JP6916221B2 - Windmill lightning current transmission system - Google Patents

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Description

本開示は、風車の雷電流伝送システムに関する。 The present disclosure relates to a lightning current transmission system for a wind turbine.

洋上又は陸上に設置される風力発電装置のような風車には、落雷等によって生じる雷電流を、所定の経路を介して伝送することにより放電を行うための雷電流伝送システムが搭載されるものがある。雷電流伝送システムは、例えば電気伝導性のある導電線を風車に配線することにより、雷電流を伝送する経路を形成する。 Wind turbines such as wind turbines installed offshore or on land are equipped with a lightning current transmission system for discharging lightning current generated by lightning strikes, etc. by transmitting it via a predetermined path. be. The lightning current transmission system forms a path for transmitting lightning current, for example, by wiring a conductive wire having electrical conductivity to a windmill.

この種の雷電流伝送システムの一例として、特許文献1がある。特許文献1では、雷電流を伝送するための導電線が、風車翼の翼先端部から翼根部を介して、風車翼が取り付けられるハブの内部に導かれ、更にハブの内部を介してナセルの内部に至るように配線されることで、風車翼で生じる雷電流をナセル側に伝送することが開示されている。 Patent Document 1 is an example of this type of lightning current transmission system. In Patent Document 1, a conductive wire for transmitting a lightning current is guided from the tip of the blade of the wind turbine blade to the inside of the hub to which the wind turbine blade is attached via the blade root portion, and further through the inside of the hub of the nacelle. It is disclosed that the lightning current generated by the wind turbine blade is transmitted to the nacelle side by being wired so as to reach the inside.

米国特許第9752560号明細書U.S. Pat. No. 9752560

上記特許文献1では、風車翼から延びる導電線がハブ及びナセルの内部を通って配線される。しかしながら、ハブ及びナセルの内部には、風車の運転に関する軸受、ケーブル、配管、又は機器等が設けられる。そのため、雷電流の伝送経路となる導電線をこれらと同じ経路で配置すると、雷電流が導電線に流れた際に電磁的影響を及ぼすおそれがある。また雷電流が発生していない場合においても、雷電流の伝送経路には外部からの電磁的影響によってノイズ等が発生する場合がある。これらは、風車の不具合や誤作動を招く要因となる。又、主軸軸受を介さずに雷電流をナセル側に流すことにより、軸受けの劣化や損傷を回避できる。 In Patent Document 1, a conductive wire extending from a wind turbine blade is wired through the inside of a hub and a nacelle. However, bearings, cables, pipes, equipment, etc. related to the operation of the wind turbine are provided inside the hub and the nacelle. Therefore, if the conductive wires serving as the transmission paths of the lightning current are arranged in the same paths as these, there is a possibility that the lightning current may have an electromagnetic effect when flowing through the conductive wires. Even when no lightning current is generated, noise or the like may be generated in the lightning current transmission path due to an electromagnetic influence from the outside. These are factors that cause malfunctions and malfunctions of the wind turbine. Further, by passing a lightning current to the nacelle side without passing through the spindle bearing, deterioration and damage of the bearing can be avoided.

本発明の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、雷電流を伝送する導電線によって、ハブからナセルにわたって配置された軸受、ケーブル、配管又は機器等に対して影響が生じることを抑制可能な風車の雷電流伝送システムを提供することを目的とする。 At least one embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and the conductive wire that transmits the lightning current affects the bearings, cables, pipes, devices, and the like arranged from the hub to the nacelle. It is an object of the present invention to provide a lightning current transmission system for a wind turbine that can suppress the above.

(1)本発明の少なくとも一実施形態に係る風車の雷電流伝送システムは上記課題を解決するために、
風車の雷電流伝送システムであって、
前記風車の風車翼の内部を通って前記風車翼の翼根部まで延在する翼内導電線と、
前記風車のハブの内部空間を経て前記ハブの外部に引き出されるとともに前記ハブの外表面に沿って設けられ、前記翼内導電線に電気的に導通する中間導電線と、
前記風車のナセル側に設けられ、前記中間導電線のうち前記翼内導電線とは反対側の端部と電気的に接続された導電部材と、
を備える。
(1) The lightning current transmission system for a wind turbine according to at least one embodiment of the present invention is designed to solve the above problems.
It is a lightning current transmission system for wind turbines.
An intra-blade conductive wire extending through the inside of the wind turbine blade of the wind turbine to the root of the wind turbine blade,
An intermediate conductive wire that is drawn out of the hub through the internal space of the hub of the wind turbine and is provided along the outer surface of the hub and electrically conducts to the conductive wire in the blade.
A conductive member provided on the nacelle side of the wind turbine and electrically connected to the end of the intermediate conductive wire on the side opposite to the inner conductive wire.
To be equipped.

上記(1)の構成によれば、落雷時に生じる雷電流は、風車翼の内部に設けられた翼内導電線によって翼根部に伝送される。翼根部において、翼内導電線は中間導電線に導通しており、雷電流は中間導電線によって、ハブの内部空間を経てハブの外部に導かれ、ハブの外表面に沿って更に伝送される。ハブの外表面において、中間導電線は導電部材に電気的に接続されており、雷電流は導電部材によってナセル側に伝送される。このように雷電流は翼内導電線、中間導電線及び導電部材によって風車翼からナセル側に至るように伝送される。
ここで中間導電線は、ハブの内部空間を経てハブの外部に引き出される。そのため、ハブの内部空間からナセル内にかけて配置される他の軸受、ケーブル、配管又は機器等が存在している場合であっても、雷電流の伝送時に、これらへの影響を効果的に回避できる。
また雷電流が発生していない場合においても、雷電流の伝送経路には外部からの電磁的影響によってノイズ等が発生する場合がある。このような場合であっても、中間導電線をハブの外部に引き出してナセル側の導電部材に接続するように配線することで、ハブやナセル内に配置される他のケーブル、配管又は機器等は、ハブの筐体によってノイズから遮蔽することができる。
According to the configuration of (1) above, the lightning current generated at the time of a lightning strike is transmitted to the blade root portion by an in-blade conductive wire provided inside the wind turbine blade. At the wing root, the in-blade conductive wire is conducted to the intermediate conductive wire, and the lightning current is guided to the outside of the hub through the internal space of the hub by the intermediate conductive wire and further transmitted along the outer surface of the hub. .. On the outer surface of the hub, the intermediate conductive wire is electrically connected to the conductive member, and the lightning current is transmitted to the nacelle side by the conductive member. In this way, the lightning current is transmitted from the wind turbine blade to the nacelle side by the conductive wire in the blade, the intermediate conductive wire, and the conductive member.
Here, the intermediate conductive wire is drawn out of the hub through the internal space of the hub. Therefore, even if there are other bearings, cables, pipes, devices, etc. arranged from the internal space of the hub to the inside of the nacelle, the influence on these can be effectively avoided during the transmission of the lightning current. ..
Even when no lightning current is generated, noise or the like may be generated in the lightning current transmission path due to an electromagnetic influence from the outside. Even in such a case, by pulling out the intermediate conductive wire to the outside of the hub and wiring it so as to connect it to the conductive member on the nacelle side, other cables, pipes, devices, etc. arranged in the hub or nacelle, etc. Can be shielded from noise by the housing of the hub.

(2)幾つかの実施形態では上記(1)の構成において、
前記中間導電線は、前記風車翼側の端部を翼内支持部によって支持され、前記端部より前記ハブ側において前記内部空間に設けられたハブ内支持部によって支持され、
前記中間導電線のうち前記翼内支持部から前記ハブ内支持部までの長さが、前記翼内支持部と前記ハブ内支持部との距離より大きくなるように弛み部を有する。
(2) In some embodiments, in the configuration of (1) above,
The intermediate conductive wire is supported by an in-blade support portion at an end portion on the wind turbine blade side, and is supported by an in-hub support portion provided in the internal space on the hub side from the end portion.
The intermediate conductive wire has a slack portion so that the length from the blade inner support portion to the hub inner support portion is larger than the distance between the blade inner support portion and the hub inner support portion.

上記(2)の構成によれば、翼内支持部からハブ内支持部までの伝送路の長さは、翼内支持部とハブ内支持部との距離より大きく設定されることで、伝送路に弛み部(余裕)が設けられる。そのため、ハブに対して風車翼がピッチ駆動されることで翼内支持部とハブ内支持部との距離が変化した場合であっても、弛み部によって当該変化を吸収し、伝送路(翼内導電線及び中間導電線)が破断することを回避できる。 According to the configuration of (2) above, the length of the transmission line from the blade inner support portion to the hub inner support portion is set to be larger than the distance between the blade inner support portion and the hub inner support portion, so that the transmission path is set. A slack part (margin) is provided in the. Therefore, even if the distance between the blade inner support portion and the hub inner support portion changes due to the pitch drive of the wind turbine blade with respect to the hub, the change is absorbed by the slack portion and the transmission path (inside the blade). It is possible to prevent the conductive wire and the intermediate conductive wire from breaking.

(3)幾つかの実施形態では上記(2)の構成において、
前記中間導電線は、前記翼内支持部及び前記ハブ内支持部の間に湾曲部を形成するように支持され、
前記湾曲部は、所定値以上の曲率半径を有する。
(3) In some embodiments, in the configuration of (2) above,
The intermediate conductive wire is supported so as to form a curved portion between the blade inner support portion and the hub inner support portion.
The curved portion has a radius of curvature of a predetermined value or more.

上記(3)の構成によれば、中間導電線は翼内支持部とハブ内支持部との間に湾曲部を有することで、ピッチ駆動時に翼内支持部とハブ内支持部と間隔が変化することに伴って中間導電線に負荷が印加された場合であっても、当該負荷を抑え、中間導電線が疲労破断することを効果的に防止できる。 According to the configuration of (3) above, the intermediate conductive wire has a curved portion between the blade inner support portion and the hub inner support portion, so that the distance between the blade inner support portion and the hub inner support portion changes during pitch drive. Even when a load is applied to the intermediate conductive wire, the load can be suppressed and the intermediate conductive wire can be effectively prevented from breaking due to fatigue.

(4)幾つかの実施形態では上記(2)の構成において、前記中間導電線は、前記翼内支持部の位置又はより翼側で接続部を有し、前記ハブ内支持部の位置又はよりハブ側で接続部を有し、各接続部間の導電線を交換可能とする。 (4) In some embodiments, in the configuration of (2) above, the intermediate conductive wire has a connecting portion at the position of the in-blade support portion or on the wing side, and the position of the in-hub support portion or the more hub. It has a connecting part on the side so that the conductive wire between each connecting part can be exchanged.

