TW202144675A - 風車葉片、風車及風車葉片之製造方法 - Google Patents

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Abstract

問題 於維持空氣動力性能之同時獲得良好之耐侵蝕性能。 解決手段 風車葉片具備前緣保護件，該前緣保護件設於具有包圍中空空間之外皮之葉片主體之前緣部。前緣保護件自中空空間之內側固定於前述外皮。

Description

風車葉片、風車及風車葉片之製造方法
本發明係關於一種風車葉片、風車及風車葉片之製造方法。
例如風力發電裝置等中所利用之風車會因雨滴或沙塵等對旋轉之風車葉片之前緣部反復碰撞而產生侵蝕損傷。近年來，隨著風車之大型化，風車葉片之葉片前端部之周速增加，從而侵蝕損傷對風車壽命之影響變大。
為了抑制此種侵蝕損傷，而有對於易產生侵蝕損傷之風車葉片之前緣部配置前緣保護件(LEP：Leading Edge Protector)之情況。例如專利文獻1中揭示有如下技術：藉由在風車葉片之周速變大之葉片前端側利用防護構件覆蓋風車葉片之前緣部，而抑制侵蝕損傷。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：國際公開第2018/219524號
發明欲解決之問題
如上述專利文獻1之防護構件之類的前緣保護件於先前在風車葉片之表面使用薄的帶狀形態，但仍需求具有更優異之耐侵蝕性能之風車葉片。另外，設於風車葉片之前緣保護件即便為此種薄的形態，亦會與葉片表面之間產生不少凹凸。此種凹凸有成為侵蝕損傷發展之起點之可能性，且有使風車葉片之空氣動力性能降低之擔憂。
本發明之至少一實施方式係鑒於上述情況而完成者，其目的在於提供一種維持空氣動力性能之同時可獲得良好之耐侵蝕性能的風車葉片、風車及風車葉片之製造方法。 解決問題之技術手段
為了解決上述問題，本發明之至少一實施方式之風車葉片具備： 葉片主體，其具有包圍中空空間之外皮；及 前緣保護件，其設於前述葉片主體之前緣部；且 前述前緣保護件自前述中空空間之內側固定於前述外皮。
為了解決上述問題，本發明之至少一實施方式之風車具備至少一實施方式之風車葉片。
為了解決上述問題，於本發明之至少一實施方式之風車葉片之製造方法中，該風車葉片具備： 葉片主體，其具有包圍中空空間之外皮；及 前緣保護件，其設於前述葉片主體之前緣部；且 前述前緣保護件自前述中空空間之內側固定於前述外皮；該風車葉片之製造方法具備以下步驟： 於成型用模材配置後緣側面安裝有螺栓構件之一端之前緣保護件的步驟； 以讓前述螺栓構件露出之方式於前述前緣保護件上積層前述外皮之構成材料的步驟；及 自前述模材取出成型物，並於前述螺栓構件之另一端卡合螺帽的步驟。 發明效果
根據本發明之至少一實施方式，可提供一種維持空氣動力性能之同時可獲得良好之耐侵蝕性能的風車葉片、風車及風車葉片之製造方法。
以下，參照隨附圖式對本發明之若干實施方式進行說明。其中，作為實施方式記載或於圖式中表示之構成零件之尺寸、材質、形狀、其相對配置等並非意在將本發明之範圍限定於此，而僅為簡單之說明例。例如，「於某方向」、「沿某方向」、「平行」、「正交」、「中心」、「同心」或「同軸」等表示相對或絕對配置之表達不僅表示嚴格為此種配置，亦表示存在公差或以獲得相同功能之程度之角度或距離相對地移位的狀態。
例如，「同一」、「相等」及「均質」等表示事物為相等狀態之表達不僅表示嚴格相等之狀態，亦表示存在公差或存在獲得相同功能之程度之差的狀態。
例如，四邊形或圓筒形等表示形狀之表達不僅表示幾何學上嚴格意義上之四邊形或圓筒形等形狀，亦表示於獲得相同效果之範圍內包含凹凸部或倒角部等之形狀。
另一方面，「配備」、「配有」、「具備」、「包含」或「具有」一構成要素之表達並非將其他構成要素之存在排除在外之排他性之表達。
首先，對本發明之至少一實施方式之風車1之構成進行說明。圖1係概略地表示一實施方式之風車1之整體構成圖。
