JP2022515957A

JP2022515957A - ロータブレードのジョイントの支持ブロック内にブッシュを設置および保持するための方法

Info

Publication number: JP2022515957A
Application number: JP2021522953A
Authority: JP
Inventors: アガーワル，ロヒット; ロッドウェル，アンドリュー・ミッチェル; リアヒ，アミール; アッティア，モハマッド・サラ; カスペルスキー，ドナルド・ジョセフ; チェン，チンジャン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2018-11-01
Filing date: 2018-11-01
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2038-11-01
Also published as: US20220120255A1; CN112912614A; JP7430299B2; WO2020091790A1; MX2021004858A; CA3117312A1; US20240018937A1; US11802542B2; EP3874144A1; AU2018447765A1; BR112021007638A2; EP3874144B1

Abstract

風力タービンのためのロータブレードが、翼弦方向ジョイントから反対の方向に延びる第１のブレードセグメントおよび第２のブレードセグメントを含む。第１および第２のブレードセグメントの各々は、翼形表面を定める少なくとも１つのシェル部材を含む。ロータブレードは、翼弦方向ジョイントにおいて第１および第２のブレードセグメントを接続するための１つ以上のピンジョイントをさらに含む。ピンジョイントは、ピンジョイントスロットに受け入れられる１つ以上のピンジョイントチューブを含む。ピンジョイントスロットは、支持ブロック内に固定される。さらに、ピンジョイントスロットと支持ブロックとの間にギャップが定められる。さらに、ロータブレードは、ピンジョイントスロットを支持ブロック内に保持するために、ピンジョイントスロットと支持ブロックとの間のギャップ内のシムを含む。さらに、シムは、ギャップへの注入後に硬化する液体材料で構成される。【選択図】図２

Description

本開示は、広くには、風力タービンに関し、より詳細には、ロータブレードのジョイントの支持ブロック内にブッシュを設置および保持するための方法に関する。

風力は、現時点において利用可能な最もクリーンかつ最も環境に優しいエネルギ源の１つと考えられ、風力タービンは、この点で、ますます注目を集めている。現代の風力タービンは、典型的には、タワーと、発電機と、ギアボックスと、ナセルと、１つ以上のロータブレードを備える回転可能なハブを有するロータとを含む。ロータブレードは、既知の翼形の原理を使用して、風の運動エネルギを捕捉する。ロータブレードは、この運動エネルギを回転エネルギの形態で伝達し、ロータブレードをギアボックスに結合させ、ギアボックスが用いられない場合には発電機に直接結合させるシャフトを回転させる。次いで、発電機は、この機械的なエネルギを、電力系統へと展開できる電気エネルギに変換する。

ロータブレードは、一般に、典型的には成形プロセスを使用して形成され、ブレードの前縁および後縁に沿った接合線において互いに接合される負圧側シェルおよび正圧側シェルを含む。さらに、正圧側および負圧側シェルは、比較的軽量であり、稼働時にロータブレードに加わる曲げモーメントおよび他の荷重に耐えるようには構成されていない構造的性質（例えば、剛性、座屈への抵抗、および強度）を有する。したがって、ロータブレードの剛性、座屈への抵抗、および強度を高めるために、本体シェルは、典型的には、シェル半体の正圧側および負圧側の内面に係合する１つ以上の構造部品（例えば、間にせん断ウェブが設定された対向する桁キャップ）を使用して補強される。桁キャップおよび／またはせん断ウェブを、これらに限られるわけではないが、ガラス繊維積層複合材料および／または炭素繊維積層複合材料など、さまざまな材料で構成することができる。

さらに、風力タービンが大型化し続けるにつれて、ロータブレードのサイズも大きくなり続けている。したがって、最新のロータブレードは、１つ以上のジョイントにおいて互いに接合されるいくつかのセグメントで構成され得る。さらに、特定のジョイントによるロータブレードは、ブレード先端部からブレード根元部へと荷重を伝達するためにピンを利用することができる。さらに、ピンからの反作用が、１つ以上のブッシュを介してジョイント位置のさまざまな支持ブロックに伝達される。

したがって、本開示は、そのようなブッシュをさまざまなジョイント位置において支持ブロックに設置および保持するための方法に関する。

欧州特許出願公開第３４２５１９５号明細書

本発明の態様および利点は、一部は以下の説明において述べられ、あるいは明細書から自明であってよく、もしくは本発明の実施を通じて習得可能であってよい。

一態様において、本開示は、風力タービンのためのロータブレードに関する。ロータブレードは、翼弦方向ジョイントから反対の方向に延びる第１のブレードセグメントおよび第２のブレードセグメントを含む。第１および第２のブレードセグメントの各々は、翼形表面を定める少なくとも１つのシェル部材を含む。ロータブレードは、翼弦方向ジョイントにおいて第１および第２のブレードセグメントを接続するための１つ以上のピンジョイントをさらに含む。ピンジョイントは、ピンジョイントスロットに受け入れられる１つ以上のピンジョイントチューブを含む。ピンジョイントスロットは、支持ブロック内に固定される。さらに、ピンジョイントスロットと支持ブロックとの間にギャップが定められる。さらに、ロータブレードは、ピンジョイントスロットを支持ブロック内に保持するために、ピンジョイントスロットと支持ブロックとの間のギャップ内のシムを含む。さらに、シムは、ギャップへの注入後に硬化する液体材料で構成される。