上記(4)の構成によれば、弛み部に相当する中間導電線は、疲労破断のリスクがあるため、この部分を交換可能とすることができる。 According to the configuration of (4) above, since there is a risk of fatigue fracture in the intermediate conductive wire corresponding to the slack portion, this portion can be replaced.

(5)幾つかの実施形態では上記(3)の構成において、
前記風車翼は、前記風車翼の中心軸に垂直な投影面において、前記ハブに対してフェザー状態を基準とするピッチ可動角度範囲θを有しており、
前記投影面において、前記翼内支持部及び前記ハブ内支持部間の距離が最小値となる最短位置における前記翼内支持部の前記フェザー状態側への第1可動距離L1、及び、ファイン側への第2可動距離L2は、
L1=距離A1から位置Bまで+導電材の最小曲げ半径r
L2=距離A2から位置Bまで+導電材の最小曲げ半径r
で規定され、
前記弛み部の長さLは、前記距離の最小値と前記第1可動距離L1又は前記第2可動距離L2のいずれか大きい方との和より大きく設定される。
(5) In some embodiments, in the configuration of (3) above,
The wind turbine blade has a pitch movable angle range θ with respect to the hub in a projection plane perpendicular to the central axis of the wind turbine blade.
On the projection surface, the first movable distance L1 of the wing inner support portion to the feather state side and the fine side at the shortest position where the distance between the wing inner support portion and the hub inner support portion becomes the minimum value. The second movable distance L2 is
L1 = distance A1 to position B + minimum bending radius r of the conductive material
L2 = distance A2 to position B + minimum bending radius r of the conductive material
Specified in
The length L of the slack portion is set to be larger than the sum of the minimum value of the distance and the larger of the first movable distance L1 and the second movable distance L2.

上記(5)の構成によれば、弛み部の長さLは、翼内支持部及び前記ハブ内支持部間の距離の最小値に比べて、第1可動距離L1又は第2可動距離L2のいずれか大きい方より大きく設定される。これにより、ハブに対して風車翼がピッチ駆動された際に、弛み部の余裕が最小となった際においても弛み部が伸びきることがないため、中間導電線が破断することを的確に回避できる。 According to the configuration of (5) above, the length L of the slack portion is the first movable distance L1 or the second movable distance L2, as compared with the minimum value of the distance between the blade inner support portion and the hub inner support portion. It is set larger than the larger one. As a result, when the wind turbine blades are pitch-driven with respect to the hub, the slack portion does not fully extend even when the margin of the slack portion is minimized, so that the intermediate conductive wire is accurately prevented from breaking. can.

(6)幾つかの実施形態では上記(2)〜(5)の構成において、
前記風車翼は、風車翼の内壁又はピッチ軸受の内輪から内側に向けて突出するように形成される、風車翼の中心軸に垂直に配置された板状部材である少なくとも1枚の開口部を有する支持プレートを有し、
前記中間導電線は、前記支持プレートの開口部を通り、且つ、当該支持プレート上に少なくとも1か所固定され、それ以降弛み部を有する様に配置される前記翼内支持部を有し、
前記ハブ内支持部は、前記弛み部を介した後に、ハブ側に前記中間導電線支持するようになる。
(6) In some embodiments, in the configurations (2) to (5) above,
The wind turbine blade has at least one opening which is a plate-shaped member arranged perpendicular to the central axis of the wind turbine blade, which is formed so as to project inward from the inner wall of the wind turbine blade or the inner ring of the pitch bearing. Have a support plate to have
The intermediate conductive wire has the in-blade support portion that passes through the opening of the support plate and is fixed at least one place on the support plate and is arranged so as to have a slack portion thereafter.
The support portion in the hub will support the intermediate conductive wire on the hub side after passing through the slack portion.

上記(6)の構成によれば、中間導電線を支持プレートを活用して、ハブ側へ弛み部を確保しながら、効率的に配置することができる。 According to the configuration of (6) above, the intermediate conductive wire can be efficiently arranged by utilizing the support plate while securing the slack portion on the hub side.

(7)幾つかの実施形態では上記(6)の構成において、
前記第1要素又は前記第2要素の一方は、前記風車翼の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する環状部材であり、他方は前記環状部材に摺動可能なブラシである。
(7) In some embodiments, in the configuration of (6) above,
One of the first element or the second element is an annular member extending at least partially along the circumferential direction of the wind turbine blade, and the other is a brush slidable on the annular member.

上記(7)の構成によれば、第1電気的接続部を環状部材とブラシによって構成することで、ハブに対して風車翼がピッチ駆動した際においても、両者の電気的接続を好適に保持できる。 According to the configuration (7) above, by configuring the first electrical connection portion with the annular member and the brush, the electrical connection between the two is suitably maintained even when the wind turbine blades are pitch-driven with respect to the hub. can.

(8)幾つかの実施形態では上記(6)又は(7)の構成において、
前記風車翼はピッチ軸受を介して前記ハブに接続されており、
前記第1要素及び前記第2要素は、前記ピッチ軸受に対して電気的に絶縁されている。
(8) In some embodiments, in the configuration of (6) or (7) above,
The wind turbine blade is connected to the hub via a pitch bearing.
The first element and the second element are electrically insulated from the pitch bearing.

上記(8)の構成によれば、第1電気的接続部を構成する第1要素及び第2要素が、ピッチ軸受に対して絶縁されているため、雷電流からピッチ軸受を好適に保護できる。 According to the configuration (8) above, since the first element and the second element constituting the first electrical connection portion are insulated from the pitch bearing, the pitch bearing can be suitably protected from lightning current.

(9)幾つかの実施形態では上記(1)から(8)のいずれか一構成において、
前記中間導電線は、第2電気的接続部を介して前記導電部材に電気的に接続され、
前記第2電気的接続部は、
前記中間導電線に接続され、前記ハブに支持される第3要素と、
前記導電部材に接続され、前記ナセルに支持される第4要素と、
を含む。
(9) In some embodiments, in any one of the above (1) to (8),
The intermediate conductive wire is electrically connected to the conductive member via a second electrical connection portion.
The second electrical connection is
A third element connected to the intermediate conductive wire and supported by the hub,
A fourth element connected to the conductive member and supported by the nacelle,
including.

上記(9)の構成によれば、第3要素及び第4要素を備える第2電気的接続部を設けることで、風車の運転時にハブ及びナセルが互いに相対的に回転した際に、電気的接続状態が的確に確保できる。 According to the configuration of (9) above, by providing the second electrical connection portion including the third element and the fourth element, when the hub and the nacelle rotate relative to each other during the operation of the wind turbine, the electrical connection is made. The state can be secured accurately.

(10)幾つかの実施形態では上記(9)の構成において、
前記第3要素又は前記第4要素の一方は、前記風車の主軸の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する環状部材であり、他方は前記環状部材に摺動可能なブラシである。
(10) In some embodiments, in the configuration of (9) above,
One of the third element or the fourth element is an annular member extending at least partially along the circumferential direction of the main shaft of the wind turbine, and the other is a brush slidable on the annular member.

上記(10)の構成によれば、第2電気的接続部を環状部材とブラシによって構成することで、ナセルに対してハブが回転した際においても、両者の電気的接続を好適に保持できる。 According to the configuration (10) above, by configuring the second electrical connection portion with the annular member and the brush, the electrical connection between the two can be suitably maintained even when the hub rotates with respect to the nacelle.

(11)幾つかの実施形態では上記(9)の構成において、
前記第3要素又は前記第4要素の一方は、前記風車の主軸の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する環状部材であり、他方は前記環状部材に対してギャップを介して対向する導電部である。
(11) In some embodiments, in the configuration of (9) above,
One of the third element or the fourth element is an annular member extending at least partially along the circumferential direction of the main shaft of the wind turbine, and the other is conductive so as to face the annular member through a gap. It is a department.

上記(11)の構成によれば、第2電気的接続部を環状部材とギャップを介して対向する導電部によって構成することで、ナセルに対してハブが回転した際においても、両者の電気的接続を好適に保持できる。 According to the configuration of (11) above, by configuring the second electrical connection portion with the annular member and the conductive portion facing each other via the gap, even when the hub rotates with respect to the nacelle, both are electrically connected. The connection can be held favorably.

(12)幾つかの実施形態では上記(9)から(11)のいずれか一構成において、
前記ハブは、主軸軸受を介して前記ナセルに接続されており、
前記第3要素及び前記第4要素は、前記主軸軸受に対して電気的に絶縁されている。
(12) In some embodiments, in any one of the above (9) to (11) configurations.
The hub is connected to the nacelle via a spindle bearing.
The third element and the fourth element are electrically insulated from the spindle bearing.

上記(12)の構成によれば、第2電気的接続部を構成する第3要素及び第4要素が、主軸軸受に対して絶縁されているため、雷電流から主軸軸受を好適に保護できる。 According to the configuration (12) above, since the third element and the fourth element constituting the second electrical connection portion are insulated from the spindle bearing, the spindle bearing can be suitably protected from lightning current.

(13)幾つかの実施形態では上記(12)の構成において、
前記主軸軸受は、前記ハブに連結された主軸に接続される内輪、及び、前記ナセルに接続される外輪を備える。
(13) In some embodiments, in the configuration of (12) above,
The spindle bearing includes an inner ring connected to the spindle connected to the hub and an outer ring connected to the nacelle.

上記(13)の構成によれば、主軸軸受の外輪側を静止側とすることで、第2電気的接続部のナセル側要素を容易に取り付けることができる。また、内輪側は回転するハブに結合され、ハブには風車翼やピッチ軸受などがつき出した構造が多く存在し、第2電気的接続部をこうした突き出し構造を利用して容易に取り付けることができる。
尚、主軸軸受は、ハブに連結された主軸に接続される外輪、及び、ナセルに接続される内輪を備えるように構成することも可能である。
According to the configuration of (13) above, the nacelle side element of the second electrical connection portion can be easily attached by setting the outer ring side of the spindle bearing to the stationary side. In addition, the inner ring side is connected to a rotating hub, and there are many structures in which wind turbine blades, pitch bearings, etc. are projected on the hub, and the second electrical connection can be easily attached using such a protruding structure. can.
The spindle bearing can also be configured to include an outer ring connected to the spindle connected to the hub and an inner ring connected to the nacelle.