風車1具備至少一片風車葉片2。風車葉片2藉由安裝於輪轂4而與輪轂4一起構成可繞旋轉軸旋轉之風車轉子6。於圖1所示之風車1之風車轉子6中，對於輪轂4繞旋轉軸等間隔地安裝有三片風車葉片2。各風車葉片2具有連結於輪轂4之葉片根部12、及於葉片長度方向上位於葉片根部12之相反側之葉片前端部14。風車轉子6可旋轉地安裝於機艙8，該機艙8可回轉地設於塔柱10上。具有此種構成之風車1若有風吹到風車葉片2，包含風車葉片2及輪轂4之風車轉子6會繞旋轉軸進行旋轉。
另外，風車1可作為例如風力發電裝置而構成。此時，於機艙8中收容發電機、及用於將風車轉子6之旋轉傳輸至發電機之動力傳輸機構。於風車1中，自風車轉子6利用動力傳輸機構傳輸至發電機之旋轉能被發電機轉換成電能。
圖2係表示一實施方式之風車葉片2之葉片前端部14側之模式圖，圖3係一實施方式之圖2之A-A線剖視圖。
風車葉片2具有葉片主體18。葉片主體18具有沿葉片長度方向自葉片根部12(參照圖1)向葉片前端部14延伸，且設於翼弦方向之前方側之前緣部20及設於翼弦方向之後方側之後緣部22。
葉片主體18具有含有纖維增強塑膠之外皮。構成外皮之纖維增強塑膠例如可使用玻璃纖維增強塑膠(GFRP：Grass Fiber Reinforced Plastics)或碳纖維增強塑膠(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)。
於本實施方式中，葉片主體18包含以相互對向之方式配置之背側外皮24及腹側外皮26。背側外皮24及腹側外皮26藉由在葉片主體18之前緣部20及後緣部22相互連接，而於葉片主體18之內部形成有由外皮包圍之中空空間16。
另外，於前緣部20及後緣部22，背側外皮24及腹側外皮26藉由利用例如黏著劑等黏著而相互固定。
於中空空間16配置葉片內導線(down conductor) 15。葉片內導線15包含導電性材料而構成，且構成於風車1遭受雷擊時供產生於風車葉片2之雷電流流通之電路之至少一部分。葉片內導線15係自設於葉片前端部14之尖端接收器(tip receptor) 17於中空空間16之內部沿葉片長度方向延伸，且電連接於設於葉片根部12側之未圖示之地線。
風車葉片2具備前緣保護件30。前緣保護件30藉由以覆蓋前緣部20之方式設置，而於風車1之使用時保護前緣部20免受雨滴或沙塵等侵害，藉此保護葉片主體18免受侵蝕損傷。
如圖3所示，前緣保護件30係自中空空間16之內側固定於背側外皮24及腹側外皮26。於本實施方式中，此種前緣保護件30相對於外皮之固定係利用第1固定構件32及第2固定構件34而進行。
第1固定構件32固定於背側外皮24及腹側外皮26之內表面24a、26a，且以自中空空間16側接觸於前緣保護件30之方式配置。更具體而言，第1固定構件32具有接觸於前緣保護件30之主體部32a、及連接於主體部32a且沿外皮之內表面24a、26a延伸之延伸部32b。延伸部32b以對應於背側外皮24及腹側外皮26之方式自主體部32a向兩側設有2個。該等延伸部32b係經由黏著劑固化而成之黏著層33，分別固定於背側外皮24及腹側外皮26之內表面24a、26a，藉由具有沿著內表面24a、26a之形狀而增加與外皮之接觸面積。藉此，第1固定構件32更牢固地固定於背側外皮24及腹側外皮26。
第2固定構件34係自中空空間16之內側與第1固定構件32一起固定前緣保護件30。更具體而言，第2固定構件34具備螺栓構件34a與螺帽構件34b。螺栓構件34a係貫通第1固定構件32之主體部32a，且其一端固定於前緣保護件30。螺帽構件34b係自中空空間16側卡合於螺栓構件34a之另一端。可利用包含螺栓構件34a及螺帽構件34b之第2固定構件34，與固定於外皮之內表面之第1固定構件32一起以有效率的配置將前緣保護件30固定於外皮。
藉由如上所述將前緣保護件30自中空空間16之內側固定於構成葉片主體18之外皮，用於將前緣保護件30固定於外皮之各種構件不會露出至葉片主體18之外部。因此，不會降低風車葉片2之空氣動力性能，且可有效抑制風車葉片2之侵蝕損傷。
另外，第1固定構件32係固定於構成葉片主體18之背側外皮24及腹側外皮26中相互對向之一對內表面24a、26a之間。一對內表面24a、26a之間隔係以朝向前緣部20減少之方式構成，從而於構造上防止夾持於該等內表面之間的第1固定構件32向外部(圖3中為左方向)脫出。藉此，可進一步減少前緣保護件30自葉片主體18之脫落風險。