一実施形態において、ピンジョイントスロットは、１つ以上のブッシュを含むことができる。そのような実施形態において、ブッシュは、１つ以上のブッシュまたは１つ以上のピンジョイントチューブの外面および／または内面のライナまたはコーティングをさらに含むことができる。別の実施形態において、ブッシュは、コーティングまたはライナを持たなくてもよい。さらに、ブッシュは、中実または中空構造を含むことができる。さらなる実施形態においては、ブッシュを、１つ以上の金属材料または１つ以上の複合材料で構成することが可能である。例えば、一実施形態において、複合材料は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含むことができる。さらに、複合材料は、随意により、これらに限られるわけではないがガラス繊維、炭素繊維、ポリマー繊維、木質繊維、竹繊維、セラミック繊維、ナノ繊維、金属繊維、またはこれらの組み合わせなどの１つ以上の繊維材料で強化されてもよい。

さらなる実施形態において、ギャップは、半径方向ギャップであってよい。さらなる実施形態において、液体材料は、例えば、接着剤、コーキング、ポリマー材料、セメント質材料、あるいは設置の時点において液体または半液体の状態であり、養生の後に硬化することにより、ブッシュから支持ブロックへと荷重を伝達する任意の他の材料を含むことができる。

いくつかの実施形態において、ピンジョイントスロットは、支持ブロックに対するピンジョイントスロットの回転を防止するための１つ以上のタブをさらに含むことができる。そのような実施形態において、液体材料は、ひとたび硬化するとタブを覆い、タブをその場に固定する。

別の態様において、本開示は、風力タービンのロータブレードを組み立てるための方法に関する。本方法は、第１のブレードセグメントおよび第２のブレードセグメントを形成することを含む。第１および第２のブレードセグメントの各々は、翼形表面を定める少なくとも１つのシェル部材を含む。さらに、本方法は、第１のブレードセグメントまたは第２のブレードセグメントの少なくとも一方の支持ブロックに１つ以上の開口部を形成することを含む。さらに、本方法は、第１のブレードセグメントおよび／または第２のブレードセグメントの支持ブロックの開口部内に１つ以上のピンジョイントスロットを配置することを含む。したがって、半径方向ギャップが、ピンジョイントスロットと支持ブロックの開口部との間に定められる。さらに、本方法は、ピンジョイントスロットと支持ブロックの開口部との間の半径方向ギャップに液体材料を充てんすることを含み、液体材料は、ギャップを充てんした後に硬化し、ピンジョイントスロットを支持ブロック内に保持する。さらに、本方法は、第１および第２のブレードセグメントを翼弦方向ジョイントの両方向に配置することを含む。したがって、本方法は、ピンジョイントスロット内に受け入れられる１つ以上のピンジョイントチューブを介して翼弦方向ジョイントを接続することをさらに含む。本方法が、本明細書に記載されるとおりの追加のステップおよび／または特徴のいずれかをさらに含んでもよいことを理解されたい。

さらに別の態様において、本開示は、風力タービンのロータブレードを組み立てるための方法に関する。本方法は、第１のブレードセグメントおよび第２のブレードセグメントを形成することを含む。第１および第２のブレードセグメントの各々は、翼形表面を定める少なくとも１つのシェル部材を含む。さらに、本方法は、第１のブレードセグメントまたは第２のブレードセグメントの支持ブロックに１つ以上の開口部を形成することを含む。さらに、本方法は、第１のブレードセグメントおよび／または第２のブレードセグメントの支持ブロックの開口部にピンジョイントスロットを挿入することを含む。さらに、本方法は、ピンジョイントスロットと開口部との間に締まり嵌めをもたらすために、ピンジョイントスロットを開口部内に焼き嵌めすることを含む。さらに、本方法は、第１および第２のブレードセグメントを翼弦方向ジョイントの両方向に配置することを含む。したがって、本方法は、ピンジョイントスロット内に受け入れられる１つ以上のピンジョイントチューブを介して翼弦方向ジョイントを接続することをさらに含む。

一実施形態において、締まり嵌めをもたらすためにピンジョイントスロットを開口部内に焼き嵌めすることは、例えば、ピンジョイントスロットの温度を低下させてピンジョイントスロットを収縮させ、その後に第１のブレードセグメントおよび／または第２のブレードセグメントの支持ブロックの開口部にピンジョイントスロットを挿入することを含むことができる。したがって、ピンジョイントスロットの温度が元に戻るにつれて、ピンジョイントスロットが膨張し、開口部との締まり嵌めをもたらす。別の実施形態においては、焼き嵌めを、所望の締まり嵌めを達成するようにスロット直径が穴径よりも大きいピンジョイントスロットを開口部へと圧入することによって達成することができる。

代案の実施形態においては、締まり嵌めをもたらすためにピンジョイントスロットを開口部内に焼き嵌めすることが、例えば、ピンジョイントスロットを支持ブロックの開口部に挿入した後に支持ブロックの開口部の温度を上昇させて開口部を膨張させることを含むことができ、開口部の膨張が、ピンジョイントスロットと開口部との間の締まり嵌めをもたらす。さらに別の実施形態において、本方法は、１つ以上のピンジョイントスロットおよび／または支持ブロックを他方に対して位置決めできるように、１つ以上のピンジョイントスロットまたは支持ブロックを先細りにすることを含むことができる。本方法が、本明細書に記載されるとおりの追加のステップおよび／または特徴のいずれかをさらに含んでもよいことを理解されたい。

