「外側」は、参照されている接合セグメントに関して相対的である。たとえば、各接合セグメントのために、ブレードの基端部１７８により近い内側セグメントと、先端部１８０により近い外側セグメントが設けられ得る。１つの翼において、第１および第２の接合セグメントが設けられていてよい。第１の接合セグメントは、基端部１７８のより近傍にあり、第１のセグメントと第２のセグメントとを分割している。これらの第１のセグメントおよび第２のセグメントは、それぞれ第１の接合部に関して内側セグメントおよび外側セグメントである。第２の接合部は、第２のセグメントと第３のセグメントとを分割していてよく、これらの第２のセグメントと第３のセグメントとは、第２の接合部に関してそれぞれ内側セグメントおよび外側セグメントである。本実施の形態では、第２のセグメントの織布は、第２のセグメントの内側の端部から（第１の接合部内に）、かつ第２のセグメントの外側端部から（第２の接合部内に）延出している。したがって、複数の接合セグメントが設けられており、各接合セグメントは、相対的な内側セグメントを相対的な外側セグメントに接合することができる。

上述の記載から判るように発明者は、約５０メートルを越える長さの風力タービンブレードの搬送に関する増大する問題のための解決手段を考案した。この解決手段は、ブレード長さの制限を除去し、このことは設計者にブレード長を増大するための自由を与える。増大されたブレード長さは、長いブレードを使用した風力タービンのより大きな運転効率をもたらし、また風力発電地所の所有者にとってより低い設置コストをももたらす。その結果、本解決手段はより効果的な発電を可能にする。少なくともこの理由から、本明細書に開示された風力タービンブレードおよび風力タービンブレードを製造する方法は従来技術の改良を示している。

本発明の種々の実施の形態が本明細書に示され説明されたが、これらの実施の形態は単に例示的であることが明らかである。数多くの態様、変化形および置換えは本発明から逸脱することなしに可能である。したがって、本発明は添付の特許請求の範囲の趣旨と範囲によってのみ制限される。

１０ 内側セグメント
１２ 内側織布
１４ 注入された部分
１６ 注入されていない部分
１８ 外側セグメント
２０ 外側織布
２２ 注入された部分
２４ 注入されていない部分
３０ 接合端部
３２ 接合端部
３４ 内側スキン織布
３６ 内側スキン織布３４の層３８の注入されていない部分
３８ 内側スキン織布３４の層
４０ 外側スキン織布４４の層４２の注入されていない部分
４２ 外側スキン織布４４の層
５０ 内側セグメント１０のスキン
５２ 外側セグメント１８のスキン
５４ 中空室
６０ 内側スパーキャップ
６２ 内側スパーキャップ織布
６４ 内側スパーキャップ織布６２の注入されていない部分
６６ 外側スパーキャップ織布６８の注入されていない部分
６８ 外側スパーキャップ織布６８
７０ 外側スパーキャップ
８０ 内側スパーキャップ織布６２の層
８２ 内側ウェブ
８４ 内側ウェブ部材
８６ 内側ウェブ織布
８８ 層
１００ ギャップ
１０２ 接合セグメント
１０４ 接合セグメント１０２内のスキンの厚さ
１０６ 内側セグメント１０のスキン５０の厚さ
１０８ 外側セグメント１８のスキン５２の厚さ
１１０，１１２，１１４ 距離
１１６ スティッチ
１１８ ストリップ
１２０ 先細り部
１２２ 屈曲部
１２４ 端面
１２６ 交互配置部
１３０ 内側ウェブ部材８４の隣接端部
１３２ 外側ウェブ部材１３４の隣接端部
１３４ 外側ウェブ部材
１３６，１４０，１４２ 箇所
１３８ 半径方向
１５０ 接合ウェブ部材
１５２ 第１の端部
１５４ 第２の端部
１５６，１５８ 箇所
１６０ 翼
１６２ 風力タービンブレード
１７０ ウェブ部材
１７２ スパーキャップ
１７４ 接合セグメント１０２のスキン
１７６ 翼の連続的なスキン
１７８ 基端部
１８０ 先端部