前緣保護件30可由導電性材料構成。此時，作為導電性材料，例如可使用不銹鋼、鋁、銅等金屬材料。藉此，於風車葉片2遭受雷擊時，由導電性材料構成之前緣保護件30形成雷電流之傳輸路徑之至少一部分，因此可獲得良好之耐雷性能。
於本實施方式中，除前緣保護件30以外，前述第1固定構件32及第2固定構件34亦由導電性材料構成。而且，前緣保護件30、第1固定構件32及第2固定構件34於以相互接觸之方式組合之狀態下電連接於葉片內導線15。藉此，產生於前緣保護件30之雷電流經由第1固定構件32及第2固定構件34而被引導至葉片內導線15，因此風車葉片2可獲得良好之耐雷性能。
另外，於背側外皮24及腹側外皮26之外表面附近，沿翼弦方向設有導電網構件40a、40b。導電網構件40a、40b係沿外皮之厚度方向形成有複數個孔部之網狀導電構件，且以埋入於外皮內之方式構成。導電網構件40a、40b於前緣側分別電連接於前緣保護件30。藉此，產生於前緣保護件30之雷電流被引導至導電網構件40a、40b，因此風車葉片2可獲得良好之耐雷性能。
另外，導電網構件40a、40b亦可電連接於葉片內導線15。
另外，前緣保護件30亦可由非導電性材料構成。此時，藉由使用例如硬質之陶瓷作為非導電性材料，而可於確保耐侵蝕性能之同時亦實現風車葉片之輕量化。
另外，如圖3所示，前緣保護件30係以與鄰接之背側外皮24及腹側外皮26之前緣側之間外表面連續之方式(平滑地)構成。藉此，於前緣保護件30與背側外皮24及腹側外皮26之交界部不會產生凹凸(或者，即便於交界部產生凹凸，亦可將其大小抑制為小)，因此可有效防止侵蝕損傷以交界部為起點發展。而且，亦可抑制因設置前緣保護件30而影響風車葉片2之空氣動力性能。
接下來，對具有圖3之構成之風車葉片2之製造方法進行說明。圖4係以各步驟表示圖3之風車葉片2之製造方法之流程圖，圖5A至圖5C係對應於圖4之說明剖視圖。
首先，將構成風車葉片2之葉片主體18的背側外皮24及腹側外皮26分別成形(步驟S100)。背側外皮24及腹側外皮26之成形例如藉由在與外皮形狀對應之模材積層纖維材料(於GFRP之情形時為玻璃纖維材料，於CFRP之情形時為碳纖維材料)，且注入、含浸液狀樹脂並使其硬化而進行(例如，可使用真空含浸成形(VaRTM法(Vacuum Assistant Resin Transfer Molding，真空輔助樹脂轉注成形法))。
然後，藉由將第1固定構件32及第2固定構件34安裝於前緣保護件30，而準備前緣構造體35(步驟S101)。如圖5A所示，前緣構造體35係藉由將第1固定構件32及第2固定構件34安裝於前緣保護件30而準備。另外，前緣保護件30、第1固定構件32及第2固定構件34分別可利用例如三維造形或切削等通常之工藝而製作。
接下來，將步驟S101中準備之前緣構造體35固定於步驟S100中成形之腹側外皮26(步驟S102)。如圖5B所示，步驟S102之固定作業係藉由在前緣構造體35中之第1固定構件32之延伸部32b與腹側外皮26之內表面26a之間形成黏著層33而進行。
然後，如圖5C所示，將配置於中空空間16之葉片內導線15電連接於固定在腹側外皮26之前緣構造體35 (步驟S103)。更具體而言，將葉片內導線15電連接於前緣構造體35中之第1固定構件32之延伸部32b。此時，因為在製造中之風車葉片2中尚未設置背側外皮24，所以作業者可容易進入中空空間16進行作業。
接下來，將背側外皮24固定於前緣構造體35 (步驟S104)。步驟S104之固定作業係於風車葉片2中存在前緣構造體35之範圍，如圖5C所示藉由在前緣構造體35中之第1固定構件32之延伸部32b與背側外皮24之內表面24a之間形成黏著層33而進行，於風車葉片2中不存在前緣構造體35之範圍，背側外皮24直接固定於腹側外皮26。藉此，於腹側外皮26及背側外皮24之間形成中空空間16，從而完成風車葉片2。
接下來，對其他實施方式之風車葉片2進行說明。圖6係表示圖3之其他實施方式之剖視圖，圖7係圖6之沿B方向觀察之圖。