(14)幾つかの実施形態では上記(9)から(12)のいずれか一構成において、
前記第2電気的接続部は、前記風車の主軸の周方向に沿った複数位置において前記第3要素及び前記第4要素を電気的に接続する。
(14) In some embodiments, in any one of the above (9) to (12) configurations.
The second electrical connection portion electrically connects the third element and the fourth element at a plurality of positions along the circumferential direction of the main shaft of the wind turbine.

上記(14)の構成によれば、第2電気的接続部による電気的接続を複数箇所で行うことで、ナセルに対してハブが回転した際においても、両者の電気的接続を好適に保持できる。 According to the configuration of (14) above, by making the electrical connection by the second electrical connection portion at a plurality of places, the electrical connection between the two can be suitably maintained even when the hub rotates with respect to the nacelle. ..

(15)幾つかの実施形態では上記(1)から(14)のいずれか一構成において、
前記中間導電線は、前記ハブの前記外表面上において前記風車翼の前記翼根部を部分的に囲むように延在する。
(15) In some embodiments, in any one of the above (1) to (14) configurations.
The intermediate conductive wire extends on the outer surface of the hub so as to partially surround the wing root portion of the wind turbine blade.

上記(15)の構成によれば、ハブの外表面に沿って延びる中間導電線を効率的なレイアウトで配置できる。 According to the configuration (15) above, the intermediate conductive wires extending along the outer surface of the hub can be arranged in an efficient layout.

本発明の少なくとも一実施形態によれば、雷電流を伝送する導電線によって、ハブからナセルにわたって配置された軸受、ケーブル、配管又は機器等に対して影響が生じることを抑制可能な風車の雷電流伝送システムを提供できる。 According to at least one embodiment of the present invention, the lightning current of a wind turbine that can suppress the influence of the conductive wire that transmits the lightning current on the bearings, cables, pipes, devices, etc. arranged from the hub to the nacelle. A transmission system can be provided.

本発明の少なくとも一実施形態に係る風車の全体構成図である。It is an overall block diagram of the wind turbine which concerns on at least one Embodiment of this invention. 図1の風車ロータの斜視図である。It is a perspective view of the wind turbine rotor of FIG. 図2の導電線のうち風車翼の翼内空間からハブの内部空間に至る部分を風車ロータの正面側から透過的に示す模式図である。It is a schematic diagram which transparently shows the portion of the conductive wire of FIG. 2 from the blade inner space of the wind turbine blade to the inner space of the hub from the front side of the wind turbine rotor. 図2のM断面図である。FIG. 2 is an M cross-sectional view of FIG. 図3及び図4のN部の拡大図である。It is an enlarged view of the N part of FIGS. 3 and 4. ピッチ駆動時の翼内支持部、ハブ内支持部、弛み部の位置関係を、翼長方向の垂直面に投影して示す説明図である(ケース1)。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of the blade inner support part, the hub inner support part, and the slack part at the time of pitch drive by projecting onto the vertical plane in the blade length direction (case 1). ピッチ駆動時の翼内支持部、ハブ内支持部、弛み部の位置関係を、翼長方向の垂直面に投影して示す説明図である(ケース2)。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of the blade inner support part, the hub inner support part, and the slack part at the time of pitch drive by projecting onto the vertical plane in the blade length direction (case 2). ピッチ駆動時の翼内支持部、ハブ内支持部、弛み部の位置関係を、翼長方向の垂直面に投影して示す説明図である(ケース3)。It is explanatory drawing which shows the positional relationship of the blade inner support part, the hub inner support part, and the slack part at the time of pitch drive by projecting onto the vertical plane in the blade length direction (case 3). 図5の変形例である。It is a modification of FIG. ハブとナセル間の導電線の電気的接続図の一例である。This is an example of an electrical connection diagram of a conductive wire between a hub and a nacelle. 図8の第4要素を回転軸の軸方向から示す平面図である。It is a top view which shows the 4th element of FIG. 8 from the axial direction of the rotation axis. ハブとナセル間の導電線の電気的接続図の他の例である。It is another example of the electrical connection diagram of the conductive wire between the hub and the nacelle. 図10のS方向視の模式図である。It is a schematic diagram of the S direction view of FIG. 図10の第3要素及び第4要素を抽出して風車ロータの軸方向に沿って示す模式図である。It is a schematic diagram which extracts the 3rd element and the 4th element of FIG. 10 and shows along the axial direction of a wind turbine rotor.

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely explanatory examples. Only.

図1は本発明の少なくとも一実施形態に係る風車1の全体構成図であり、図2は図1の風車ロータ2の斜視図である。尚、以下の実施形態では風車1の一例として、発電機を有する風力発電装置について述べるが、本発明の実施形態に係る風車は、風力エネルギを原動力に変換可能な構成を有していれば何れの装置にも適用可能である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of a wind turbine 1 according to at least one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the wind turbine rotor 2 of FIG. In the following embodiment, a wind power generator having a generator will be described as an example of the wind turbine 1, but any wind turbine according to the embodiment of the present invention has a configuration capable of converting wind energy into a driving force. It can also be applied to the equipment of.

風車1は、風を受けて回転する風車ロータ2と、ハブ4に連結されるメインシャフト6と、メインシャフト6の回転エネルギを用いて電力を生成する発電機7とを含む。メインシャフト6の回転軸Oは、水平方向に対して僅かに上方側に傾斜している。 The wind turbine 1 includes a wind turbine rotor 2 that rotates in response to wind, a main shaft 6 connected to a hub 4, and a generator 7 that generates electric power using the rotational energy of the main shaft 6. The rotation axis O of the main shaft 6 is slightly inclined upward with respect to the horizontal direction.

尚、風車1は、メインシャフト6の回転エネルギを発電機7に伝達するためのドライブトレイン(増速機)を含んでいてもよい。また、メインシャフト6を含む種々の機器はナセル8に収納されている。ナセル8は、風車ロータ2を回転可能に支持し、タワー9上に旋回可能に設置されている。 The wind turbine 1 may include a drive train (accelerator) for transmitting the rotational energy of the main shaft 6 to the generator 7. Further, various devices including the main shaft 6 are housed in the nacelle 8. The nacelle 8 rotatably supports the wind turbine rotor 2 and is rotatably installed on the tower 9.

風車ロータ2は、少なくとも1本の風車翼3と、これらの風車翼3が取り付けられるハブ4と、ハブ4を覆うスピナー5とを含む。尚、本実施形態では、図2に示すように、3枚の風車翼3がハブ4に取り付けられた構成を例示するが、風車翼3の枚数は任意でよい。スピナー5も任意の設置でよい。 The wind turbine rotor 2 includes at least one wind turbine blade 3, a hub 4 to which these wind turbine blades 3 are attached, and a spinner 5 that covers the hub 4. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a configuration in which three wind turbine blades 3 are attached to the hub 4 is illustrated, but the number of wind turbine blades 3 may be arbitrary. The spinner 5 may be installed arbitrarily.

風車翼3は、翼長方向に沿って延び、翼先端部3a及び翼根部3bを有する。この風車翼3は外皮が張り合わせて内部に翼内空間3c(図3を参照)が形成された中空構造を有する。尚、風車翼3の少なくとも一部は、GFRP(ガラス繊維強化プラスチック)やCFRP(炭素繊維強化プラスチック)等の繊維強化プラスチックで形成されていてもよい。 The wind turbine blade 3 extends along the blade length direction and has a blade tip portion 3a and a blade root portion 3b. The wind turbine blade 3 has a hollow structure in which an outer skin is bonded to each other and an inner space 3c (see FIG. 3) is formed inside. At least a part of the wind turbine blade 3 may be made of fiber reinforced plastic such as GFRP (glass fiber reinforced plastic) or CFRP (carbon fiber reinforced plastic).

風車翼3はピッチ軸受10を介してハブ4に取り付けられることにより、ハブ4に対してピッチ駆動可能に構成される。ハブ4は導電性材料で構成されており、例えば鋳鉄で構成される。ハブ4は内部空間4bを含む中空構造を有しており、前方側に内部空間4bを外部と連通するように開口する開口部4cを有する。ハブ4の内部空間4bには、図2では図示を省略しているが、風車1の運転に関するケーブル、配管、作業用足場、その他の機器類が配置される。このようなハブ4の内部空間4bは、ピッチ軸受10を介して、風車翼3の翼内空間3cと連通するように構成されている。 By attaching the wind turbine blade 3 to the hub 4 via the pitch bearing 10, the wind turbine blade 3 can be pitch-driven with respect to the hub 4. The hub 4 is made of a conductive material, for example, cast iron. The hub 4 has a hollow structure including an internal space 4b, and has an opening 4c on the front side that opens the internal space 4b so as to communicate with the outside. Although not shown in FIG. 2, the internal space 4b of the hub 4 is provided with cables, pipes, scaffolding for work, and other equipment related to the operation of the wind turbine 1. The internal space 4b of such a hub 4 is configured to communicate with the blade internal space 3c of the wind turbine blade 3 via the pitch bearing 10.

スピナー5は、ハブ4を覆うように設けられ、風車翼3及びハブ4と共に回転するようになっている。このスピナー5は絶縁材により構成される。具体的には、スピナー5は、非導電性の繊維強化プラスチックで形成されてもよく、例えばGFRP(ガラス繊維強化プラスチック)で形成される。ハブ4とスピナー5との間には、図2では図示を省略しているが、例えばハブ4に対してスピナー5を支持するための支持構造体や作業用足場等が設けられる。 The spinner 5 is provided so as to cover the hub 4, and rotates together with the wind turbine blade 3 and the hub 4. The spinner 5 is made of an insulating material. Specifically, the spinner 5 may be made of non-conductive fiber reinforced plastic, for example, GFRP (glass fiber reinforced plastic). Although not shown in FIG. 2, between the hub 4 and the spinner 5, for example, a support structure for supporting the spinner 5 with respect to the hub 4, a scaffold for work, and the like are provided.

また風車ロータ2を構成するハブ4は、タワー9上に旋回可能に設置されたナセル8に対して主軸軸受20を介して回転可能に支持される。ナセル8もまた内部に風車1の運転に関するケーブル、配管、作業用足場、その他の機器類が配置されている。 Further, the hub 4 constituting the wind turbine rotor 2 is rotatably supported by the nacelle 8 rotatably installed on the tower 9 via the spindle bearing 20. The nacelle 8 is also provided with cables, pipes, scaffolding for work, and other equipment related to the operation of the wind turbine 1 inside.