本発明のこれらの特徴、態様、および利点、ならびに他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照することによって、よりよく理解されるであろう。添付の図面は、本明細書に組み込まれて、本明細書の一部を構成し、本発明の実施形態を例示し、説明と併せて本発明の特定の原理を説明するのに役立つ。

当業者へと向けられた本発明の最良の態様を含む本発明の完全かつ本発明の実施を可能する開示が、本明細書に記載されており、本明細書は、添付の図面を参照する。

本開示による風力タービンの一実施形態の斜視図を示している。本開示による第１のブレードセグメントおよび第２のブレードセグメントを有するロータブレードの一実施形態の平面図を示している。本開示による第１のブレードセグメントの一実施形態の一部分の斜視図を示している。本開示による翼弦方向ジョイントにおける第２のブレードセグメントの一部分の一実施形態の斜視図を示している。本開示による第１のブレードセグメントを第２のブレードセグメントと接合して有している風力タービンのロータブレードの一実施形態の組み立てを示している。本開示による風力タービンのロータブレードの組み立ての複数の支持構造の一実施形態の分解斜視図を示している。本開示による翼弦方向ジョイントにおける風力タービンのロータブレードの一実施形態の断面図を示しており、とくにはシムを介して支持ブロック内に保持された肉太のジョイントスロットを示している。図７のロータブレードの一部分の詳細図を示している。本開示による風力タービンのロータブレードを組み立てる方法の一実施形態のフローチャートを示している。本開示による風力タービンのロータブレードを組み立てる方法の別の実施形態のフローチャートを示している。

ここで、本発明の実施形態を詳しく参照するが、それらの実施形態の１つ以上の例が、図面に示されている。各々の例は、本発明の限定としてではなく、本発明の例示として提示されている。実際には、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、本発明においてさまざまな修正および変更が行われてよいことが、当業者には明らかであろう。例えば、或る実施形態の一部として図示または説明された特徴を、別の実施形態において使用して、またさらなる実施形態をもたらすことができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に含まれるような修正および変更を包含するように意図される。

ここで図面を参照すると、図１が、本発明による風力タービン１０の一実施形態の斜視図を示している。図示の実施形態において、風力タービン１０は、水平軸風力タービンである。代案として、風力タービン１０は、垂直軸風力タービンであってもよい。さらに、図示のように、風力タービン１０は、支持面１４から延びるタワー１２、タワー１２に取り付けられたナセル１６、ナセル１６内に配置された発電機１８、発電機１８に結合したギアボックス２０、およびロータシャフト２４によってギアボックス２０に回転可能に結合したロータ２２を含むことができる。さらに、図示のように、ロータ２２は、回転可能なハブ２６と、回転可能なハブ２６に結合し、回転可能なハブ２６から外側へと延びている少なくとも１つのロータブレード２８とを含む。図示のように、ロータブレード２８は、ブレード先端部１７およびブレード根元部１９を含む。

ここで図２を参照すると、図１のロータブレード２８のうちの１つのロータブレードの平面図が示されている。図示のように、ロータブレード２８は、第１のブレードセグメント３０および第２のブレードセグメント３２を含むことができる。さらに、図示のように、第１のブレードセグメント３０および第２のブレードセグメント３２は、それぞれ翼弦方向ジョイント３４から反対方向に延びてよい。さらに、図示のように、ブレードセグメント３０、３２の各々は、翼形表面を定める少なくとも１つのシェル部材を含むことができる。第１のブレードセグメント３０および第２のブレードセグメント３２は、ブレードセグメント３０、３２の接合を容易にするために、少なくとも、両方のブレードセグメント３０、３２の中へと延びる内部支持構造３６によって接続される。矢印３８は、図示の例におけるセグメントに分けられたロータブレード２８が、２つのブレードセグメント３０、３２を含み、これらのブレードセグメント３０、３２が、内部支持構造３６を第２のブレードセグメント３２へと挿入することによって接合されることを示している。さらに、図示のように、第２のブレードセグメントは、ロータブレード２８のブレード根元部分３５（図７にさらに詳しく示されている）および第１のブレードセグメント３０の梁構造４０（図５にさらに詳しく示されている）につながるように長さ方向に延びる複数の桁構造６６（本明細書において、桁キャップとも呼ばれる）を含む。

ここで図３を参照すると、本開示による第１のブレードセグメント３０の一部分の斜視図が示されている。第１のブレードセグメント３０は、内部支持構造３６の一部を形成し、第２のブレードセグメント３２との構造的接続のために長さ方向に延びる梁構造４０を含む。さらに、図示のように、梁構造４０は、桁部分４２から突出することによって延長桁部分を形成する延長部を有している第１のブレードセグメント３０の一部分を形成する。梁構造４０は、負圧側桁キャップ４６および正圧側桁キャップ４８に接続されたせん断ウェブ４４を含む。