構成葉片主體18之外皮具有第1外皮延伸部29，該第1外皮延伸部29係以介隔於前緣保護件30與中空空間16之間之方式延伸。本實施方式中，於腹側外皮26之前緣側，以藉由朝向背側外皮24延伸而介隔於前緣保護件30與中空空間16之間之方式設有第1外皮延伸部29。
前緣保護件30係固定於第1外皮延伸部29。更具體而言，以貫通第1外皮延伸部29之方式設置之螺栓構件34a之一端固定於前緣保護件30，且於螺栓構件34a之另一端側卡合螺帽構件34b，藉此前緣保護件30固定於第1外皮延伸部29。如此，可不依賴黏著層33之黏著力而將前緣保護件30直接固定於作為外皮之一部分之第1外皮延伸部29。藉由使用此種固定構造，用於將前緣保護件30固定於外皮之各種構件不會露出至葉片主體之外部，且能以可靠性更高之固定構造於葉片主體18設置前緣保護件30。
另外，於與具有第1外皮延伸部29之腹側外皮26相對向之背側外皮24設有第2外皮延伸部42。第2外皮延伸部42係自背側外皮24之前緣側朝向腹側外皮26以與第1外皮延伸部29相對向之方式延伸。而且，第1外皮延伸部29與第2外皮延伸部42彼此經由黏著層33而黏著。因為第1外皮延伸部29與第2外皮延伸部42以相互對向之方式配置，所以可獲得隔著黏著層33之寬大黏著面積，而可將前緣保護件30以良好之強度固定於外皮，同時背側外皮24與腹側外皮26彼此亦以良好之強度固定，從而可實現具有可靠性更高之構造之風車葉片2。
另外，設於腹側外皮26之導電網構件40b係延伸到達至第1外皮延伸部29。而且，於第1外皮延伸部29，導電網構件40b藉由連接於貫通第1外皮延伸部29之螺栓構件34a而電連接於前緣保護件30。藉此，可降低前緣保護件30與導電網構件40b之間之電阻值，從而可提高風車葉片2之耐雷性能。
另外，設於背側外皮24之導電網構件40a係延伸到達至第2外皮延伸部42。
另外，如圖7所示，構成為於葉片長度方向上不存在用於固定前緣保護件30之螺栓構件34a及螺帽構件34b之範圍C內的第2外皮延伸部42於與葉片長度方向垂直之方向上之尺寸L2大於存在螺栓構件34a及螺帽構件34b之範圍D內的尺寸L1。藉此，可確保第1外皮延伸部29與第2外皮延伸部42之間的接合面積寬大，從而可將背側外皮24與腹側外皮26更牢固地接合。
接下來，對具有圖6及圖7之構成之風車葉片2之製造方法進行說明。圖8係以各步驟表示圖6及圖7之風車葉片2之製造方法之流程圖，圖9A至圖9C係對應於圖8之說明圖。
首先，將前緣保護件30與腹側外皮26一體成形(步驟S200)。圖10係表示圖8之步驟S200之詳細步驟之一例的子流程圖。步驟S200中，首先，如圖9A所示於成型用模材配置後緣側面43安裝有螺栓構件34a之一端之前緣保護件30(步驟S200-1)。然後，於配置在模材之前緣保護件30上，以讓螺栓構件34a露出之方式積層外皮之構成材料(於GFRP之情形時為玻璃纖維材料，於CFRP之情形時為碳纖維材料)(步驟S200-2)。然後，於外皮之構成材料充分固化之後，自模材取出成型物，藉此完成腹側外皮26與前緣保護件30之一體成形物(步驟S200-3)。
另外，於步驟S200-2中積層外皮之構成材料時，可如圖9A所示於螺栓構件34a之另一端，可拆卸地安裝有前端銳利之輔助構件37。藉此，可使螺栓構件34a貫通例如具有薄片形狀之纖維材料，而於步驟S200-2中，使同時讓螺栓構件34a露出之構成材料之積層作業變得容易。
另外，輔助構件37係於步驟S200-2中之積層作業結束之後拆除。
回到圖8，接下來，對於步驟S200中製作之一體成形物，如圖9B所示在螺栓構件34a之另一端卡合螺帽構件34b(步驟S201)，且將配置於中空空間16之葉片內導線15電連接於螺栓構件34a(步驟S202)。
另外，葉片內導線15亦可電連接於螺帽構件34b來代替螺栓構件34a。此時，可於步驟S201中將螺帽構件34b卡合於螺栓構件34a之另一端之前，預先將葉片內導線15電連接於螺帽構件34b。
然後，將背側外皮24固定於進行完上述作業之腹側外皮26(步驟S203)。於步驟S203中，藉由將腹側外皮26與背側外皮24經由黏著層33連接，而形成腹側外皮26與背側外皮24所包圍之中空空間16。更具體而言，藉由使用黏著劑將第1外皮延伸部29與第2外皮延伸部42之間接合，而形成黏著層33。