上記構成を有する風車1は、風車翼3に落雷が発生した際に生じる雷電流を伝送するための雷電流伝送システムを備える。雷電流伝送システムは、導電性材料からなる所定の断面積を有するケーブル状の導電体から構成された導電線30を備え、雷電流を所定の経路で伝送可能に構成される。 The wind turbine 1 having the above configuration includes a lightning current transmission system for transmitting a lightning current generated when a lightning strike occurs on the wind turbine blade 3. The lightning current transmission system includes a conductive wire 30 made of a cable-shaped conductor having a predetermined cross-sectional area made of a conductive material, and is configured to be capable of transmitting a lightning current through a predetermined path.

風車翼3の外表面のうち翼先端部3a側には、落雷を受けるためのレセプタ14(図1を参照)が設けられる。レセプタ14は、風車翼3の翼内空間3cに配置された導電線30の端部に接続されており、レセプタ14から入力された雷電流は、導電線30によって伝送される。導電線30は、風車翼3、ハブ4にわたって配線されており、ナセル8に設けられた導電部材16に電気的に接続される。導電部材16は地中又は水中へアースされているため、レセプタ14から入力された雷電流は、導電線30から導電部材16を介して最終的に地中又は水中へアースに逃げるように伝送される。 A receptor 14 (see FIG. 1) for receiving a lightning strike is provided on the blade tip portion 3a side of the outer surface of the wind turbine blade 3. The receptor 14 is connected to the end of the conductive wire 30 arranged in the blade inner space 3c of the wind turbine blade 3, and the lightning current input from the receptor 14 is transmitted by the conductive wire 30. The conductive wire 30 is wired over the wind turbine blade 3 and the hub 4, and is electrically connected to the conductive member 16 provided in the nacelle 8. Since the conductive member 16 is grounded underground or underwater, the lightning current input from the receptacle 14 is transmitted from the conductive wire 30 via the conductive member 16 so as to finally escape to the ground or water. NS.

導電線30は、図2に示すように、風車翼3の翼内空間3c、ハブ4の内部空間4b、ハブ4の外部をそれぞれ通過してナセル8の導電部材16に至るように配線される。ここで図3を参照して、導電線30の配線経路について詳しく説明する。図3は図2の導電線30のうち風車翼3の翼内空間3cからハブ4の内部空間4bに至る部分を風車ロータ2の正面側から見た断面の模式図である。 As shown in FIG. 2, the conductive wire 30 is wired so as to pass through the inner space 3c of the wind turbine blade 3, the internal space 4b of the hub 4, and the outside of the hub 4, respectively, and reach the conductive member 16 of the nacelle 8. .. Here, the wiring path of the conductive wire 30 will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the portion of the conductive wire 30 of FIG. 2 from the blade inner space 3c of the wind turbine blade 3 to the internal space 4b of the hub 4 as viewed from the front side of the wind turbine rotor 2.

風車翼3の翼先端部3aに設けられたレセプタ14に接続された導電線30は、風車翼3の翼内空間3cを翼長方向に沿って翼根部3bに向けて延びる(図1を参照)。翼根部3bでは、導電線30はピッチ軸受10の内側を通過し、ハブ4の内部空間4bに至る。そして導電線30はハブ4の所定の位置のハブ4の壁を介して、ハブ4の内部空間4bから外部に導かれる。ハブ4の外部に導かれた導電線30は、ハブ4の外表面に支持されてナセル8に向かって延び、ナセル8側に設けられた導電部材16に電気的に接続される。 The conductive wire 30 connected to the receptacle 14 provided at the blade tip portion 3a of the wind turbine blade 3 extends the blade interior space 3c of the wind turbine blade 3 toward the blade root portion 3b along the blade length direction (see FIG. 1). ). At the wing root portion 3b, the conductive wire 30 passes through the inside of the pitch bearing 10 and reaches the internal space 4b of the hub 4. Then, the conductive wire 30 is guided to the outside from the internal space 4b of the hub 4 via the wall of the hub 4 at a predetermined position of the hub 4. The conductive wire 30 guided to the outside of the hub 4 is supported by the outer surface of the hub 4 and extends toward the nacelle 8, and is electrically connected to the conductive member 16 provided on the nacelle 8 side.

このような導電線30の配線は、ハブ4の内部空間4bからナセル8の内部空間にかけてメインシャフト6の内側を通ることがない。そのため、風車1の運転に関するケーブル、配管、作業用足場、その他の機器類が、ハブ4の内部空間4bからナセル8の内部空間にかけてメインシャフト6の内側を通るように配置されている場合であっても、導電線30を雷電流が流れた際に、これらの構成に対する影響を回避することができる。 Such wiring of the conductive wire 30 does not pass through the inside of the main shaft 6 from the internal space 4b of the hub 4 to the internal space of the nacelle 8. Therefore, when the cables, pipes, scaffolding for work, and other equipment related to the operation of the wind turbine 1 are arranged so as to pass through the inside of the main shaft 6 from the internal space 4b of the hub 4 to the internal space of the nacelle 8. However, when a lightning current flows through the conductive wire 30, it is possible to avoid the influence on these configurations.

また一般的に、雷電流が発生していない場合においても、雷電流の伝送経路には外乱的な電磁的影響によってノイズ等が発生し、ハブ4やナセル8の内部に存在するケーブル、配管又は機器等に影響を与えるおそれがある。その点、本実施形態の導電線30は、ハブ4の所定の位置のハブ4の壁から外部に引き出してハブ4の外表面に支持されて配線されているため、導電線30に生じるノイズ等が所定の距離を取ることで、ハブ4やナセル8の内部に存在するケーブル、配管又は機器等に影響を効果的に抑制できる。 In general, even when no lightning current is generated, noise or the like is generated in the lightning current transmission path due to an external electromagnetic influence, and the cables, pipes, or cables existing inside the hub 4 or nacelle 8 are generated. It may affect the equipment. In that respect, since the conductive wire 30 of the present embodiment is drawn out from the wall of the hub 4 at a predetermined position of the hub 4 and supported by the outer surface of the hub 4 for wiring, noise generated in the conductive wire 30 and the like are generated. By keeping a predetermined distance, the influence on the cables, pipes, devices, etc. existing inside the hub 4 and the nacelle 8 can be effectively suppressed.

導電線30は、複数の導電線の機能から構成される。具体的には、導電線30は、風車翼3の翼内空間3cを延在する翼内導電線30Aと、翼内導電線30Aとナセル8側の導電部材16との間を連結する中間導電線30Bとを機能的に含む。 The conductive wire 30 is composed of the functions of a plurality of conductive wires. Specifically, the conductive wire 30 is an intermediate conductive wire that connects the inner conductive wire 30A extending in the blade inner space 3c of the wind turbine blade 3 and the inner conductive wire 30A and the conductive member 16 on the nacelle 8 side. Functionally includes wire 30B.

翼内導電線30Aは、風車翼3の翼先端部3a側においてレセプタ14に電気的に接続され、風車翼3の翼内空間3cを翼根部3bまで延びている。翼内導電線30の翼根部3b側の端部は、風車翼3の翼内空間3c内において、中間導電線30Bと電気的に接続されている。図3に示すように、翼内導電線30Aと中間導電線30Bとはピッチ軸受10より風車翼3側に設けられている接続部13で結合させて組立易くしてもよい。中間導電線30Bは、前述したようにピッチ軸受10を介してハブ4の内部空間4bに導かれ、更に所定の位置のハブ4の壁から外部に導かれ、ハブ4の外表面に沿ってナセル8側の導電部材16に向けて延びる。このように導電線30を複数の導電線から構成することで、一部の導電線に損傷や破断が生じた場合には、当該導電線のみを交換することで復旧が可能である。そのため、導電線30の全体を交換する場合に比べて作業負担やコストを効果的に抑制できる。
尚、以下の説明では、翼内導電線30Aと中間導電線30Bとを区別しない場合には、単に「導電線30」と称することとする。
The in-blade conductive wire 30A is electrically connected to the receptacle 14 on the blade tip portion 3a side of the wind turbine blade 3, and extends the blade in-blade space 3c of the wind turbine blade 3 to the blade root portion 3b. The end portion of the blade inner conductive wire 30 on the blade root portion 3b side is electrically connected to the intermediate conductive wire 30B in the blade inner space 3c of the wind turbine blade 3. As shown in FIG. 3, the in-blade conductive wire 30A and the intermediate conductive wire 30B may be connected by a connecting portion 13 provided on the wind turbine blade 3 side of the pitch bearing 10 to facilitate assembly. As described above, the intermediate conductive wire 30B is guided to the internal space 4b of the hub 4 via the pitch bearing 10, and is further guided to the outside from the wall of the hub 4 at a predetermined position, and is a nacelle along the outer surface of the hub 4. It extends toward the conductive member 16 on the 8 side. By forming the conductive wire 30 from a plurality of conductive wires in this way, if a part of the conductive wires is damaged or broken, it can be recovered by replacing only the conductive wires. Therefore, the work load and cost can be effectively suppressed as compared with the case where the entire conductive wire 30 is replaced.
In the following description, when the in-blade conductive wire 30A and the intermediate conductive wire 30B are not distinguished, they are simply referred to as "conductive wire 30".

続いてピッチ軸受10の近傍における導電線30の配線構造について詳しく説明する。図4は図2のM断面図の厚み方向近傍での導電線30(中間導電線30B)の配置を示す図であり、図5は図3及び図4のN領域の拡大図である。尚、M断面は、図2に示すように、風車翼3の中心軸Cと、風車ロータ2の回転軸Oとを通る平面として規定される。 Subsequently, the wiring structure of the conductive wire 30 in the vicinity of the pitch bearing 10 will be described in detail. FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) in the vicinity of the thickness direction of the M cross-sectional view of FIG. 2, and FIG. 5 is an enlarged view of the N region of FIGS. 3 and 4. As shown in FIG. 2, the M cross section is defined as a plane passing through the central axis C of the wind turbine blade 3 and the rotation axis O of the wind turbine rotor 2.