さらに、図示のように、第１のブレードセグメント３０は、梁構造４０の第１の端部５４の方に１つ以上の第１のピンジョイントを含むことができる。一実施形態において、ピンジョイントは、ブッシュにきつく締まり嵌めされたピンを含むことができる。より具体的には、図示のように、ピンジョイントは、梁構造４０上に配置された１つのピンチューブ５２を含むことができる。したがって、図示のように、ピンチューブ５２は、翼長方向に向けられてよい。さらに、第１のブレードセグメント３０は、翼弦方向ジョイント３４に近接して梁構造４０上に配置されたピンジョイントスロット５０をさらに含むことができる。さらに、図示のように、ピンジョイントスロット５０は、翼弦方向に向けられてよい。一例において、ピンチューブまたはピン（図６にピン５３として示されている）とのきつい締まり嵌めにて配置されたブッシュが、ピンジョイントスロット５０内に存在してもよい。さらに、第１のブレードセグメント３０は、翼弦方向ジョイント３４に位置する複数の第２のピンジョイントチューブ５６、５８を含むことができる。したがって、図示のように、第２のピンジョイントチューブ５６、５８は、前縁ピンジョイントチューブ５６および後縁ピンジョイントチューブ５８を含むことができる。さらに、第２のピンジョイントチューブ５６、５８の各々は、翼長方向に向けられてよい。さらに、図示のように、第２のピンジョイントチューブ５６、５８の各々は、翼弦方向ジョイント３４における圧縮荷重を分散させるように構成された複数のフランジ５５、５７をそれぞれ含むことができる。

梁構造４０の第１の端部に配置されたピンチューブ５２が、翼弦方向ジョイント３４に配置された複数の第２のピンジョイントチューブ５６、５８と、翼長方向に最適距離Ｄだけ離されてよいことに、留意されたい。この最適距離Ｄは、翼弦方向ジョイント３４が翼弦方向ジョイント３４に作用するせん断荷重に起因して生じる実質的な曲げモーメントに耐えることができるような距離であってよい。別の実施形態において、第１および第２のブレードセグメント３０、３２を接続するピンジョイントの各々は、締まり嵌め鋼ブッシュジョイントを含むことができる。

ここで図４を参照すると、本開示による翼弦方向ジョイント３４における第２のブレードセグメント３２の一部分の斜視図が示されている。図示のように、第２のブレードセグメント３２は、第１のブレードセグメント３０の梁構造４０を受け入れるために第２のブレードセグメント３２内を長さ方向に延びる収容部６０を含む。収容部６０は、第１のブレードセグメント３０の梁構造４０とつながるように長さ方向に延びる桁構造６６を含む。図示のように、第２のブレードセグメント３２は、第１のブレードセグメント３０のピンジョイントチューブ５６、５８（図３に示されている）を受け入れ、きつい締まり嵌めを形成するためのピンジョイントスロット６２、６４をさらに含むことができる。一例において、複数のピンジョイントスロット６２、６４の各々は、翼弦方向ジョイント３４における圧縮荷重を分散させるように構成された複数のフランジ６１、６３をそれぞれ含むことができる。

ここで図５を参照すると、本開示による第１のブレードセグメント３０を第２のブレードセグメント３２と接合して有しているロータブレード２８のアセンブリ７０が示されている。図示のように、アセンブリ７０は、第１のブレードセグメント３０を第２のブレードセグメント３２と接合して有しているロータブレード２８の外シェル部材の直下の複数の支持構造を示している。さらに、図示のように、収容部６０は、長さ方向に延びる複数の桁構造６６を含み、梁構造４０を支持する。さらに、収容部６０は、翼長方向の梁構造４０のピンチューブ５２に接続する矩形の固定要素７２をさらに含む。さらに、第１および第２のブレードセグメント３０、３２は、翼弦方向ジョイント３４にそれぞれ位置する翼弦方向部材７４、７６をさらに含むことができる。さらに、図示のように、翼弦方向部材７４、７６は、第１および第２のブレードセグメント３０、３２の間のピンジョイント接続を可能にする前縁ピン開口部７８および後縁ピン開口部８０を含むことができる。例えば、図示のように、翼弦方向部材７４、７６は、前縁ピン開口部７８および後縁ピン開口部８０に配置されたブッシュにきつく締まり嵌めされるピンジョイントチューブ５６および５８によって接続される。別の実施形態においては、桁構造６６、矩形の固定要素７２、および翼弦方向部材７４、７６の各々を、ガラス強化繊維で構成することができる。この例において、アセンブリ７０は、複数のピンジョイントチューブまたはピン５６、５８と翼弦方向部材７４、７６に取り付けられたブッシュ接続部との間に埋め込まれた複数の避雷ケーブル７３をさらに含むことができる。

ここで図６を参照すると、ロータブレード２８の収容部６０の方のアセンブリ７０の複数の支持構造の分解斜視図が示されている。図示のように、１対の桁構造６６が、梁構造４０を受け入れるように構成され、ピンチューブまたはピン５３を挿入することができる梁構造４０のピンジョイントスロット５０に整列したピンジョイントスロット８２、８４を含む。さらに、ピン５３は、組み立て時に桁構造６６および梁構造４０が互いに接合されるように、整列するピンジョイントスロット８２、５０、８４にきつく締まり嵌めされたままであるように構成される。さらに、図６は、梁構造４０のピンチューブ５２を受け入れるように構成されたピンジョイントスロット８６を含む矩形の固定要素７２も示している。したがって、ピンチューブ５２を、きつい締まり嵌めのピンジョイントを形成するように構成することができる。さらに、１対の桁構造６６を、任意の適切な接着材料またはエラストマーシールを使用して一方の端部８８において互いに接合することができる。