另外，前述各實施方式中之前緣保護件30亦可包含沿葉片主體18之葉片長度方向排列之複數個保護件構件30a、30b、30c、……而構成。圖11係構成前緣保護件30之複數個保護件構件30a、30b、30c、……之立體圖。藉由如上所述由複數個保護件構件30a、30b、30c、……構成前緣保護件30，可有效減輕於風車1之使用時產生於前緣保護件30之應變。另外，對於葉片主體18沿葉片長度方向之尺寸大之風車葉片2，亦可跨及寬範圍保護前緣部20免受侵蝕損傷。
另外，如圖11所示，複數個保護件構件30a、30b、30c、……可藉由沿葉片長度方向延伸之支撐線44而相互連結。複數個保護件構件30a、30b、30c、……分別具有沿葉片長度方向同軸地設置之孔部49，藉由在該孔部49插入支撐線44而相互連結。藉由如上所述利用支撐線44將構成前緣保護件30之複數個保護件構件30a、30b、30c、……連結，而可防止各保護件構件30a、30b、30c、……之脫落。
另外，可於插入有支撐線44之孔部49填充有黏著劑。藉此，支撐線44於孔部49之內部被固定，因此可降低支撐線44因摩擦等而被切斷之風險。
於具有此種構成之前緣保護件30中，亦可將複數個保護件構件30a、30b、30c、……之一部分固定於構成葉片主體18之外皮。此時，與將所有保護件構件30a、30b、30c、……分別固定於外皮之情況相比，能以簡易之構成進行前緣保護件30之固定。
如以上所說明，根據上述各實施方式，可獲得維持空氣動力性能之同時能獲得良好之耐侵蝕性能之風車葉片2。而且，於具備此種風車葉片2之風車1中，藉由利用前緣保護件30防止風車葉片2之侵蝕損傷而使壽命延長，並且實現抑制因設置前緣保護件30而使空氣動力性能降低之有效率的運轉。
此外，於不脫離本發明之主旨之範圍內，可適當將上述實施方式中之構成要素替換成周知之構成要素，且亦可將上述實施方式適當組合。
上述各實施方式中記載之內容例如可理解為如下。
(1) 一實施方式之風車葉片具備： 葉片主體(例如上述實施方式之葉片主體18)，其具有包圍中空空間(例如上述實施方式之中空空間16)之外皮(例如上述實施方式之背側外皮24或腹側外皮26)；及 前緣保護件(例如上述實施方式之前緣保護件30)，其設於前述葉片主體之前緣部(例如上述實施方式之前緣部20)；且 前述前緣保護件自前述中空空間之內側固定於前述外皮。
根據上述(1)之實施方式，設於風車葉片之前緣側之前緣保護件係自設於葉片主體之中空空間之內側固定於構成葉片主體之外皮。因為用於將前緣保護件固定於外皮之各種構件不會露出至葉片主體之外部，所以不會降低風車葉片之空氣動力性能，且可有效抑制風車葉片之侵蝕損傷。
(2) 於其他實施方式中，如上述(1)之實施方式，其具備： 第1固定構件(例如上述實施方式之第1固定構件32)，其固定於前述外皮之內表面，且以自前述中空空間側接觸於前述前緣保護件之方式配置；及 第2固定構件(例如上述實施方式之第2固定構件34)，其自前述中空空間之內側與前述第1固定構件一起固定前述前緣保護件。
根據上述(2)之實施方式，利用第2固定構件與固定於外皮之內表面之第1固定構件一起固定前緣保護件。藉此，能以有效率的配置構成用於將前緣保護件固定於外皮之各種構件不會露出至葉片主體之外部的前緣保護件之固定構造。
(3) 於其他實施方式中，如上述(2)之實施方式，其中 前述第2固定構件包含： 螺栓構件(例如上述實施方式之螺栓構件34a)，其貫通前述第1固定構件，且一端固定於前述前緣保護件；及 螺帽構件(例如上述實施方式之螺帽構件34b)，其自前述中空空間側卡合於前述螺栓構件之另一端。
根據上述(3)之實施方式，藉由利用螺栓構件及螺帽構件構成第2固定構件，而可與固定於外皮之內表面之第1固定構件一起以有效率的配置將前緣保護件固定於外皮。
(4) 於其他實施方式中，如上述(2)或(3)之實施方式，其中 前述第1固定構件具備： 主體部(例如上述實施方式之主體部32a)，其接觸於前述前緣保護件；及 延伸部(例如上述實施方式之延伸部32b)，其連接於前述主體部，且沿前述外皮之內表面延伸。