風車翼3とハブ4との間には、ハブ4に対して風車翼3をピッチ回転可能に支持するピッチ軸受10が設けられる。ピッチ軸受10は、風車翼3が固定される内輪10aと、ハブ4が固定される外輪10bと、内輪10a及び外輪10bの間に設けられた転動体10cと、を備える。内輪10aは、風車翼3の翼根部3bに対応するリング形状を有しており、その内側において風車翼3の翼内空間3cとハブ4の内部空間4bとが連通している。導電線30(中間導電線30B)は、このように内輪10aの内側に設けられた連通空間を介して、外部に露出することなく、風車翼3側からハブ4側に導かれる。
尚、図4とは異なるが、風車翼3が外輪10bに、ハブ4が内輪10aに固定される場合でも、上記と同じ効果を得ることができる。
A pitch bearing 10 that rotatably supports the wind turbine blade 3 with respect to the hub 4 is provided between the wind turbine blade 3 and the hub 4. The pitch bearing 10 includes an inner ring 10a to which the wind turbine blade 3 is fixed, an outer ring 10b to which the hub 4 is fixed, and a rolling element 10c provided between the inner ring 10a and the outer ring 10b. The inner ring 10a has a ring shape corresponding to the blade root portion 3b of the wind turbine blade 3, and the inner space 3c of the wind turbine blade 3 and the internal space 4b of the hub 4 communicate with each other inside the inner ring 10a. The conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) is guided from the wind turbine blade 3 side to the hub 4 side through the communication space provided inside the inner ring 10a in this way without being exposed to the outside.
Although different from FIG. 4, even when the wind turbine blade 3 is fixed to the outer ring 10b and the hub 4 is fixed to the inner ring 10a, the same effect as described above can be obtained.

このようなピッチ軸受10の近傍において、導電線30(中間導電線30B)は、風車翼3側の翼内支持部32と、ハブ4側のハブ内支持部34によってそれぞれ支持される。図4では、風車翼3の内壁又は風車翼3が固定されるピッチ軸受10の内輪10aから内側に向けて突出するように形成され、本実施形態では、風車翼3の中心軸に垂直であり、互いに平行に配置された板状部材である第1支持プレート36、第2支持プレート38を示している。第1支持プレート36は第2支持プレート38に比べて、翼先端部3a側に設けられている。
尚、図4とは異なるが、風車翼3が外輪10bに、ハブ4が内輪10aに固定される場合では、風車翼3のピッチ軸受10の外輪10bから内側に向けて突出するように形成された風車翼3の中心軸Cに垂直である板状部材である第1支持プレート36のみでもよい。
In the vicinity of such a pitch bearing 10, the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) is supported by the blade inner support portion 32 on the wind turbine blade 3 side and the hub inner support portion 34 on the hub 4 side, respectively. In FIG. 4, the inner wall of the wind turbine blade 3 or the inner ring 10a of the pitch bearing 10 to which the wind turbine blade 3 is fixed is formed so as to project inward, and in the present embodiment, it is perpendicular to the central axis of the wind turbine blade 3. , The first support plate 36 and the second support plate 38, which are plate-like members arranged in parallel with each other, are shown. The first support plate 36 is provided on the blade tip 3a side as compared with the second support plate 38.
Although different from FIG. 4, when the wind turbine blade 3 is fixed to the outer ring 10b and the hub 4 is fixed to the inner ring 10a, the wind turbine blade 3 is formed so as to project inward from the outer ring 10b of the pitch bearing 10 of the wind turbine blade 3. Only the first support plate 36, which is a plate-shaped member perpendicular to the central axis C of the wind turbine blade 3, may be used.

導電線30(中間導電線30B)は、風車翼3側において、このような第1支持プレート36、第2支持プレート38によって支持される。図4とは異なるが、風車翼3が外輪10bに、ハブ4が内輪10aに固定される場合では、導電線30(中間導電線30B)は、第1支持プレート36によって支持される。図4及び図5に示すように、中間導電線30Bは、風車翼3の内壁に沿って第1支持プレート36に到達すると、第1支持プレート36の面方向に沿うように偏向される。そして中間導電線30Bは、第1支持プレートの表面に沿って延びるとともに、第1支持プレート36の表面に設けられた固定部36a、36bで固定される。中間導電線30Bは、第1支持プレート36の開口部39を通って第2支持プレート38に向けて更に偏向され、第2支持プレート38の開口部40を通って、第2支持プレート38の下側に湾曲部41を形成した後、第2支持プレート38の表面に沿うように、第2支持プレート38の固定部38aで固定されるように配線される。導電線30(中間導電線30B)に上述のような湾曲部41を形成することで、導電線30(中間導電線30B)を偏向して上記配線パターンを形成する際に導電線30(中間導電線30B)が受ける負荷を軽減し、破断又は損傷のリスクを軽減している。翼内導電線30Aは、中間導電線30Bの上記機能により適切な方向に配線を伸ばし、中間導電線30Bは更に、翼内支持部32で固定された後、弛み部42へと伸びる。 The conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) is supported by such a first support plate 36 and a second support plate 38 on the wind turbine blade 3 side. Although different from FIG. 4, when the wind turbine blade 3 is fixed to the outer ring 10b and the hub 4 is fixed to the inner ring 10a, the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) is supported by the first support plate 36. As shown in FIGS. 4 and 5, when the intermediate conductive wire 30B reaches the first support plate 36 along the inner wall of the wind turbine blade 3, it is deflected along the surface direction of the first support plate 36. The intermediate conductive wire 30B extends along the surface of the first support plate and is fixed by the fixing portions 36a and 36b provided on the surface of the first support plate 36. The intermediate conductive wire 30B is further deflected toward the second support plate 38 through the opening 39 of the first support plate 36, through the opening 40 of the second support plate 38, and under the second support plate 38. After forming the curved portion 41 on the side, the wiring is made so as to be fixed by the fixing portion 38a of the second support plate 38 along the surface of the second support plate 38. By forming the curved portion 41 as described above on the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B), the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) is formed when the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) is deflected to form the wiring pattern. The load on the wire 30B) is reduced, and the risk of breakage or damage is reduced. The in-blade conductive wire 30A extends the wiring in an appropriate direction by the above-mentioned function of the intermediate conductive wire 30B, and the intermediate conductive wire 30B is further fixed by the in-blade support portion 32 and then extends to the slack portion 42.

中間導電線30Bのハブ内支持部34は、図4に示すように、ハブ4の内部空間4bを規定する内壁からの支持部によって支持するように形成される。 As shown in FIG. 4, the hub internal support portion 34 of the intermediate conductive wire 30B is formed so as to be supported by a support portion from an inner wall that defines the internal space 4b of the hub 4.

このように導電線30(中間導電線30B)は、ピッチ軸受10の近傍において、翼内支持部32によって風車翼3側に支持されるとともに、ハブ内支持部34によってハブ4側に支持される。そのため、ハブ4に対して風車翼3がピッチ駆動すると、翼内支持部32とハブ内支持部34との距離が変化するが、このような距離の変化は、導電線30(中間導電線30B)に設けられた弛み部42によって好適に吸収される。 In this way, the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) is supported on the wind turbine blade 3 side by the blade inner support portion 32 and supported on the hub 4 side by the hub inner support portion 34 in the vicinity of the pitch bearing 10. .. Therefore, when the wind turbine blade 3 is pitch-driven with respect to the hub 4, the distance between the blade inner support portion 32 and the hub inner support portion 34 changes, and such a change in the distance is caused by the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B). ) Is preferably absorbed by the slack portion 42 provided in).

弛み部42における導電線30(中間導電線30B)の長さは、翼内支持部32とハブ内支持部34との間の距離より充分大きくなるように設計される。これによりハブ4に対して風車翼3がピッチ駆動された場合においても、弛み部42が伸びきることがなく、導電線30(中間導電線30B)の破断又は損傷を防止できる。 The length of the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) in the slack portion 42 is designed to be sufficiently larger than the distance between the blade inner support portion 32 and the hub inner support portion 34. As a result, even when the wind turbine blade 3 is pitch-driven with respect to the hub 4, the slack portion 42 does not extend completely, and breakage or damage of the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) can be prevented.

図6A〜図6Cはピッチ駆動時の翼内支持部32、ハブ内支持部34、弛み部42の位置関係を、翼長方向の垂直面に投影して示す説明図である。図6A〜図6Cでは、位置A1及びA2は、風車翼3がそれぞれフェザー状態とファイン状態にある場合における翼内支持部32の位置に対応している。すなわち、風車翼3の中心軸Oに対するピッチ可動角度範囲を角度θとすると、位置A1と位置Oとを結ぶ直線A1−Oと、位置A2と位置Oとを結ぶ直線A2−Oとがなす角度範囲として規定される。ハブ内支持部Bと中心軸Oを、翼長方向の垂直面に投影した直線で結び、上記A1とA2間のピッチ可動の円弧との交点をA3とし、A1の角度をゼロ、A2の角度をθと定義した場合に、A3は角度αとする。図6Aのケース1は、B−Oの直線がA1とA2の円弧内にあるケースで、図6Bのケース2は円弧のフェザー側にA3がはみ出しαはマイナスとなり、図6Cのケース3は円弧のファイン側にA3がはみ出しαはθ以上となる。図6Aでは、翼内支持部32は定義に従いA1とA2の間でしか可動しないので、αはゼロからθの間となる。この範囲でのA3が翼内支持部32及びハブ内支持部34間の距離が最小となる。但し、ハブ内支持部34は、翼内支持部32とは、風車翼3の中心軸に垂直な平面において同じ平面ではないので、B−A3間の距離だけでなく、その平面間の距離も加味する必要がある。 6A to 6C are explanatory views showing the positional relationship between the blade inner support portion 32, the hub inner support portion 34, and the slack portion 42 during pitch drive by projecting them onto a vertical plane in the blade length direction. In FIGS. 6A to 6C, the positions A1 and A2 correspond to the positions of the in-blade support portions 32 when the wind turbine blades 3 are in the feather state and the fine state, respectively. That is, assuming that the pitch movable angle range with respect to the central axis O of the wind turbine blade 3 is an angle θ, the angle formed by the straight line A1-O connecting the position A1 and the position O and the straight line A2-O connecting the position A2 and the position O. Defined as a range. The support portion B in the hub and the central axis O are connected by a straight line projected on a vertical plane in the blade length direction, the intersection of the pitch movable arc between A1 and A2 is set to A3, the angle of A1 is zero, and the angle of A2 is set. Is defined as θ, and A3 is an angle α. Case 1 of FIG. 6A is a case where the straight line of BO is in the arcs of A1 and A2. In case 2 of FIG. 6B, A3 protrudes to the feather side of the arc and α is negative, and case 3 of FIG. 6C is an arc. A3 protrudes to the fine side of the above, and α becomes θ or more. In FIG. 6A, the in-blade support 32 moves only between A1 and A2 according to the definition, so α is between zero and θ. In this range, A3 minimizes the distance between the blade inner support portion 32 and the hub inner support portion 34. However, since the hub inner support portion 34 is not the same plane as the blade inner support portion 32 in the plane perpendicular to the central axis of the wind turbine blade 3, not only the distance between B and A3 but also the distance between the planes. It is necessary to add it.