図７を参照すると、ピンジョイントスロット６２、６４を、支持ブロック６８（翼弦方向部材７４、７６と類似または同義）内に組み込み、保持することができる。より具体的には、図７に示されるように、支持ブロック６８は、翼弦方向ジョイント３４に位置する翼弦方向部材または隔壁に相当する。さらなる実施形態において、支持ブロック６８は、梁構造４０の第１の端部５４、ならびに／あるいは梁構造４０および／または収容部６０の翼長方向または翼弦方向の位置に沿った任意の他の適切な位置に相当することができる。換言すると、支持ブロック６８は、ピンジョイントスロットまたはブッシュを配置でき、あるいは組み込むことができるロータブレード２８上またはロータブレード２８内の任意の位置を指すことができる。

一実施形態において、本明細書に記載のピンジョイントスロット６２、６４は、１つ以上のブッシュを含むことができる。例えば、図示のように、ピンジョイントスロット６２、６４は、それぞれのピンジョイントスロット６２、６４と支持ブロック６８との間にギャップ９０が定められるようなサイズであってよい。より具体的には、図示のように、ギャップ９０は、半径方向ギャップであってよい。したがって、図示のように、ロータブレード２８は、ピンジョイントスロット６２、６４を支持ブロック６８内に保持するために、それぞれのピンジョイントスロット６２、６４と支持ブロック６８との間のギャップ９０内にシム９２を含むことができる。より具体的には、特定の実施形態において、シム９２は、ギャップ９０へと注入された後に硬化する液体材料で構成されてよい。例えば、特定の実施形態において、液体材料は、例えば、接着剤、コーキング、ポリマー材料、セメント質材料、あるいは設置の時点において液体または半液体の状態であり、養生の後に硬化することにより、ブッシュから支持ブロック６８へと荷重を伝達する任意の他の材料を含むことができる。

ここで図８を参照すると、特定の実施形態において、ブッシュ６２、６４は、例えばその外周面など、その内面または外面に、ライナ９４またはコーティングをさらに含むことができる。したがって、ライナ／コーティング９４は、支持ブロック６８におけるブッシュ６２、６４の保持をさらに支援することができる。さらに、ライナを有するブッシュ６２、６４は、ブッシュ内に収容された対応するピンジョイントチューブに対して耐摩耗性の改善をもたらすように構成される。ライナ／コーティング材料９４は、所望の耐摩耗性をもたらすための単一の材料または異なる材料の組み合わせを含むことができる。さらに、ライナ／コーティング材料９４を、圧入または接着によってブッシュ６２、６４に取り付けることが可能である。

同様に、本明細書に記載の種々のピンジョイントチューブ５２、５６、５８も、その耐摩耗性を改善し、さらには／あるいはピンジョイントチューブとブッシュとの間に所望の摩耗の組み合わせをもたらすために、ライナを有することができ、あるいはコーティングされてよい。上述のように、ライナ／コーティング材料は、所望の耐摩耗性をもたらすための単一の材料または異なる材料の組み合わせを含むことができる。代案の実施形態において、ピンジョイントチューブ５２、５６、５８は、コーティングまたはライナを持たないままであってよく、高い表面仕上げを備えることができる。

さらに、図示のように、ピンジョイントスロット６２、６４は、支持ブロック６８に対するピンジョイントスロット６２、６４の回転を防止するように構成された１つ以上のタブ９６をさらに含むことができる。そのような実施形態において、液体材料／シム９２は、タブ９６を覆うことができ、すなわち、ひとたび硬化すると、タブ９６をその場に固定することができる。さらに、支持ブロック６８におけるピンジョイントスロット６２、６４の同心性が維持されるべきである。そのような実施形態において、支持ブロック６８におけるピンジョイントスロット６２、６４の同心性を、半径方向ギャップ９０内の液体材料９２を介して維持することができる。

本明細書に記載のブッシュ６２、６４は、１つ以上の金属材料または１つ以上の複合材料で構成することが可能である。例えば、一実施形態において、複合材料は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含むことができる。本明細書に記載の熱可塑性材料は、一般に、本質的に可逆性のプラスチック材料またはポリマーを包含し得る。例えば、熱可塑性材料は、典型的には、特定の温度に加熱されると柔軟または成形可能になり、冷めるとより剛直な状態に戻る。さらに、熱可塑性材料は、非晶質熱可塑性材料および／または半結晶性熱可塑性材料を含むことができる。例えば、いくつかの非晶質熱可塑性材料は、一般に、スチレン、ビニル、セルロース、ポリエステル、アクリル、ポリスルホン、および／またはイミドを含み得るが、これらに限定されない。より具体的には、典型的な非晶質熱可塑性材料は、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、グリコール化ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ－Ｇ）、ポリカーボネート、ポリ酢酸ビニル、非晶質ポリアミド、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリウレタン、または任意の他の適切な非晶質熱可塑性材料を含むことができる。さらに、典型的な半結晶性熱可塑性材料は、一般に、ポリオレフィン、ポリアミド、フルオロポリマー、エチルメチルアクリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、および／またはアセタールを含み得るが、これらに限定されない。より具体的には、典型的な半結晶性熱可塑性材料は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン、ポリフェニルスルフィド、ポリエチレン、ポリアミド（ナイロン）、ポリエーテルケトン、または任意の他の適切な半結晶性熱可塑性材料を含むことができる。

さらに、本明細書に記載の熱硬化性材料は、一般に、本質的に非可逆性のプラスチック材料またはポリマーを包含し得る。例えば、熱硬化性材料は、ひとたび硬化すると、容易には再成形することも、液体の状態に戻すこともできない。したがって、最初の成形後に、熱硬化性材料は、一般に、熱、腐食、および／またはクリープによく耐える。典型的な熱硬化性材料は、一般に、いくつかのポリエステル、いくつかのポリウレタン、エステル、エポキシ、または任意の他の適切な熱硬化性材料を含み得るが、これらに限定されない。