根據上述(4)之實施方式，固定於外皮之內表面之第1固定構件具有在接觸於前緣保護件之主體部設有延伸部之構成。延伸部藉由沿外皮之內表面延伸，而增加第1固定構件與外皮之接觸面積。藉此，可將第1固定構件更牢固地固定於外皮，從而前緣保護件自葉片主體之脫落風險更少，可實現可靠性高之構成。
(5) 於其他實施方式中，如上述(2)至(4)之任一實施方式，其中 前述第1固定構件固定於前述外皮中相互對向之一對內表面之間，且 前述一對內表面之間隔以朝向前述前緣部減少之方式構成。
根據上述(5)之實施方式，於外皮中相互對向之一對內表面之間固定第1固定構件。一對內表面藉由以間隔朝向前緣部減少之方式構成，而於構造上防止夾持於該等內表面之間的第1固定構件向外部脫出。藉此，可進一步降低前緣保護件自葉片主體之脫落風險。
(6) 於其他實施方式中，如上述(1)之實施方式，其中 前述外皮具有以介隔於前述前緣保護件與前述中空空間之間的方式延伸之第1外皮延伸部(例如上述實施方式之第1外皮延伸部29)，且 前述前緣保護件固定於前述第1外皮延伸部。
根據上述(6)之實施方式，設置以構成葉片主體之外皮之一部分介隔於前緣保護件與中空空間之間的方式延伸之第1外皮延伸部。藉由將前緣保護件固定於此種第1外皮延伸部，而能以有效率的配置構成用於將前緣保護件固定於外皮之各種構件不會露出至葉片主體之外部的前緣保護件之固定構造。
(7) 於其他實施方式中，如上述(6)之實施方式，其進一步具備： 螺栓構件(例如上述實施方式之螺栓構件34a)，其貫通前述第1外皮延伸部，且一端固定於前述前緣保護件；及 螺帽構件(例如上述實施方式之螺帽構件34b)，其自前述中空空間側卡合於前述螺栓構件之另一端。
根據上述(7)之實施方式，藉由利用螺帽構件固定貫通第1外皮延伸部之螺栓構件，而將前緣保護件固定於第1外皮延伸部。藉由如上所述將前緣保護件直接固定於外皮之一部分，而可將前緣保護件更牢固地固定於外皮。
(8) 於其他實施方式中，如上述(6)或(7)之實施方式，其中 前述外皮包含相互對向之背側外皮(例如上述實施方式之背側外皮24)及腹側外皮(例如上述實施方式之腹側外皮26)， 前述第1外皮延伸部設於前述背側外皮或前述腹側外皮之一者， 前述背側外皮或前述腹側外皮之另一者具有以與前述第1外皮延伸部相對向之方式延伸之第2外皮延伸部(例如上述實施方式之第2外皮延伸部42)，且 前述第1外皮延伸部與前述第2外皮延伸部相互黏著。
根據上述(8)之實施方式，供前緣保護件固定之外皮由相互對向之背側外皮及腹側外皮構成。於背側外皮或腹側外皮之一者設有前述第1外皮延伸部，於另一外皮設置第2外皮延伸部。藉由將第1外皮延伸部與第2外皮延伸部相互黏著，而將前緣保護件經由第1外皮延伸部及第2外皮延伸部之兩者固定於葉片主體。藉此，可將前緣保護件更牢固地固定於外皮，可構成可靠性更高之風車葉片。
(9) 於其他實施方式中，如上述(1)至(8)之任一實施方式，其中前述前緣保護件包含沿前述葉片主體之葉片長度方向排列之複數個保護件構件(例如上述實施方式之複數個保護件構件30a、30b、30c、……)。
根據上述(9)之實施方式，前緣保護件由沿葉片長度方向配置之複數個保護件構件構成。藉此，可於風車之使用時有效減輕產生於前緣保護件之應變。另外，對於葉片主體沿葉片長度方向之尺寸大之風車葉片，亦可跨及寬範圍保護前緣部免受侵蝕損傷。
(10) 於其他實施方式中，如上述(9)之實施方式，其中前述複數個保護件構件藉由沿前述葉片長度方向延伸之支撐線(例如上述實施方式之支撐線44)而相互連結。
根據上述(10)之實施方式，藉由利用支撐線將構成前緣保護件之複數個保護件構件連結，而可防止各保護件構件之脫落。
(11) 於其他實施方式中，如上述(9)或(10)之實施方式，其中前述複數個保護件構件之一部分固定於前述外皮。
根據上述(11)之實施方式，構成前緣保護件之複數個保護件構件之一部分固定於外皮。藉此，與將所有保護件構件分別固定於外皮之情況相比，以簡易構成便完成。
(12) 於其他實施方式中，如上述(1)至(11)之任一實施方式，其中前述前緣保護件由導電性材料構成。
