JP6946548B2 - 風力タービンロータブレードおよび風力タービンロータブレードの雷保護システム - Google Patents

Description

本発明は、風力タービンロータブレードおよび風力タービンロータブレードの雷保護システムに関する。

風力タービンには、対応するライセンスを取得するための雷保護システムが必要である。雷保護システムは、一般的に、雷保護導体または雷保護ケーブルに電気的に接続された複数の雷保護器を備えている。雷保護導体は、ロータブレードを通過してロータブレードの根元に達し、風力タービンの別の雷保護システムと接触することができる。
風力タービンの運転には、様々なコンポーネントを介した雷保護システムの信頼性の高い電気接触が不可欠である。

風力タービンロータブレードの雷保護システムは、通常、複数の通過接触手段を有しており、これにより、雷保護システムの様々な構成要素を互いに接触させることができる。
優先権が主張されているドイツ特許出願について、ドイツ特許商標庁は、以下の先行技術文献をサーチした：独国実用新案登録出願公開第２０ ２０１０ ０１３ ５３５号明細書、米国特許出願公開第２０１０／００９０４７２号明細書、米国特許出願公開第２０１３／０１９５６６１号明細書。

独国実用新案登録出願公開第２０ ２０１０ ０１３ ５３５号明細書 米国特許出願公開第２０１０／００９０４７２号明細書 米国特許出願公開第２０１３／０１９５６６１号明細書

本発明の目的は、改善された通過接触手段を有する、あるいは、改善された通過接触オプションを有する風力タービンロータブレードを提供することである。
その目的は、請求項１に記載の風力タービンロータブレードおよび請求項５に記載の雷保護システムによって達成される。
したがって、雷保護システムを備えた風力タービンロータブレードが提供される。雷保護システムは、少なくとも１つのレセプタと、雷保護ケーブル、および雷保護導体の２つの部分を接続するための少なくとも１つの接続ユニットを備えている。接続ユニットは、通過接触手段を表し、大きなカラーを有するネジを有している。さらに、接続ユニットは、大きなカラーと雌ネジとを有するナットを備えている。

ネジおよびナットは、それぞれ、雷保護導体の２つの部分を一緒に接続するために、導電性材料、例えば、アルミニウム、銅、真鍮などの金属またはそれらの合金を含んでいる。ネジとナットとの両方がそれぞれ大きなカラーを持っているという事実によって、接続される雷保護システムの２つの部分は、良好な電気的接触を可能にする。
さらに、ナットの雌ネジとネジの雄ネジとは、ネジとナットとを互いにしっかりと接続し、したがって、接続される雷保護システムの要素も一緒にしっかりと接続することを可能にする。

これにより、ナットとネジのシンプルな構成により、雷保護システムの様々な要素を効果的かつ安価に接続することができる。この構造は、単純な構成であって、製造するのに有利であり、それにもかかわらず、火花を発生させることなく高い雷電流を放散することができる。さらに、摩耗が減少する。
本発明の一態様によれば、ネジは、中空の穴を有している。ネジとセルフロックナットとを使用して、例えば、ケーブル端子を接触ネジに固定することができる。セルフロックナットを持つネジは、ケーブル端子と通過接触手段のネジとの間に確実な接続を生成し、さらに接触コネクタが緩まないようにすることができる。

さらに、このネジにより、雷保護システムの様々なコンポーネント間で必要な接触圧力を実現することができる。
本発明の一態様によれば、ナットは、セルフロックナットを表す。
本発明の例による利点および実施形態が、図面を参照して以下で説明される。

本発明に係る風力タービンの概略図。 風力タービンロータブレードの概略図。 風力タービンロータブレードの概略断面図。 本発明に係る接続ユニットの様々な図。 本発明に係る接続ユニットの様々な図。 本発明に係る接続ユニットの様々な図。 本発明に係る接続ユニットの様々な図。 本発明に係る接続ユニットの様々な図。 本発明に係る接続ユニットの様々な図。

図１は、本発明に係る風力タービンの概略図を示す。図１は、タワー１０２、ポッド１０４を備えた風力タービン１００を示す。３つのロータブレード２００を有するロータ１０６とスピナ１１０とは、ポッド１０４に設けられている。ロータ１０６は、運転時に、風によって回転運動するように設定され、それにより、ポッド１０４内の発電機を駆動する。

図２Ａは、風力タービンロータブレードの概略図を示し、図２Ｂは、風力タービンロータブレードの概略断面図を示す。ロータブレード２００は、ロータブレード先端２１０と、ロータブレード根元部２２０と、例えば、相互接続された２つのハーフシェル部分から構成されるロータブレードケーシング２３０とを有している。ロータブレード２００は、少なくとも１つのレセプタ３２０、雷保護導体３１０、およびロータブレード根元の領域の外部の散逸リング２４０を有する雷保護システム３００を有している。接続ユニット４００は、雷保護導体３１０と散逸リング２４０との間に設けられている。よって、接続ユニット４００は、例えば、雷保護導体３１０などの雷保護システムの第１の部分を、雷保護システム３００の第２の部分に電気的および機械的に接続する。

