TWI760218B - 風車葉片、風車及風車葉片之製造方法 - Google Patents

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Abstract

課題 本發明提供一種可同時實現良好之耐雷性能與耐侵蝕性能之風車葉片、風車及風車葉片之製造方法。 解決手段 風車葉片具備葉片主體與前緣保護件。前緣保護件具備覆蓋前緣部之導電板、及沿風車葉片之翼弦方向連接於導電板之導電網構件。於導電網構件設置複數個孔部。前緣保護件藉由外皮或黏合劑至少局部地進入至複數個孔部而固定於外皮。

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
發明欲解決之課題
風車葉片因於使用時位於高處而有遭受雷擊之擔憂，因此要求有耐雷性能。作為用於使風車葉片之耐雷性能提高之方法，考慮有例如由金屬等導電性材料形成為了抑制侵蝕損傷而設於風車葉片之如前述之前緣保護件。此時，需要將由導電性材料形成之前緣保護件安裝於例如由纖維增強塑膠之類不同的材料構成之葉片主體之外皮。如上所述包含不同材料之構件間之連接難以確保強度，因此有前緣保護件於外皮之安裝強度下降，而產生前緣保護件之剝離等的擔憂。另外先前，前緣保護件於外皮之安裝係使用黏合劑進行。然而，黏合劑於含有如雨滴之類的水分時黏合力易下降，前緣保護件之安裝強度之確保變得更難。
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可同時實現良好之耐雷性能與耐侵蝕性能之風車葉片、風車及風車葉片之製造方法。 解決問題之技術手段
為了解決上述課題，本發明之至少一實施方式之風車葉片具備： 葉片主體；及 前緣保護件，其包含導電板及導電網構件，該導電板覆蓋前述葉片主體之前緣部，該導電網構件沿前述風車葉片之翼弦方向連接於前述導電板，且具有於構成前述葉片主體之外皮之厚度方向上開口之複數個孔部；且 前述前緣保護件藉由前述外皮或用於將前述前緣保護件黏合於前述外皮之黏合劑至少局部地進入至前述複數個孔部，而固定於前述外皮。
為了解決上述課題，本發明之至少一實施方式之風車具備 本發明之至少一實施方式之風車葉片。
為了解決上述課題，本發明之至少一實施方式之風車葉片之製造方法具備以下步驟： 準備前緣保護件之步驟，該前緣保護件具備具有與葉片主體之前緣部對應之形狀之導電板、及連接於前述導電板之端部且具有複數個孔部之導電網構件；及 以構成前述葉片主體之外皮或用於將前述前緣保護件黏合於前述外皮之黏合劑至少局部地進入至前述複數個孔部之方式將前述前緣保護件固定於前述葉片主體的步驟。 發明效果
根據本發明之至少一實施方式，可提供一種能同時實現良好之耐雷性能與耐侵蝕性能之風車葉片、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係一實施方式之包含圖2之A-A線剖面之前緣部20附近的立體圖。
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藉由利用例如黏合劑等黏合而相互固定。
於中空空間16配置引下線(down conductor)15。引下線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。引下線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包含導電板32與導電網構件34而構成。於風車葉片2中越靠葉片長度方向之外側，周速越大，越易產生侵蝕損傷，因此前緣保護件30跨及前緣部20中之葉片前端部14側之規定範圍而設置。
導電板32覆蓋葉片主體18之前緣部20，且以與前緣部20之形狀對應之方式具有沿著前緣部20之彎曲形狀。此種導電板32包含具有導電性且耐侵蝕性優異之金屬等材料而構成為具有規定厚度之板狀構件。此種導電板32與導電網構件34相比耐磨耗性優異，因此藉由以覆蓋前緣部20之方式配置，可有效減少侵蝕損傷。而且，導電板32藉由包含導電性材料，而於風車1之使用時構成風車葉片2遭受雷擊時產生之雷電流之傳輸路徑之一部分，從而有助於風車葉片2之耐雷性能之提高。