以上の定義から翼内支持部32及びハブ内支持部34間の距離が最小となる翼内支持部32の位置はA3となる。A3がピッチ可動範囲θ内にある場合に、A1からBまでの距離をL1、A2からBまでの距離をL2とする。 From the above definition, the position of the blade inner support portion 32 that minimizes the distance between the blade inner support portion 32 and the hub inner support portion 34 is A3. When A3 is within the pitch movable range θ, the distance from A1 to B is L1 and the distance from A2 to B is L2.

前述の弛み部42の長さLは、位置A1及び位置B間の距離L1、及び、位置A2及び位置B館の距離L2のいずれか大きい方L2を用いて次式
L>Max(L1、L2)
を満たすように設計されるとよい。これにより、ハブ4に対して風車翼3がピッチ駆動された際に、弛み部42の余裕が最小となった際においても弛み部42が伸びきることがないため(少なからず余裕が残るため)、導電線30(中間導電線30B)が破断することを的確に回避できる。
The length L of the slack portion 42 described above uses the larger L2 of the distance L1 between the position A1 and the position B and the distance L2 between the position A2 and the position B building, and the following equation L> Max (L1, L2). )
It should be designed to meet the requirements. As a result, when the wind turbine blade 3 is pitch-driven with respect to the hub 4, the slack portion 42 does not fully extend even when the margin of the slack portion 42 is minimized (because there is not a little margin left). , It is possible to accurately prevent the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) from breaking.

また弛み部42は、図6A〜図6Cに示すように、ハブ4に対して風車翼3がピッチ駆動された際に少なくとも一つの湾曲部44が形成されるように構成される。この湾曲部44は、ピッチ駆動時に導電線30(中間導電線30B)に対して印加される負荷に応じて形成されるが、湾曲部44の曲率半径rが所定値以上になるように設計されるとよい。このように設計することで、ピッチ駆動時に翼内支持部32とハブ内支持部34との間隔が変化することに伴って導電線30(中間導電線30B)に負荷が印加された場合であっても、当該負荷を抑え、導電線30(中間導電線30B)が疲労破断することを効果的に防止できる。 Further, as shown in FIGS. 6A to 6C, the slack portion 42 is configured so that at least one curved portion 44 is formed when the wind turbine blade 3 is pitch-driven with respect to the hub 4. The curved portion 44 is formed according to the load applied to the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) during pitch drive, and is designed so that the radius of curvature r of the curved portion 44 is equal to or greater than a predetermined value. It is good. By designing in this way, when a load is applied to the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) as the distance between the blade inner support portion 32 and the hub inner support portion 34 changes during pitch drive. However, the load can be suppressed and the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) can be effectively prevented from breaking due to fatigue.

図4に示すように、風車翼3は、風車翼3の内壁又はピッチ軸受10から内側に向けて突出するように形成される、風車翼3の中心軸Cに垂直に配置された板状部材である少なくとも1つの開口部39,40をそれぞれ有する第1支持プレート36,第2支持プレート38を有し、中間導電線30Bは、第1支持プレート36の開口部39、及び、第2支持プレート38の開口部40を通り、且つ、これらの支持プレート上に少なくとも1か所固定され、それ以降に弛み部42を有する様に配置される翼内支持部32を有し、ハブ内支持部34は、弛み部42を介した後に、ハブ4側に中間導電線30Bを支持する。 As shown in FIG. 4, the wind turbine blade 3 is a plate-shaped member arranged perpendicular to the central axis C of the wind turbine blade 3 and is formed so as to project inward from the inner wall of the wind turbine blade 3 or the pitch bearing 10. The intermediate conductive wire 30B has a first support plate 36 and a second support plate 38 having at least one openings 39 and 40, respectively, and the intermediate conductive wire 30B is an opening 39 of the first support plate 36 and a second support plate. It has an in-blade support 32 that passes through the opening 40 of 38 and is fixed at least one on these support plates and is arranged to have a slack 42 thereafter, and has an in-hub support 34. Supports the intermediate conductive wire 30B on the hub 4 side after passing through the slack portion 42.

本実施形態では上述したように弛み部42を有することで、導電線30(中間導電線30B)の破断や損傷が防止されているが、仮に破断や損傷が生じた場合においても、中間導電線30Bのうち翼内支持部32の位置又はより翼側で接続部を有し、ハブ内支持部34の位置又はよりハブ4側で接続部を有し、各接続部間の弛み部42を含む中間導電線30のみを交換することで容易に復旧が可能である。 In the present embodiment, by having the slack portion 42 as described above, the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) is prevented from being broken or damaged, but even if the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) is broken or damaged, the intermediate conductive wire is prevented from being broken or damaged. Of 30B, an intermediate portion having a connecting portion at the position of the wing inner support portion 32 or the wing side, having a connecting portion at the position of the hub inner support portion 34 or the more hub 4 side, and including a slack portion 42 between the connecting portions. Restoration can be easily performed by replacing only the conductive wire 30.

上述の実施形態では、導電線30(中間導電線30B)が十分な長さを有する弛み部42を含むことによって、ピッチ駆動時における破断又は損傷を回避しているが、これは弛み部42に代えて、図7に示すブラシやギャップでの電気的な接続でも実現することができる。 In the above-described embodiment, the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) includes a slack portion 42 having a sufficient length to avoid breakage or damage during pitch driving, but this is caused by the slack portion 42. Alternatively, it can be achieved by electrical connection with the brush or gap shown in FIG.

図7の変形例では、弛み部42に代えて、第1電気的接続部50を備えることで、ピッチ駆動時における導電線30の破断又は損傷を回避することができる。第1電気的接続部50は、風車翼3の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する環状部材と、当該環状部材に摺動可能なブラシとを含んでなる。このような態様においても、導電線30の破断又は損傷を好適に防止できる。 In the modified example of FIG. 7, by providing the first electrical connection portion 50 instead of the slack portion 42, it is possible to avoid breakage or damage of the conductive wire 30 during pitch drive. The first electrical connection portion 50 includes an annular member extending at least partially along the circumferential direction of the wind turbine blade 3 and a brush slidable on the annular member. Even in such an embodiment, breakage or damage of the conductive wire 30 can be suitably prevented.

また第1電気的接続部50を構成する各要素は、ピッチ軸受10に対して電気的に絶縁される。これにより、雷電流が発生した際に、導電線30からピッチ軸受10に対して雷電流が流れることを防止できるため、ピッチ軸受10を好適に保護できる。 Further, each element constituting the first electrical connection portion 50 is electrically insulated from the pitch bearing 10. As a result, when a lightning current is generated, it is possible to prevent the lightning current from flowing from the conductive wire 30 to the pitch bearing 10, so that the pitch bearing 10 can be suitably protected.

尚、図7の例では、第1電気的接続部50はブラシとして構成されている場合を例示しているが、ギャップとして構成されてもよい。 In the example of FIG. 7, the case where the first electrical connection portion 50 is configured as a brush is illustrated, but it may be configured as a gap.

続いて導電線30(中間導電線30B)と、ナセル8側の導電部材16との電気的接続構成について図8〜図9で詳しく説明する。図8はハブとナセル間の導電線の電気的接続図の一例であり、図9は図8の第4要素60Bをメインシャフト6の軸方向Oから示す平面図である。 Subsequently, the electrical connection configuration between the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) and the conductive member 16 on the nacelle 8 side will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 9. FIG. 8 is an example of an electrical connection diagram of the conductive wire between the hub and the nacelle, and FIG. 9 is a plan view showing the fourth element 60B of FIG. 8 from the axial direction O of the main shaft 6.

ハブ4を含む風車ロータ2は、主軸軸受20を介してナセル8に対して回転可能に支持される。主軸軸受20は、ハブ4に対して固定された内輪20aと、ナセル8に対して固定された外輪20bと、内輪20a及び外輪20bの間に介在する転動体20cと、を備える。このように主軸軸受20の外輪20b側を静止側とすることで、第2電気的接続部60のナセル8側要素を容易に取り付けることができる。また、内輪60A側は回転するハブ4に結合され、ハブ4には風車翼3やピッチ軸受10などがつき出した構造が多く存在し、第2電気的接続部60をこうした突き出し構造を利用して容易に取り付けることができる。 The wind turbine rotor 2 including the hub 4 is rotatably supported with respect to the nacelle 8 via the spindle bearing 20. The spindle bearing 20 includes an inner ring 20a fixed to the hub 4, an outer ring 20b fixed to the nacelle 8, and a rolling element 20c interposed between the inner ring 20a and the outer ring 20b. By setting the outer ring 20b side of the spindle bearing 20 to the stationary side in this way, the nacelle 8 side element of the second electrical connection portion 60 can be easily attached. Further, the inner ring 60A side is coupled to a rotating hub 4, and the hub 4 has many structures in which a wind turbine blade 3, a pitch bearing 10, and the like are projected, and the second electrical connection portion 60 utilizes such a protruding structure. Can be easily installed.

ハブ4側の導電線30(中間導電線30B)は、ナセル8側の導電部材16に対して第2電気的接続部60を介して接続されることで、風車1の運転時にハブ4及びナセル8が互いに相対的に回転した際に電気的接続状態が確保されるように構成される。第2電気的接続部60は、導電線30(中間導電線30B)に接続され、ハブ4に支持される第3要素60Aと、導電部材16に接続され、ナセル8に支持される第4要素60Bとを含む。本実施形態では、第3要素60Aは導電線30(中間導電線30B)のハブ4側の端部に設けられたブラシとして構成される。第3要素60Aは、図8に示すように、ハブ4に対して第1支持部材62及び第2支持部材64を介して支持される。第1支持部材62はピッチ軸受10の外輪に対してハブを連結するためのボルト65によって共締めされたブラケット部材である。第2支持部材64は、第1支持部材62の端部に更に連結されたブラケット部材である。第1支持部材62及び第2支持部材は、その先端に設けられた第3要素60Aが、ナセル8側に設けられた第4要素60Bに接触可能な位置になるように構成されている。 The conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) on the hub 4 side is connected to the conductive member 16 on the nacelle 8 side via the second electrical connection portion 60, so that the hub 4 and the nacelle are connected during the operation of the wind turbine 1. It is configured to ensure an electrical connection when the 8s rotate relative to each other. The second electrical connection portion 60 is a third element 60A connected to the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) and supported by the hub 4, and a fourth element connected to the conductive member 16 and supported by the nacelle 8. Including 60B. In the present embodiment, the third element 60A is configured as a brush provided at the end of the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) on the hub 4 side. As shown in FIG. 8, the third element 60A is supported by the hub 4 via the first support member 62 and the second support member 64. The first support member 62 is a bracket member that is fastened together with bolts 65 for connecting the hub to the outer ring of the pitch bearing 10. The second support member 64 is a bracket member further connected to the end of the first support member 62. The first support member 62 and the second support member are configured so that the third element 60A provided at the tip thereof can come into contact with the fourth element 60B provided on the nacelle 8 side.