さらに、複合材料は、随意により、これらに限られるわけではないがガラス繊維、炭素繊維、ポリマー繊維、木質繊維、竹繊維、セラミック繊維、ナノ繊維、金属繊維、またはこれらの組み合わせなどの１つ以上の繊維材料で強化されてもよい。さらに、繊維の方向または配向は、準等方性、多軸、一方向、二軸、三軸、または任意の他の適切な方向、ならびに／あるいはこれらの組み合わせを含むことができる。

ここで図９を参照すると、本開示による風力タービンのロータブレードを組み立てる方法のフローチャート１００が示されている。一般に、方法１００は、本明細書において、図１～図８に示した風力タービン１０およびロータブレード２８を参照して説明される。しかしながら、開示される方法１００を、任意の他の適切な構成を有するロータブレードにおいても実施できることを、理解すべきである。さらに、図９は、例示および説明の目的のために、特定の順序で実行されるステップを示しているが、本明細書で説明される方法は、いかなる特定の順序または配置にも限定されない。当業者であれば、本明細書で提供される開示を使用して、本明細書に開示される方法の種々のステップを、本開示の範囲から逸脱することなく、さまざまなやり方で省略し、並べ替え、組み合わせ、さらには／あるいは調整できることを、理解できるであろう。

（１０２）に示されるように、方法１００は、第１のブレードセグメント３０および第２のブレードセグメント３２を形成することを含むことができる。（１０４）に示されるように、方法１００は、第１のブレードセグメント３０および／または第２のブレードセグメント３２の支持ブロック６８に１つ以上の開口部を形成することを含むことができる。（１０６）に示されるように、方法１００は、第１のブレードセグメント３０および／または第２のブレードセグメント３２の支持ブロック６８の開口部内に１つ以上のピンジョイントスロット６２、６４を配置することを含むことができる。したがって、半径方向ギャップ９０が、ピンジョイントスロット６２、６４と支持ブロック６８の開口部との間に定められる。（１０８）に示されるように、方法１００は、ピンジョイントスロット６２、６４と支持ブロック６８の開口部との間の半径方向ギャップ９０に液体材料を充てんすることを含むことができ、液体材料は、ギャップ９０の充てん後に硬化し、ピンジョイントスロット６２、６４を支持ブロック６８内に保持することができる。（１１０）に示されるように、方法１００は、第１および第２のブレードセグメント３０、３２を翼弦方向ジョイント３４の両方向に配置することを含むことができる。（１１２）に示されるように、方法１００は、ピンジョイントスロット６２、６４内に受け入れられる１つ以上のピンジョイントチューブ５６、５８を介して翼弦方向ジョイント３４を接続することを含むことができる。

ここで図１０を参照すると、本開示による風力タービンのロータブレードを組み立てる方法のフローチャート２００が示されている。一般に、方法２００は、本明細書において、図１～図８に示した風力タービン１０およびロータブレード２８を参照して説明される。しかしながら、開示される方法２００を、任意の他の適切な構成を有するロータブレードにおいても実施できることを、理解すべきである。さらに、図１０は、例示および説明の目的のために、特定の順序で実行されるステップを示しているが、本明細書で説明される方法は、いかなる特定の順序または配置にも限定されない。当業者であれば、本明細書で提供される開示を使用して、本明細書に開示される方法の種々のステップを、本開示の範囲から逸脱することなく、さまざまなやり方で省略し、並べ替え、組み合わせ、さらには／あるいは調整できることを、理解できるであろう。

（２０２）に示されるように、方法２００は、第１のブレードセグメント３０および第２のブレードセグメント３２を形成することを含むことができる。（２０４）に示されるように、方法２００は、第１のブレードセグメント３０または第２のブレードセグメント３２の支持ブロック６８に１つ以上の開口部を形成することを含むことができる。（２０６）に示されるように、方法２００は、第１のブレードセグメント３０および／または第２のブレードセグメント３２の支持ブロック６８の開口部内にピンジョイントスロット６２、６４を挿入することを含むことができる。（２０８）に示されるように、方法２００は、ピンジョイントスロット６２、６４と開口部との間に締まり嵌めを提供するために、ピンジョイントスロット６２、６４を開口部内に焼き嵌めすることを含むことができる。一実施形態においては、ピンジョイントスロット６２、６４を、例えば、ピンジョイントスロット６２、６４の温度を低下させてピンジョイントスロット６２、６４を収縮させ、その後にピンジョイントスロット６２、６４を第１のブレードセグメント３０および／または第２のブレードセグメント３２の支持ブロック６８の開口部に挿入することによって、開口部内に焼き嵌めすることができる。したがって、ピンジョイントスロット６２、６４の温度が元に戻るにつれて、スロット６２、６４が膨張し、開口部との締まり嵌めをもたらす。代案の実施形態においては、ピンジョイントスロット６２、６４を、例えば、ピンジョイントスロット６２、６４を支持ブロック６８の開口部に挿入した後に支持ブロック６８の温度を上昇させて開口部を膨張させることによって、開口部内に焼き嵌めすることができ、開口部の膨張が、ピンジョイントスロット６２、６４と開口部との間の締まり嵌めをもたらす。