導電網構件34係於導電性材料具有複數個孔部34a之網狀構件。設於導電網構件34之複數個孔部34a於構成葉片主體18之背側外皮24及腹側外皮26之厚度方向上開口。如下所述藉由構成葉片主體18之背側外皮24及腹側外皮26或用於將前緣保護件30黏合於外皮之黏合劑至少局部地進入至該等孔部34a，而將導電網構件34固定於葉片主體18。
具有此種構成之導電網構件34沿翼弦方向連接於導電板32。詳細而言，導電網構件34以如下方式連接：自沿著前緣部20彎曲之導電板32之兩個後緣側端部32a1、32a2，沿構成葉片主體18之背側外皮24及腹側外皮26之外表面朝向後緣側分別延伸。
另外，導電網構件34藉由包含導電性材料而形成，於風車1之使用時與前述導電板32一起構成風車葉片2遭受雷擊時產生之雷電流之傳輸路徑，藉此有助於風車葉片2之耐雷性能之提高。
另外，構成導電板32之導電性材料與構成導電網構件34之導電性材料可為相同材料，亦可不同。作為此種導電性材料，可採用耐侵蝕性能及導電性優異之例如鋁、鐵、銅或不銹鋼等金屬材料。另外，於前緣保護件30中，導電板32及導電網構件34可一體地構成，亦可獨立地構成。
如上所述，前緣保護件30包含導電性材料，使用與由纖維增強塑膠形成之外皮不同之材料。先前之前緣保護件例如利用黏合劑貼附於外皮上，但不同材料之間有利用黏合劑無法獲得充分之強度之情況。而且，黏合劑亦有在暴露於雨滴等水分中時強度下降之擔憂。
於本實施方式之風車葉片2中，藉由形成背側外皮24或腹側外皮26之纖維增強塑膠、或者用於將前緣保護件30黏合於背側外皮24或腹側外皮26之黏合劑至少局部地進入至構成前緣保護件30之導電網構件34之複數個孔部34a，而將前緣保護件30固定於背側外皮24或腹側外皮26。即，導電網構件34之至少一部分埋入於構成背側外皮24或腹側外皮26之纖維增強塑膠或黏合劑中。就微觀上而言，如上所述藉由設於導電網構件34之複數個孔部34a，外皮材料或黏合劑與前緣保護件30之接觸面積變大，安裝強度提高。另外，就宏觀上而言，外皮材料或黏合劑容易卡在設於導電網構件34之複數個孔部34a，藉此安裝強度提高。
另外，例如於葉片長度為50m以上之風車葉片2中，較佳為如圖3所示導電板32之自前緣部20之頂部沿著外皮表面之長度L1在5至200mm之範圍，導電網構件34之自與導電板32之交界沿著外皮表面之長度L2為10mm以上。
圖4係表示其他實施方式之風車葉片2之葉片前端部14側之模式圖，圖5A至圖5C係若干實施方式之圖4之B-B線剖視圖，圖6係自上方(圖4視角下之近前側)表示圖4之前緣保護件30之俯視圖。如圖4所示，前緣保護件30可藉由沿葉片主體18之葉片長度方向配置分別具有導電板32及導電網構件34之複數個保護件構件30a、30b、30c、……而構成。近年來，隨著風車1之大型化，風車葉片2之葉片長度有時甚至達到例如數十米，而有利用單一構件之前緣保護件30來實現上述構成並不現實之情況。此時，亦可藉由以複數個保護件構件30a、30b、30c、……構成前緣保護件30，而跨及寬範圍保護前緣部20免受侵蝕損傷。
另外，於圖4之實施方式中，鄰接之保護件構件30a、30b、30c、……中之相鄰兩個保護件構件之交界線33與翼弦方向大致平行地構成。
構成前緣保護件30之各保護件構件30a、30b、30c、……分別包含前述導電板32及導電網構件34。如圖5A至圖5C所示，該等保護件構件30a、30b、30c、……以相鄰兩個保護件構件之導電板32分別所具有之一對端部44、46相互重疊之方式配置。藉此，於風車1之使用時可吸收因風車葉片2產生變形或熱伸長而可能產生於前緣保護件30之應變，從而防止因相鄰兩個保護件構件之間產生間隙而產生侵蝕損傷。