Claims (20)

1. 風力タービンブレードを形成する方法において、
   内側セグメントから延出する内側織布の一部を残して、翼の内側セグメントを形成する形成ステップと、
   外側セグメントから延出する外側織布の一部を残して、翼の外側セグメントを形成する形成ステップと、
   前記内側織布の延出部分と、前記外側織布の延出部分とをオーバラップさせるオーバラップステップと、
   オーバラップされた前記両延出部分に樹脂を注入する注入ステップと、
   一体的な翼を形成するために前記樹脂を硬化させる硬化ステップと
   を有することを特徴とする、風力タービンブレードを形成する方法。
2. 前記オーバラップステップは、前記内側織布の層を、前記外側織布の層と交互に配置するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
3. 前記内側セグメントおよび前記外側セグメントを１つの製造場所で形成し、次いで前記内側セグメントおよび前記外側セグメントを、前記オーバラップステップ、前記注入ステップおよび前記硬化ステップを実施する前に、前記製造場所から離れた場所へと搬送する、請求項１記載の方法。
4. 内側セグメントウェブ部材と外側セグメントウェブ部材との間に接合部を形成するステップを有し、この場合に、前記内側セグメントウェブ部材の端部および前記外側セグメントウェブ部材の端部は、前記一体的な翼の半径方向軸線に沿って、前記内側セグメントの端部および前記外側セグメントの端部からずらされている、請求項１記載の方法。
5. 前記外側織布の前記延出部分は、前記外側セグメントの第１の端部から延出しており、前記外側織布の付加的部分が、前記外側セグメントの第２の端部から延出しており、当該方法は、
   第３のセグメントから延出する第３の織布の一部を残して、前記翼の第３のセグメントを形成する形成ステップと、
   前記第３の織布の延出部分を前記外側織布の延出する前記付加的部分にオーバラップさせるオーバラップステップと、
   オーバラップされた前記第３の織布の延出部分および前記外側織布の延出する付加的部分に、樹脂を注入する注入ステップと
   を有する、請求項１記載の方法。
6. 風力タービンブレードを形成する方法であって、
   内側織布の周りに注入された硬化された内側セグメント樹脂を有する翼内側セグメントを形成するステップであって、前記内側織布の注入されていない部分は、前記硬化された内側セグメント樹脂から延出している、形成ステップと、
   外側織布の周りに注入された硬化された外側セグメント樹脂を有する翼外側セグメントを形成するステップであって、前記外側織布の注入されていない部分は、前記硬化された外側セグメント樹脂から延出している、形成ステップと、
   前記内側織布の前記注入されていない部分と、前記外側織布の前記注入されていない部分とを互いにオーバラップさせる、オーバラップステップと、
   オーバラップされた前記内側織布の前記注入されていない部分および前記外側織布の前記注入されていない部分に、接合セグメントを形成するために付加的な樹脂を注入する注入ステップと、
   前記付加的な樹脂を硬化させる硬化ステップと、
   を有することを特徴とする、風力タービンブレードを形成する方法。
7. 請求項６記載の方法で形成された風力タービンブレード。
8. 前記内側セグメントは、内側ウェブ部材を有しており、前記外側セグメントは、外側ウェブ部材を有しており、当該方法は、
   前記内側ウェブ部材の端部および前記外側ウェブ部材の端部を、前記硬化された内側セグメント樹脂の端部および前記硬化された外側セグメント樹脂の端部から、前記風力タービンブレードの半径方向軸線に関してずらされた箇所で隣接させるステップを有する、請求項６記載の方法。
9. 前記内側セグメントは、内側ウェブ部材を有し、前記外側セグメントは、外側ウェブ部材を有し、当該方法は、