したがって、ピンジョイントチューブ６２、６４が支持ブロック６８内に適切に保持された後に、方法２００は、（２１０）に示されるように、第１のおよび第２のブレードセグメント３０、３２を翼弦方向ジョイント３４の両方向に配置することを含むことができる。（２１２）に示されるように、方法２００は、ピンジョイントスロット６２、６４内に受け入れられるピンジョイントチューブ５６、５８を介して翼弦方向ジョイント３４を接続することを含むことができる。

当業者であれば、異なる実施形態のさまざまな特徴を相互に交換できることを、理解できるであろう。同様に、当業者であれば、説明したさまざまな方法ステップおよび特徴ならびにそのような方法および特徴の各々についての他の既知の均等物を混合して整合させて、本開示の原理に従うさらなるシステムおよび技術を構築することが可能である。当然ながら、上述したような目的または利点のすべてが、必ずしもあらゆる特定の実施形態によって達成される必要はないことを、理解すべきである。したがって、本明細書に記載のシステムおよび技術が、本明細書における教示のとおりの或る利点または一群の利点を達成または最適化するが、必ずしも本明細書において教示または示唆され得る他の目的または利点を達成しないやり方で具現化または実施されてよいことを、当業者であれば理解できるであろう。

本発明の特定の特徴だけを本明細書において例示および説明してきたが、多くの修正および変更が当業者に想到されるであろう。したがって、添付の特許請求の範囲が、そのようなすべての修正および変更を本発明の真の趣旨の範囲に包含されるものとして含むように意図されていることを理解すべきである。

本明細書は、本発明を最良の態様を含めて開示するとともに、あらゆる装置またはシステムの製作および使用ならびにあらゆる関連の方法の実行を含む本発明の実施を当業者にとって可能にするために、実施例を用いている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を含む場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な差異を有さない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲の範囲内に包含されるように意図される。

１０風力タービン
１２タワー
１４支持面
１６ナセル
１７ブレード先端部
１８発電機
１９ブレード根元部
２０ギアボックス
２２ロータ
２４ロータシャフト
２６ハブ
２８ロータブレード
３０第１のブレードセグメント
３２第２のブレードセグメント
３４翼弦方向ジョイント
３５ブレード根元部分
３６内部支持構造
３８矢印
４０梁構造
４２桁部分
４４せん断ウェブ
４６負圧側桁キャップ
４８正圧側桁キャップ
５０ピンジョイントスロット
５２ピンチューブ、ピンジョイントチューブ
５３ピン
５４第１の端部
５５フランジ
５６ピンジョイントチューブ、ピン
５７フランジ
５８ピンジョイントチューブ、ピン
６０収容部
６１フランジ
６２ピンジョイントスロット、ブッシュ
６３フランジ
６４ピンジョイントスロット、ブッシュ
６６桁構造
６８支持ブロック
７０アセンブリ
７２固定要素
７３避雷ケーブル
７４翼弦方向部材
７６翼弦方向部材
７８前縁ピン開口部
８０後縁ピン開口部
８２ピンジョイントスロット
８４ピンジョイントスロット
８６ピンジョイントスロット
８８端部
９０ギャップ、半径方向ギャップ
９２液体材料／シム
９４ライナ／コーティング材料
９６タブ
１００方法
２００方法