另外，如圖5A至圖5C所示，一對端部44、46可相互具有互補形狀。例如於圖5A中，保護件構件30d之端部44具有以厚度局部地變小之方式將上層側局部地切缺而成之截面形狀，保護件構件30e之端部46具有以厚度局部地變小之方式將下層側局部地切缺而成之截面形狀，藉此分別具有互補形狀。另外，於圖5B中，保護件構件30e之端部46具有覆蓋保護件構件30d之端部44之上層側之構成。另外，於圖5C中，保護件構件30d之端部44具有下層側平坦且厚度朝向前端側減少之楔形狀，保護件構件30e之端部46具有上層側平坦且厚度朝向前端側減少之楔形狀，藉此分別具有互補形狀。
另外，圖5A至圖5C所示之一對端部44、46之形狀僅為一例，亦可具有其他形狀。
另外，各保護件構件經由黏合層29而固定於構成葉片主體18之外皮，該黏合層29可如圖5B所示以進入至一對端部44、46之間的方式構成，亦可如圖5A及圖5C所示以不進入至一對端部44、46之間的方式構成(此時，一對端部44、46直接接觸)。
另外，如圖6所示，複數個保護件構件30a、30b、30c、……中，相鄰兩個保護件構件之導電網構件34可經由導電構件36而相互電連接。導電構件36係例如由成型為與導電網構件34同樣之網狀之導電性材料形成的構件。藉由如上所述利用導電構件36將構成前緣保護件30之各保護件構件30a、30b、30c、……電連接，而將前緣保護件30之電阻值抑制為小，從而獲得良好之耐雷性能。
圖7係其他實施方式之圖2之A-A線剖視圖。如圖7所示，具有上述構成之前緣保護件30可於前緣部20積層複數個。此例中，前緣保護件30具有包含相互積層之第1前緣保護件30-1、第2前緣保護件30-2及第3前緣保護件30-3之3層構造。各層之第1前緣保護件30-1、第2前緣保護件30-2及第3前緣保護件30-3分別具有與前述前緣保護件30同樣之構成。藉由如上所述積層複數個前緣保護件30，與單獨體之前緣保護件30相比可獲得更優異之耐侵蝕性能。
另外，於圖7中，為了易於理解地表示構成，將第1前緣保護件30-1、第2前緣保護件30-2及第3前緣保護件30-3分離地表示，但該等前緣保護件亦能以相互直接接觸之方式配置。
此時，複數個前緣保護件30能以各自之導電板32相互重疊之方式積層。導電板32與形成有孔部34a之導電網構件34相比可有效抑制侵蝕損傷，因此藉由重疊各前緣保護件30之導電板32，可更有效地提高耐侵蝕性能。另外，導電板32藉由確保規定厚度，可防止雷擊時之升溫所引起之熔融，但若厚度大，會導致加工性下降，因此藉由如上所述重疊複數個相對較薄之導電板32，可於確保所需厚度之同時亦兼具加工容易度。
另外，如圖7所示，第1前緣保護件30-1、第2前緣保護件30-2及第3前緣保護件30-3能以導電網構件34之後緣側端部34-1、34-2、34-3位於互不相同之位置之方式積層。於風車1之使用時，應力容易集中於導電網構件34之後緣側端部，藉由使各前緣保護件30之導電網構件34之後緣側端部錯開，可分散此種應力，而有效抑制前緣保護件30自外皮剝離。
另外，於圖7中例示出如下情況，即構成為於第1前緣保護件30-1、第2前緣保護件30-2及第3前緣保護件30-3中，上層側之前緣保護件30之導電網構件34之後緣側端部之位置在前緣側，但亦能以越靠上層側，後緣側端部之位置越在風車葉片2之後緣側之方式構成，亦能以第1前緣保護件30-1、第2前緣保護件30-2及第3前緣保護件30-3之後緣側端部之位置分別隨機地配置之方式構成。
於如上所述積層複數個前緣保護件30時，可具有圖8所示之剖面構造。圖8係圖7之導電板32之沿葉片長度方向之剖視圖。於該實施方式中以如下方式積層：沿葉片長度方向排列之複數個保護件構件30a、30b、30c、……中相鄰兩個保護件構件30d、30e之導電板32d、32e之間存在的間隙37於各層(第1前緣保護件30-1、第2前緣保護件30-2及第3前緣保護件30-3)位於不同位置。藉此，如圖8中箭頭D所示，經由屬於鄰接之其他層之導電板32，有效率地形成沿葉片長度方向之導電路徑，從而獲得良好之耐雷性能。