図３Ａ〜図３Ｆは、それぞれ、本発明に係る接続ユニットの様々な図を示している。接続ユニット４００は、ネジ４２０と、ネジ４２０にねじ込まれるナット４１０とを有する。雷保護システムの様々な構成要素は、接続ユニット４００によって電気的および機械的に一緒に接続することができる。本発明によれば、雷保護システムの様々な部分および要素を、ロータブレードの非導電性部分を介して互いに電気的に接触させることも可能である。

ナット４１０は、穴４１４を備えたカラー４１１と、ボアおよび雌ネジ４１３を有する細長い部分４１２とを有している。ネジ４２０は、少なくとも２つの穴４２４および細長い部分４２２を備えたカラー４２１と、オプションとしてボア４２３（中空）とを有している。さらに、細長い部分４２２の領域に雄ネジが設けられている。したがって、ナット４１０をネジ４２０にねじ込むことができ、そのようにして、雷保護システムの様々な要素を互いにしっかりと接続することができる。

カラー４１１，４２１の外径は、２０〜６０ｍｍ、好ましくは、約４０ｍｍであってもよい。部分４１２の外径は、１５〜２０ｍｍの間、好ましくは、約１８ｍｍであってもよい。部分４２２は、Ｍ１４〜Ｍ１８雄ネジ、好ましくは、Ｍ１６ネジを有していてもよい。部分４１２は、対応する雌ネジを有していてもよい。
カラー４１１，４２１の外径と部分４１２の外径との比率は、好ましくは、少なくとも２、特に、３よりも大きい。

したがって、改善された雷保護を有する風力タービンロータブレードが提供される。雷電流は、雷保護システムの様々な部分の間で確実かつ効果的に伝導され、その場合、ケーブルでスパークが発生することはない。これは、特に大きな断面と、ナットとネジのカラーとの接触面積によって可能になる。したがって、接続ユニット４００は、ネジおよびセルフロックナットを有している。

本発明に係る接続ユニットを用いることで、非導電性材料によって雷保護システムの様々な要素間で接続を行うことが可能になる。

Claims (2)

1. 少なくとも１つのレセプタ（３２０）、雷保護導体（３１０）、および散逸リング（２４０）を有する雷保護システム（３００）を備え、
   前記雷保護導体（３１０）の一部は、接続ユニット（４００）によって、前記散逸リング（２４０）と電気的に接続されており、
   前記接続ユニット（４００）は、カラー（４２１）を備えた第１端、細長い部分（４２２）を備えた第２端、および前記細長い部分（４２２）の領域の雄ネジを有するネジ（４２０）、ならびにカラー（４１１）を備えた第１端、細長い部分（４１２）を備えた第２端、および前記細長い部分（４１２）の領域の雌ネジを有するナット（４１０）を有し、前記ナット（４１０）と前記ネジ（４２０）とは、前記雄ネジおよび前記雌ネジによって一緒にねじ込まれるとともに、
   前記ネジ（４２０）は、貫通穴（４２３）を有し、
   前記ネジ（４２０）が前記ナット（４１０）の前記雌ネジ（４１３）にねじ込まれると、前記ネジ（４２０）の前記カラー（４２１）および前記ナット（４１０）の前記カラー（４１１）は、前記接続ユニット（４００）の互いに反対側に配置され、
   前記接続ユニット（４００）は、前記カラー（４１１，４２１）において、前記雷保護導体（３１０）および前記散逸リング（２４０）に対して接触し、前記雷保護導体（３１０）と前記散逸リング（２４０）とを電気的に接続するとともに、
   前記カラー（４１１，４２１）の外径と、前記ナット（４１０）の細長い部分の外径との比率は、少なくとも３より大きい、
   風力タービンロータブレード（２００）。
2. 少なくとも１つのレセプタ（３２０）と、
   雷保護導体（３１０）および散逸リング（２４０）と、
   を備え、
   前記雷保護導体（３１０）の一部は、接続ユニット（４００）によって、前記散逸リング（２４０）と電気的に接続されており、
   前記接続ユニット（４００）は、カラー（４２１）を備えた第１端、細長い部分（４２２）を備えた第２端、および前記細長い部分（４２２）の領域の雄ネジを有するネジ（４２０）、ならびにカラー（４１１）を備えた第１端、細長い部分（４１２）を備えた第２端、および前記細長い部分（４１２）の領域の雌ネジを有するナット（４１０）を有し、前記ナット（４１０）と前記ネジ（４２０）とは、前記雄ネジおよび前記雌ネジによって一緒にねじ込まれるとともに、
   前記ネジ（４２０）は、貫通穴（４２３）を有し、
   前記ネジ（４２０）が前記ナット（４１０）の前記雌ネジ（４１３）にねじ込まれると、前記ネジ（４２０）の前記カラー（４２１）および前記ナット（４１０）の前記カラー（４１１）は、前記接続ユニット（４００）の互いに反対側に配置され、
   前記接続ユニット（４００）は、前記カラー（４１１，４２１）において、前記雷保護導体（３１０）および前記散逸リング（２４０）に対して接触し、前記雷保護導体（３１０）と前記散逸リング（２４０）とを電気的に接続するとともに、
   前記カラー（４１１，４２１）の外径と、前記ナット（４１０）の細長い部分の外径との比率は、少なくとも３より大きい、
   風力タービンロータブレード雷保護システム（３００）。

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