   前記内側ウェブ部材と前記外側ウェブ部材との間に接合ウェブ部材を配置するステップと、
   前記内側ウェブ部材の端部および前記外側ウェブ部材の端部を、前記接合ウェブ部材の各端部に関して、前記風力タービンブレードの半径方向軸線に関して前記硬化された内側セグメント樹脂の端部および前記硬化された外側セグメント樹脂の端部からずらされた箇所で隣接させるステップと
   を有する、請求項６記載の方法。
10. 内側セグメント樹脂を注入された内側織布を備えた翼内側セグメントと、
    外側セグメント樹脂を注入された外側織布を備えた翼外側セグメントと、
    前記内側セグメントを前記外側セグメントに固定する翼接合セグメントと、を備えた風力タービンブレードであって、
    前記内側織布は、前記接合セグメント内に延びかつ前記外側セグメントに到達する前に終端しており、前記外側織布は前記接合セグメント内に延びかつ前記内側セグメントに到達する前に終端しており、前記内側織布および前記外側織布は、前記内側セグメント樹脂および前記外側セグメント樹脂とは別個に接合セグメント樹脂を注入され、硬化されることを特徴とする、風力タービンブレード。
11. 前記内側織布は、内側スキン織布を有しており、前記外側織布は、外側スキン織布を有しており、前記接合セグメントは、接合セグメントスキンを有しており、前記内側スキン織布は、前記接合セグメントスキン内で前記外側スキン織布にオーバラップする、請求項１０記載の風力タービンブレード。
12. 前記内側織布は、内側スパーキャップ織布を有しており、前記外側織布は、外側セグメントスパーキャップ織布を有しており、前記接合セグメントは、接合セグメントスパーキャップを有しており、前記内側スパーキャップ織布は、前記接合セグメントスパーキャップ内で、前記外側セグメントスパーキャップにオーバラップする、請求項１０記載の風力タービンブレード。
13. 前記内側織布の複数の層は、前記外側織布の複数の層と交互に配置されている、請求項１０記載の風力タービンブレード。
14. 前記交互に配置された層を通るスティッチまたは前記交互に配置された層の間に配置されたストリップを、前記交互に配置された層の引っ張り強度を増大するために有している、請求項１３記載の風力タービンブレード。
15. 前記内側織布および前記外側織布のうちの少なくとも一方の複数の層の端部は、前記ブレードの基部から先端部に向かう方向で互いに対してずらされている、請求項１４記載の風力タービンブレード。
16. 前記内側セグメントは、さらに内側セグメントウェブ部材を有しており、前記外側セグメントは、さらに外側セグメントウェブ部材を有しており、前記内側セグメントウェブ部材の隣接端部および前記外側セグメントウェブ部材の隣接端部は、前記内側セグメントの端部および前記外側セグメントの端部からずらされた箇所で隣接する、請求項１０記載の風力タービンブレード。
17. 前記内側セグメントは、さらに内側セグメントウェブ部材を有しており、前記外側セグメントは、さらに外側セグメントウェブ部材を有しており、前記接合セグメントは、前記内側セグメントウェブ部材と、前記外側セグメントウェブ部材との間に接合ウェブ部材をさらに有している、請求項１０記載の風力タービンブレード。
18. 前記内側セグメント、前記外側セグメント、前記内側セグメントウェブ部材および前記外側セグメントウェブ部材の端部は、前記ブレードの基部から先端部に向かう方向で互いにずらされている、請求項１７記載の風力タービンブレード。
19. 前記内側セグメントの厚さまたは前記外側セグメントの厚さに関して増大された前記接合セグメント内の前記ブレードのスキンの厚さは、前記ブレードの内室内に向かってのみ生じる、請求項１０記載の風力タービンブレード。
20. 前記内側セグメント樹脂および前記外側セグメント樹脂の少なくとも一方が、先細り端部を有しており、該先細り端部から各織布が延出している、請求項１０記載の風力タービンブレード。