尚、第1支持部材62及び/又は第2支持部材64は例えばFRPのような絶縁性材料から構成されており、導電線30(中間導電線30B)及び第3要素60Aからピッチ軸受10に対して雷電流が流れることを防止し、ピッチ軸受10の保護を図っている。 The first support member 62 and / or the second support member 64 is made of an insulating material such as FRP, from the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) and the third element 60A to the pitch bearing 10. The lightning current is prevented from flowing, and the pitch bearing 10 is protected.

第4要素60Bは、図9に示すように、風車1の風車ロータ2の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する環状部材である。第4要素60Bは、ナセル8のうち第3要素60Aに接触可能な位置に配置される。本実施形態では第4要素60は周方向全体に沿って延在するリング形状を有しており、互いに180度異なる位置において、導電部材16がそれぞれ電気的に接続されている。第3要素60A及び第4要素60Bは、互いに接触することにより電気的に接続されており、風車1の運転時にナセル8に対してハブ4が回転駆動した際においても、ナセル8側に静的に支持される第4要素60Bに対して、ハブ4側に支持される第3要素60Aが摺動しながら接触することで、電気的な接続状態が維持される。 As shown in FIG. 9, the fourth element 60B is an annular member that extends at least partially along the circumferential direction of the wind turbine rotor 2 of the wind turbine 1. The fourth element 60B is arranged at a position in the nacelle 8 that can come into contact with the third element 60A. In the present embodiment, the fourth element 60 has a ring shape extending along the entire circumferential direction, and the conductive members 16 are electrically connected to each other at positions 180 degrees different from each other. The third element 60A and the fourth element 60B are electrically connected by contacting each other, and are static on the nacelle 8 side even when the hub 4 is rotationally driven with respect to the nacelle 8 during operation of the wind turbine 1. The third element 60A supported on the hub 4 side comes into contact with the fourth element 60B supported by the nacelle while sliding, so that the electrical connection state is maintained.

尚、第4要素60Bはナセル8の本体に対して例えばプラスチックからなる絶縁材料63を介して取り付けられることで、雷電流が第4要素60Bに対して流れた際に、ナセル8本体に雷電流が流れないように絶縁されている。 The fourth element 60B is attached to the main body of the nacelle 8 via, for example, an insulating material 63 made of plastic, so that when a lightning current flows to the main body of the nacelle 8, the lightning current flows to the main body of the nacelle 8. Is insulated so that it does not flow.

尚、本実施形態では、第3要素60Aがブラシとして構成されるとともに、第4要素60Bが環状部材として構成されている場合を例示しているが、第3要素60Aが環状部材として構成されるとともに、第4要素60Bがブラシとして構成されてもよい。 In the present embodiment, the case where the third element 60A is configured as a brush and the fourth element 60B is configured as an annular member is illustrated, but the third element 60A is configured as an annular member. At the same time, the fourth element 60B may be configured as a brush.

上述の実施形態では、第2電気的接続部60を互いに摺動する第3要素60A及び第4要素60Bによって構成しているが、これは以下の構成で代用、または併用してもよい。図10はハブ4とナセル8間の導電線30の電気的接続図の他の例であり、図11は図10のS方向視の模式図であり、図12は図10の第3要素60A及び第4要素60Bを抽出して風車ロータ3の軸方向に沿って示す模式図である。図10〜図12では、上記説明に対応する箇所には共通の符号を付すこととし、重複する説明は適宜省略する。 In the above-described embodiment, the second electrical connection portion 60 is composed of a third element 60A and a fourth element 60B that slide on each other, but this may be substituted or used in combination with the following configuration. 10 is another example of the electrical connection diagram of the conductive wire 30 between the hub 4 and the nacelle 8, FIG. 11 is a schematic view of the S direction of FIG. 10, and FIG. 12 is the third element 60A of FIG. It is a schematic diagram which extracts the 4th element 60B and shows along the axial direction of the wind turbine rotor 3. In FIGS. 10 to 12, common reference numerals are given to the parts corresponding to the above description, and duplicate description will be omitted as appropriate.

図10に示すように、本変形例においても、ハブ4側の導電線30(中間導電線30B)は、第2電気的接続部60を介して、ナセル8側の導電部材16に電気的に接続される。第2電気的接続部60はスパークギャップ構造を形成する第3要素60A及び第4要素60Bから構成される。 As shown in FIG. 10, also in this modification, the conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) on the hub 4 side is electrically connected to the conductive member 16 on the nacelle 8 side via the second electrical connection portion 60. Be connected. The second electrical connection 60 is composed of a third element 60A and a fourth element 60B that form a spark gap structure.

第3要素60Aは、ハブ4側に支持されており、風車1の主軸の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する環状部材として構成される。本実施形態では、図12に示すように、第3要素60Aは、全周にわたって延在するリング形状を有するプレートとして構成される。第3要素60Aには、ハブ4側から延在する導電線30(中間導電線30B)が接続されている。 The third element 60A is supported on the hub 4 side, and is configured as an annular member extending at least partially along the circumferential direction of the main shaft of the wind turbine 1. In this embodiment, as shown in FIG. 12, the third element 60A is configured as a plate having a ring shape extending over the entire circumference. A conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) extending from the hub 4 side is connected to the third element 60A.

尚、図12では簡略的に構成を示すために、全周にわたって延在するリング形状を有する第3要素60Aが一つの部材から構成される場合を示しているが、第3要素60Aは複数の部分的な環状部材を互いに組み付けることで完成されてもよい(すなわち、第3要素60Aは複数の円弧状部材に分割されていてもよい)。 Note that FIG. 12 shows a case where the third element 60A having a ring shape extending over the entire circumference is composed of one member in order to simply show the configuration, but the third element 60A has a plurality of elements. It may be completed by assembling partial annular members to each other (that is, the third element 60A may be divided into a plurality of arcuate members).

一方の第4要素60Bは、ナセル8側に支持されており、第3要素60Aに対してギャップを介して対向する導電部として構成される。第4要素60Bは、第3要素60Aに対してハブ4側から対向するように配置されており、ナセル8の導電部材16が接続されている。本実施形態では、図10に示すように、ハブ4に設けられた第3要素60Aは、ナセル8とは反対側にスペースを有しており、当該スペースを利用して第4要素60Bがハブ4側から第3要素60Aに対して対向するように配置されている。 One fourth element 60B is supported on the nacelle 8 side, and is configured as a conductive portion facing the third element 60A via a gap. The fourth element 60B is arranged so as to face the third element 60A from the hub 4 side, and the conductive member 16 of the nacelle 8 is connected to the fourth element 60B. In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the third element 60A provided on the hub 4 has a space on the opposite side to the nacelle 8, and the fourth element 60B is a hub using the space. It is arranged so as to face the third element 60A from the 4th side.

また第4要素60Bは、図10及び図11に示すように、第3要素60Aに対して垂直に延在するブラケットプレート形状を有しており、その先端に凹凸形状66が形成されている。このように第4要素60Bの先端に凹凸形状66を設けることで、ギャップ間での放電性を向上させている。 Further, as shown in FIGS. 10 and 11, the fourth element 60B has a bracket plate shape extending perpendicularly to the third element 60A, and a concave-convex shape 66 is formed at the tip thereof. By providing the concave-convex shape 66 at the tip of the fourth element 60B in this way, the discharge property between the gaps is improved.

第3要素60A及び第4要素60Bは互いに所定の隙間(ギャップ)約0〜5mm程度を介して対向するように配置される。 The third element 60A and the fourth element 60B are arranged so as to face each other with a predetermined gap (gap) of about 0 to 5 mm.

上記構成を有する第4要素60Bは、図12に示すように、全周にわたってリング形状を有する第3要素60Aに対して、周方向の異なる3位置に設けられる。これらの第3要素60Aには、3枚の風車翼3に対応する各導電線30(中間導電線30B)が接続されており、いずれの風車翼3に落雷があった場合であっても、的確に雷電流がナセル8側の導電部材16に放電されるようになっている。 As shown in FIG. 12, the fourth element 60B having the above configuration is provided at three positions different in the circumferential direction with respect to the third element 60A having a ring shape over the entire circumference. Each conductive wire 30 (intermediate conductive wire 30B) corresponding to the three wind turbine blades 3 is connected to these third elements 60A, and even if there is a lightning strike on any of the wind turbine blades 3, The lightning current is accurately discharged to the conductive member 16 on the nacelle 8 side.

以上説明したように上記実施形態によれば、雷電流を伝送する導電線によって、ハブ4からナセル8にわたって配置されたケーブル、配管又は機器等に対して影響が生じることを抑制可能な風車1の雷電流伝送システムを提供できる。尚、本構成ではハブ4がナセル8側から、電気的に絶縁されることになるので、等電位ボンディングの必要性がある。このため、ハブ4と第4要素60Bとが電気的に接続される。 As described above, according to the above embodiment, the wind turbine 1 capable of suppressing the influence of the conductive wire that transmits the lightning current on the cables, pipes, devices, and the like arranged from the hub 4 to the nacelle 8. A lightning current transmission system can be provided. In this configuration, since the hub 4 is electrically insulated from the nacelle 8 side, equipotential bonding is necessary. Therefore, the hub 4 and the fourth element 60B are electrically connected.

本発明の少なくとも一実施形態は、風車の雷電流伝送システムに利用可能である。 At least one embodiment of the present invention can be used in a wind turbine lightning current transmission system.