根據上述(12)之實施方式，於風車葉片遭受雷擊時，由導電性材料構成之前緣保護件形成雷電流之傳輸路徑之至少一部分，因此可獲得良好之耐雷性能。
(13) 於其他實施方式中，如上述(12)之實施方式，其中前述前緣保護件電連接於沿前述外皮之外表面設置之導電網構件(例如上述實施方式之導電網構件40a、40b)。
根據上述(13)之實施方式，由導電性材料構成之前緣保護件電連接於沿構成風車葉片之外皮之外表面設置的導電網構件。藉此，進一步降低風車葉片遭受雷擊時雷電流之傳輸路徑上之電阻值，而可獲得良好之耐雷性能。
(14) 於其他實施方式中，如上述(12)或(13)之實施方式，其中前述前緣保護件電連接於配置在前述中空空間之葉片內導線。
根據上述(14)之實施方式，由導電性材料構成之前緣保護件電連接於配置在中空空間之葉片內導線。藉此，進一步降低風車葉片遭受雷擊時雷電流之傳輸路徑上之電阻值，而可獲得良好之耐雷性能。
(15) 於其他實施方式中，如上述(1)至(11)之任一實施方式，其中前述前緣保護件由陶瓷構成。
根據上述(15)之實施方式，藉由以硬質之陶瓷構成前緣保護件，而可於確保耐侵蝕性能之同時亦實現風車葉片之輕量化。
(16) 一實施方式之風車具備上述(1)至(15)之任一實施方式之風車葉片。
根據上述(16)之實施方式，藉由具備上述各實施方式之風車葉片，而可於利用前緣保護件防止風車葉片之侵蝕損傷之同時，亦抑制因設置前緣保護件而使空氣動力性能降低。
(17) 一實施方式之風車葉片之製造方法中，該風車葉片具備： 葉片主體，其具有包圍中空空間之外皮；及 前緣保護件，其設於前述葉片主體之前緣部；且 前述前緣保護件自前述中空空間之內側固定於前述外皮；該風車葉片之製造方法具備以下步驟： 於成型用模材配置後緣側面安裝有螺栓構件之一端之前緣保護件的步驟(例如上述實施方式之步驟S200-1)； 以讓前述螺栓構件露出之方式於前述前緣保護件上積層前述外皮之構成材料的步驟(例如上述實施方式之步驟S200-2)；及 自前述模材取出成型物，並於前述螺栓構件之另一端卡合螺帽的步驟(例如上述實施方式之步驟S200-3)。
根據上述(17)之實施方式，可有效率地製造前緣保護件自中空空間之內側固定於構成葉片主體之外皮的風車葉片。
另外，後緣側面係於風車葉片之完成品中前緣保護件中之與後緣側相對向之面。
(18) 於其他實施方式中，如上述(17)之實施方式，其中於積層前述構成材料之步驟中，在前述螺栓構件之前述另一端，可拆卸地安裝前端銳利之輔助構件(例如上述實施方式之輔助構件37)。
根據上述(18)之實施方式，藉由在進行構成材料之積層時於螺栓構件安裝前端銳利之輔助構件，可使螺栓構件貫通構成構件，而使同時讓螺栓構件露出之構成材料之積層作業變得容易。
1:風車 2:風車葉片 4:輪轂 6:風車轉子 8:機艙 10:塔柱 12:葉片根部 14:葉片前端部 15:葉片內導線 16:中空空間 17:尖端接收器 18:葉片主體 20:前緣部 22:後緣部 24:背側外皮 24a:內表面 26:腹側外皮 26a:內表面 29:第1外皮延伸部 30:前緣保護件 32:第1固定構件 32a:主體部 32b:延伸部 33:黏著層 34:第2固定構件 34a:螺栓構件 34b:螺帽構件 35:前緣構造體 37:輔助構件 40a,40b:導電網構件 42:第2外皮延伸部 43:後緣側面 44:支撐線 49:孔部
[圖1]係概略地表示一實施方式之風車之整體構成圖。 [圖2]係表示一實施方式之風車葉片之葉片前端部側之模式圖。 [圖3]係一實施方式之圖2之A-A線剖視圖。 [圖4]係以各步驟表示圖3之風車葉片之製造方法之流程圖。 [圖5A]係對應於圖4之說明剖視圖。 [圖5B]係對應於圖4之說明剖視圖。 [圖5C]係對應於圖4之說明剖視圖。 [圖6]係表示圖3之其他實施方式之剖視圖。 [圖7]係圖6之沿B方向觀察之圖。 [圖8]係以各步驟表示圖6及圖7之風車葉片之製造方法之流程圖。 [圖9A]係對應於圖8之說明圖。 [圖9B]係對應於圖8之說明圖。 [圖9C]係對應於圖8之說明圖。 [圖10]係表示圖8之步驟S200之詳細步驟之一例的子流程圖。 [圖11]係構成前緣保護件之複數個保護件構件之立體圖。