Claims

風力タービン（１０）のためのロータブレード（２８）であって、
翼形表面を定める少なくとも１つのシェル部材をそれぞれ備えており、翼弦方向ジョイント（３４）から反対方向に延びている第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）と、
前記翼弦方向ジョイント（３４）において前記第１および第２のブレードセグメント（３０、３２）を接続するための１つ以上のピンジョイントであって、１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）に収容される１つ以上のピンジョイントチューブ（５２、５６、５８）を備えており、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）は支持ブロック（６８）内に固定され、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）と前記支持ブロック（６８）との間にギャップ（９０）が定められている１つ以上のピンジョイントと、
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）と前記支持ブロック（６８）との間の前記ギャップ（９０）に位置し、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）を前記支持ブロック（６８）内に保持するシム（９２）と
を備え、前記シム（９２）は、前記ギャップ（９０）への注入後に硬化する液体材料で構成されている、ロータブレード（２８）。
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）は、１つ以上のブッシュ（６２、６４）を備える、請求項１に記載のロータブレード（２８）。
前記１つ以上のブッシュ（６２、６４）または前記１つ以上のピンジョイントチューブ（５２、５６、５８）の外面または内面の少なくとも一方にライナまたはコーティング（９４）の少なくとも一方をさらに備える、請求項２に記載のロータブレード（２８）。
前記１つ以上のブッシュ（６２、６４）は、１つ以上の金属材料または１つ以上の複合材料のうちの少なくとも１つで構成される、請求項２に記載のロータブレード（２８）。
前記複合材料は、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂の少なくとも一方を含み、前記複合材料は、随意により、１つ以上の繊維材料で強化され、前記１つ以上の繊維材料は、ガラス繊維、炭素繊維、ポリマー繊維、木質繊維、竹繊維、セラミック繊維、ナノ繊維、金属繊維、またはこれらの組み合わせのうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載のロータブレード（２８）。
前記ギャップ（９０）は、半径方向ギャップ（９０）を含む、請求項１に記載のロータブレード（２８）。
前記液体材料は、少なくとも１つの接着剤、コーキング、ポリマー材料、またはセメント質材料を含む、請求項１に記載のロータブレード（２８）。
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）は、前記支持ブロック（６８）に対する前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）の回転を防止するために１つ以上のタブ（９６）をさらに備える、請求項１に記載のロータブレード（２８）。
前記液体材料は、ひとたび硬化すると前記１つ以上のタブ（９６）を覆い、前記１つ以上のタブ（９６）をその場に固定する、請求項８に記載のロータブレード（２８）。
風力タービン（１０）のロータブレード（２８）を組み立てるための方法（１００）であって、
翼形表面を定める少なくとも１つのシェル部材をそれぞれ備える第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）を形成するステップと、
前記第１のブレードセグメント（３０）または前記第２のブレードセグメント（３２）の少なくとも一方の支持ブロック（６８）に１つ以上の開口部（７８、８０）を形成するステップ（１０２）と、
前記第１のブレードセグメント（３０）および／または前記第２のブレードセグメント（３２）の前記支持ブロック（６８）の前記１つ以上の開口部（７８、８０）内に１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）を、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）と前記支持ブロック（６８）の前記１つ以上の開口部（７８、８０）との間に半径方向ギャップ（９０）が定められるように配置するステップ（１０４）と、
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）と前記支持ブロック（６８）の前記１つ以上の開口部（７８、８０）との間の前記半径方向ギャップ（９０）に液体材料を充てんし、前記ギャップの充てん後に硬化する前記液体材料で前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）を前記支持ブロック（６８）内に保持するステップ（１０６）と、
前記第１および第２のブレードセグメント（３０、３２）を翼弦方向ジョイント（３４）の両方向に配置するステップ（１０８）と、
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）に収容される１つ以上のピンジョイントチューブ（５２、５６、５８）を介して前記翼弦方向ジョイント（３４）を接続するステップ（１１０）と
を含む方法（１００）。
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）は、１つ以上のブッシュ（６２、６４）を備える、請求項１０に記載の方法（１００）。
前記１つ以上のブッシュ（６２、６４）の表面にライナまたはコーティング（９４）の少なくとも一方を配置するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法（１００）。
前記１つ以上のブッシュ（６２、６４）は、１つ以上の金属材料または１つ以上の複合材料のうちの少なくとも１つで構成される、請求項１１に記載の方法（１００）。
前記液体材料は、少なくとも１つの接着剤、コーキング、ポリマー材料、またはセメント質材料を含む、請求項１０に記載の方法（１００）。
前記支持ブロック（６８）に対する前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）の回転を防止するために前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）上に１つ以上のタブ（９６）を形成するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法（１００）。
前記半径方向ギャップ（９０）内の前記液体材料によって前記支持ブロック（６８）における前記１つ以上のブッシュ（６２、６４）の同心性を維持するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法（１００）。
風力タービン（１０）のロータブレード（２８）を組み立てるための方法（２００）であって、
翼形表面を定める少なくとも１つのシェル部材をそれぞれ備える第１のブレードセグメント（３０）および第２のブレードセグメント（３２）を形成するステップ（２０２）と、
前記第１のブレードセグメント（３０）または前記第２のブレードセグメント（３２）の少なくとも一方の支持ブロック（６８）に１つ以上の開口部（７８、８０）を形成するステップ（２０４）と、
前記第１のブレードセグメント（３０）および／または前記第２のブレードセグメント（３２）の前記支持ブロック（６８）の前記１つ以上の開口部（７８、８０）内に前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）を挿入するステップ（２０６）と、
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）を前記１つ以上の開口部（７８、８０）内に焼き嵌めして、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）と前記１つ以上の開口部（７８、８０）との間に締まり嵌めをもたらすステップ（２０８）と、
前記第１および第２のブレードセグメント（３０、３２）を翼弦方向ジョイント（３４）の両方向に配置するステップ（２１０）と、
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）に収容される１つ以上のピンジョイントチューブ（５２、５６、５８）を介して前記翼弦方向ジョイント（３４）を接続するステップ（２１２）と
を含む方法（２００）。
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）を前記１つ以上の開口部（７８、８０）内に焼き嵌めして、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）と前記１つ以上の開口部（７８、８０）との間に前記締まり嵌めをもたらすステップ（２０８）は、
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）の温度を下げて、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）を収縮させることと、
その後に、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）を前記第１のブレードセグメント（３０）および／または前記第２のブレードセグメント（３２）の前記支持ブロック（６８）の前記１つ以上の開口部（７８、８０）内に挿入することと
をさらに含み、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）の温度が上がるにつれて、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）が膨張して、前記１つ以上の開口部（７８、８０）との締まり嵌めをもたらす、請求項１７に記載の方法（２００）。
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）を前記１つ以上の開口部（７８、８０）内に焼き嵌めして、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）と前記１つ以上の開口部（７８、８０）との間に締まり嵌めをもたらすステップ（２０８）は、
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）を前記支持ブロック（６８）の前記１つ以上の開口部（７８、８０）内に挿入した後に前記支持ブロック（６８）の前記１つ以上の開口部（７８、８０）の温度を上げて、前記１つ以上の開口部（７８、８０）を膨張させることをさらに含み、前記１つ以上の開口部（７８、８０）の膨張が、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）と前記１つ以上の開口部（７８、８０）との締まり嵌めをもたらす、請求項１７に記載の方法（２００）。
前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）または前記支持ブロック（６８）の少なくとも一方を他方に対して位置決めできるように、前記１つ以上のピンジョイントスロット（６２、６４）または前記支持ブロック（６８）の少なくとも一方を先細りにすることをさらに含む、請求項１７に記載の方法（２００）。