1 風車
2 風車ロータ
3 風車翼
3a 翼先端部
3b 翼根部
3c 翼内空間
4 ハブ
4b 内部空間
5 スピナー
6 メインシャフト
7 発電機
8 ナセル
9 タワー
10 ピッチ軸受
14 レセプタ
16 導電部材
20 主軸軸受
30 導電線
30A 翼内導電線
30B 中間導電線
32 翼内支持部
34 ハブ内支持部
36 第1支持プレート
38 第2支持プレート
39 開口部
40 開口部
41 湾曲部
42 弛み部
44 湾曲部
50 第1電気的接続部
60 第2電気的接続部
60A 第3要素
60B 第4要素
62 第1支持部材
64 第2支持部材
66 凹凸形状
1 Windmill 2 Windmill rotor 3 Windmill blade 3a Blade tip 3b Blade root 3c Blade inner space 4 Hub 4b Internal space 5 Spinner 6 Main shaft 7 Generator 8 Nacelle 9 Tower 10 Pitch bearing 14 Receptor 16 Conductive member 20 Main shaft bearing 30 Conductive wire 30A In-blade conductive wire 30B Intermediate conductive wire 32 In-blade support 34 In-hub support 36 First support plate 38 Second support plate 39 Opening 40 Opening 41 Curved part 42 Loose part 44 Curved part 50 First electrical connection Part 60 Second electrical connection part 60A Third element 60B Fourth element 62 First support member 64 Second support member 66 Concavo-convex shape

Claims (15)

風車の雷電流伝送システムであって、
前記風車の風車翼の内部を通って前記風車翼の翼根部まで延在する翼内導電線と、
前記風車のハブの内部空間を経て前記ハブの外部に引き出されるとともに前記ハブの外表面に沿って設けられ、前記翼内導電線に電気的に導通する中間導電線と、
前記風車のナセル側に設けられ、前記中間導電線のうち前記翼内導電線とは反対側の端部と電気的に接続された導電部材と、
を備える、風車の雷電流伝送システム。
It is a lightning current transmission system for wind turbines.
An intra-blade conductive wire extending through the inside of the wind turbine blade of the wind turbine to the root of the wind turbine blade,
An intermediate conductive wire that is drawn out of the hub through the internal space of the hub of the wind turbine and is provided along the outer surface of the hub and electrically conducts to the conductive wire in the blade.
A conductive member provided on the nacelle side of the wind turbine and electrically connected to the end of the intermediate conductive wire on the side opposite to the inner conductive wire.
A wind turbine lightning current transmission system.
前記中間導電線は、前記風車翼側の端部を翼内支持部によって支持され、前記端部より前記ハブ側において前記内部空間に設けられたハブ内支持部によって支持され、
前記中間導電線のうち前記翼内支持部から前記ハブ内支持部までの長さが、前記翼内支持部と前記ハブ内支持部との距離より大きくなるように弛み部を有する、請求項1に記載の風車の雷電流伝送システム。
The intermediate conductive wire is supported by an in-blade support portion at an end portion on the wind turbine blade side, and is supported by an in-hub support portion provided in the internal space on the hub side from the end portion.
1. The intermediate conductive wire having a slack portion so that the length from the blade inner support portion to the hub inner support portion is larger than the distance between the blade inner support portion and the hub inner support portion. The lightning current transmission system for wind turbines as described in.
前記中間導電線は、前記翼内支持部及び前記ハブ内支持部の間に湾曲部を形成するように支持され、
前記湾曲部は、所定値以上の曲率半径を有する、請求項2に記載の風車の雷電流伝送システム。
The intermediate conductive wire is supported so as to form a curved portion between the blade inner support portion and the hub inner support portion.
The lightning current transmission system for a wind turbine according to claim 2, wherein the curved portion has a radius of curvature of a predetermined value or more.
前記中間導電線は、前記翼内支持部の位置又はより翼側で接続部を有し、前記ハブ内支持部の位置又はよりハブ側で接続部を有し、各接続部間の導電線を交換可能とする、請求項2に記載の風車の雷電流伝送システム。 The intermediate conductive wire has a connecting portion at the position of the in-blade support portion or on the wing side, has a connecting portion on the position of the in-hub support portion or on the more hub side, and exchanges conductive wires between the connecting portions. The lightning current transmission system for a wind turbine according to claim 2, wherein the lightning current transmission system of the wind turbine is enabled. 前記風車翼は、前記風車翼の中心軸に垂直な投影面において、前記ハブに対してフェザー状態を基準とするピッチ可動角度範囲θを有しており、
前記投影面において、前記翼内支持部及び前記ハブ内支持部間の距離が最大となる最大位置における前記翼内支持部の前記フェザー状態側への第1距離L1、及び、ファイン側の第2距離L2は、
L1=距離A1から位置Bまで+導電材の最小曲げ半径r
L2=距離A2から位置Bまで+導電材の最小曲げ半径r
で規定され、
前記弛み部の長さLは、前記第1距離L1又は前記第2距離L2のいずれか大きい方より大きく設定される、請求項3に記載の風車の雷電流伝送システム。
The wind turbine blade has a pitch movable angle range θ with respect to the hub in a projection plane perpendicular to the central axis of the wind turbine blade.
On the projection surface, the first distance L1 of the blade inner support portion to the feather state side at the maximum position where the distance between the blade inner support portion and the hub inner support portion is maximum, and the second on the fine side. Distance L2 is
L1 = distance A1 to position B + minimum bending radius r of the conductive material
L2 = distance A2 to position B + minimum bending radius r of the conductive material
Specified in
The lightning current transmission system for a wind turbine according to claim 3, wherein the length L of the slack portion is set to be larger than the first distance L1 or the second distance L2, whichever is larger.
前記風車翼は、風車翼の内壁又はピッチ軸受の内輪から内側に向けて突出するように形成される、風車翼の中心軸に垂直に配置された板状部材である少なくとも1枚の開口部を有する支持プレートを有し、
前記中間導電線は、前記支持プレートの開口部を通り、且つ、該支持プレート上に少なくとも1か所固定され、それ以降弛み部を有する様に配置される前記翼内支持部を有し、
前記ハブ内支持部は、前記弛み部を介した後に、ハブ側に前記中間導電線支持するようになる、請求項2から5のいずれか一項に記載の風車の雷電流伝送システム。
The wind turbine blade has at least one opening which is a plate-shaped member arranged perpendicular to the central axis of the wind turbine blade, which is formed so as to project inward from the inner wall of the wind turbine blade or the inner ring of the pitch bearing. Have a support plate to have
The intermediate conductive wire has the in-blade support portion that passes through the opening of the support plate and is fixed at least one place on the support plate and is arranged so as to have a slack portion thereafter.
The hub supporting portion, after through the loosened portions, so to support the intermediate conductive wire hub side, the wind turbine lightning current transmission system according to any one of claims 2 to 5.
記風車翼の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する環状部材である第1要素と、前記環状部材に摺動可能なブラシである第2要素とを備える、請求項6に記載の風車の雷電流伝送システム。 Before SL comprises a first element Ru annular member der that extends at least partially along the circumferential direction of the wind turbine blade, and a second element which is slidable brush in said annular member, according to claim 6 Windmill lightning current transmission system. 前記風車翼はピッチ軸受を介して前記ハブに接続されており、
前記第1要素及び前記第2要素は、前記ピッチ軸受に対して電気的に絶縁されている、請求項6又は7に記載の風車の雷電流伝送システム。
The wind turbine blade is connected to the hub via a pitch bearing.
The lightning current transmission system for a wind turbine according to claim 6 or 7, wherein the first element and the second element are electrically insulated from the pitch bearing.
前記中間導電線は、第2電気的接続部を介して前記導電部材に電気的に接続され、
前記第2電気的接続部は、
前記中間導電線に接続され、前記ハブに支持される第3要素と、
前記導電部材に接続され、前記ナセルに支持される第4要素と、
を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の風車の雷電流伝送システム。
The intermediate conductive wire is electrically connected to the conductive member via a second electrical connection portion.
The second electrical connection is
A third element connected to the intermediate conductive wire and supported by the hub,
A fourth element connected to the conductive member and supported by the nacelle,
The lightning current transmission system for a wind turbine according to any one of claims 1 to 8, comprising the above.
前記第3要素又は前記第4要素の一方は、前記風車の主軸の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する環状部材であり、他方は前記環状部材に摺動可能なブラシである、請求項9に記載の風車の雷電流伝送システム。 One of the third element or the fourth element is an annular member extending at least partially along the circumferential direction of the main shaft of the wind turbine, and the other is a brush slidable on the annular member. Item 9. The lightning current transmission system for a wind turbine. 前記第3要素又は前記第4要素の一方は、前記風車の主軸の周方向に沿って少なくとも部分的に延在する環状部材であり、他方は前記環状部材に対してギャップを介して対向する導電部である、請求項9に記載の風車の雷電流伝送システム。 One of the third element or the fourth element is an annular member extending at least partially along the circumferential direction of the main shaft of the wind turbine, and the other is a conductive member facing the annular member through a gap. The lightning current transmission system for a wind turbine according to claim 9, which is a unit. 前記ハブは、主軸軸受を介して前記ナセルに接続されており、
前記第3要素及び前記第4要素は、前記主軸軸受に対して電気的に絶縁されている、請求項9から11のいずれか一項に記載の風車の雷電流伝送システム。
The hub is connected to the nacelle via a spindle bearing.
The lightning current transmission system for a wind turbine according to any one of claims 9 to 11, wherein the third element and the fourth element are electrically insulated from the spindle bearing.
前記主軸軸受は、前記ハブに連結された主軸に接続される内輪、及び、前記ナセルに接続される外輪を備える、請求項12に記載の風車の雷電流伝送システム。 The lightning current transmission system for a wind turbine according to claim 12, wherein the spindle bearing includes an inner ring connected to the spindle connected to the hub and an outer ring connected to the nacelle. 前記第2電気的接続部は、前記風車の主軸の周方向に沿った複数位置において前記第3要素及び前記第4要素を電気的に接続する、請求項9から12のいずれか一項に記載の風車の雷電流伝送システム。 The second electrical connection portion according to any one of claims 9 to 12, wherein the third element and the fourth element are electrically connected at a plurality of positions along the circumferential direction of the main shaft of the wind turbine. Windmill lightning current transmission system. 前記中間導電線は、前記ハブの前記外表面上において前記風車翼の前記翼根部を部分的に囲むように延在する、請求項1から14のいずれか一項に記載の風車の雷電流伝送システム。 The lightning current transmission of the wind turbine according to any one of claims 1 to 14, wherein the intermediate conductive wire extends on the outer surface of the hub so as to partially surround the blade root portion of the wind turbine blade. system.
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