2:風車葉片
15:葉片內導線
16:中空空間
20:前緣部
24:背側外皮
24a:內表面
26:腹側外皮
26a:內表面
30:前緣保護件
32:第1固定構件
32a:主體部
32b:延伸部
33:黏著層
34:第2固定構件
34a:螺栓構件
34b:螺帽構件
40a,40b:導電網構件

Claims (18)

  1. 一種風車葉片，其具備： 葉片主體，其具有包圍中空空間之外皮；及 前緣保護件，其設於前述葉片主體之前緣部；且 前述前緣保護件自前述中空空間之內側固定於前述外皮。
  2. 如請求項1所述之風車葉片，其具備： 第1固定構件，其固定於前述外皮之內表面，且以自前述中空空間側接觸於前述前緣保護件之方式配置；及 第2固定構件，其自前述中空空間之內側與前述第1固定構件一起固定前述前緣保護件。
  3. 如請求項2所述之風車葉片，其中前述第2固定構件包含： 螺栓構件，其貫通前述第1固定構件，且一端固定於前述前緣保護件；及 螺帽構件，其自前述中空空間側卡合於前述螺栓構件之另一端。
  4. 如請求項2或3所述之風車葉片，其中前述第1固定構件具備： 主體部，其接觸於前述前緣保護件；及 延伸部，其連接於前述主體部，且沿前述外皮之內表面延伸。
  5. 如請求項2至4中任一項所述之風車葉片，其中前述第1固定構件固定於前述外皮中相互對向之一對內表面之間，且 前述一對內表面之間隔以朝向前述前緣部減少之方式構成。
  6. 如請求項1所述之風車葉片，其中前述外皮具有第1外皮延伸部，該第1外皮延伸部以介隔於前述前緣保護件與前述中空空間之間的方式延伸，且 前述前緣保護件固定於前述第1外皮延伸部。
  7. 如請求項6所述之風車葉片，其進一步具備： 螺栓構件，其貫通前述第1外皮延伸部，且一端固定於前述前緣保護件；及 螺帽構件，其自前述中空空間側卡合於前述螺栓構件之另一端。
  8. 如請求項6或7所述之風車葉片，其中前述外皮包含相互對向之背側外皮及腹側外皮， 前述第1外皮延伸部設於前述背側外皮或前述腹側外皮之一者， 前述背側外皮或前述腹側外皮之另一者具有以與前述第1外皮延伸部相對向之方式延伸之第2外皮延伸部，且 前述第1外皮延伸部與前述第2外皮延伸部相互黏著。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之風車葉片，其中前述前緣保護件包含沿前述葉片主體之葉片長度方向排列之複數個保護件構件。
  10. 如請求項9所述之風車葉片，其中前述複數個保護件構件藉由沿前述葉片長度方向延伸之支撐線而相互連結。
  11. 如請求項9或10所述之風車葉片，其中前述複數個保護件構件之一部分固定於前述外皮。
  12. 如請求項1至11中任一項所述之風車葉片，其中前述前緣保護件由導電性材料構成。
  13. 如請求項12所述之風車葉片，其中前述前緣保護件電連接於沿前述外皮之外表面設置之導電網構件。
  14. 如請求項12或13所述之風車葉片，其中前述前緣保護件電連接於配置在前述中空空間之葉片內導線。
  15. 如請求項1至11中任一項所述之風車葉片，其中前述前緣保護件由陶瓷構成。
  16. 一種風車，其具備如請求項1至15中任一項所述之風車葉片。
  17. 一種風車葉片之製造方法，該風車葉片具備： 葉片主體，其具有包圍中空空間之外皮；及 前緣保護件，其設於前述葉片主體之前緣部；且 前述前緣保護件自前述中空空間之內側固定於前述外皮；該風車葉片之製造方法具備以下步驟： 於成型用模材配置後緣側面安裝有螺栓構件之一端之前緣保護件的步驟； 以讓前述螺栓構件露出之方式於前述前緣保護件上積層前述外皮之構成材料的步驟；及 自前述模材取出成型物，並於前述螺栓構件之另一端卡合螺帽的步驟。
  18. 如請求項17所述之風車葉片之製造方法，其中於積層前述構成材料之步驟中，在前述螺栓構件之前述另一端，可拆卸地安裝前端銳利之輔助構件。
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