圖9係其他實施方式之包含圖2之A-A線剖面之前緣部附近的立體圖。於圖9所示之實施方式中，進而具備配置於前緣部20與前緣保護件30之間的緩衝構件40。緩衝構件40介隔於前緣部20與前緣保護件30之間，例如由彈性體或樹脂等軟質材料形成。藉此，吸收雨滴或沙塵等碰撞覆蓋前緣部20之前緣保護件30時之衝擊，因此可抑制前緣保護件30之損傷，構成壽命更長之前緣保護件30。另外，於風車1之使用時，可緩和產生於前緣保護件30之應變，而構成更高強度之前緣保護件30。
圖10係其他實施方式之包含圖2之A-A線剖面之前緣部附近的立體圖。於圖10所示之實施方式中，構成前緣保護件30之導電板32具有混合構造，該混合構造具備第1層35a、及至少局部地覆蓋第1層35a中與外部相對向之外表面上之第2層35b。
第2層35b可包含硬度較第1層35a高之材料。此時，位於與外部相對向之側之第2層35b藉由包含硬度較配置於下層側之第1層35a高之材料，而保護第1層35a，從而可獲得良好之耐侵蝕性能。藉此，可將由第2層35b保護之第1層35a之材料選擇為更柔軟。
另外，第1層35a可包含導電性較第2層35b優異之材料。此時，可於利用第2層35b確保耐侵蝕性能之同時，藉由利用第1層35a獲得良好之導電性而提高風車葉片2之耐雷性能。
另外，構成前緣保護件30之第1層35a及第2層35b例如使用接合軋壓、利用雷射或電子束等之焊接或擴散接合等之類的通常接合方法進行接合。
圖11係其他實施方式之圖2之A-A線剖視圖。於圖11所示之實施方式中，風車葉片2進而具備以覆蓋導電網構件34之後緣側端部之方式固定於外皮之補強構件42。補強構件42例如由與構成葉片主體18之外皮相同之材料(纖維增強塑膠)形成。藉此，導電網構件34自上層側被補強構件42固定，並且自下層側被構成葉片主體18之背側外皮24或腹側外皮26固定。補強構件42、背側外皮24及腹側外皮26均由纖維增強塑膠構成，且其至少一部分進入至導電網構件34所具有之複數個孔部34a，藉此導電網構件34更牢固地固定於葉片主體18，因此難以產生前緣保護件30之剝離，獲得可靠性更高之風車葉片2。
如以上所說明，於上述各實施方式之風車葉片2中，前緣保護件30藉由外皮或黏合劑進入至形成於導電網構件34之複數個孔部34a，而可於確保優異之耐雷性能之同時，以可靠性高之構成將前緣保護件30固定於外皮。
接下來，對具有上述構成之風車葉片2之製造方法進行說明。圖12係以各步驟表示一實施方式之風車葉片2之製造方法之流程圖。
首先，準備安裝於葉片主體18之前緣保護件30(步驟S10)。如上所述，前緣保護件30具有如下構成：於具有與葉片主體18之前緣部20對應之形狀之導電板32之端部，連接有具有複數個孔部34a之導電網構件34。
此處，圖13係表示圖12之步驟S10之一實施方式之流程圖。於步驟S10之一實施方式中，首先，準備具有平板形狀之導電材料作為用於形成前緣保護件30之材料(步驟S11)。導電材料分別已規定成形為構成前緣保護件30之導電板32及導電網構件34之範圍，對於導電材料中與導電網構件34對應之範圍形成複數個孔部34a(步驟S12)。步驟S12中之複數個孔部34a之形成例如藉由沖孔加工而進行。然後，對平板材料中與導電板32對應之範圍以與前緣部20對應之方式進行彎曲加工(步驟S13)。步驟S13之彎曲加工例如藉由衝壓加工而進行。以此方式製作安裝於葉片主體18之前緣保護件30。
另外，於將導電網構件34較導電板32薄地形成時，可視需要對導電材料中成為導電網構件34之範圍進行切削加工。
另外，圖14係表示圖12之步驟S10之其他實施方式之流程圖。於步驟S10之其他實施方式中，首先，準備具有平板形狀之導電材料作為用於形成前緣保護件30中之導電板32之材料(步驟S11')，且以與前緣部20對應之方式進行彎曲加工(步驟S12')。步驟S12'中之彎曲加工例如藉由衝壓加工而進行。然後，於經過彎曲加工之導電板32之後緣側端部分別連接形成有複數個孔部34a之導電網構件34(步驟S13')。導電網構件34例如預先以如下方式製作：藉由沖孔加工等於由導電性材料形成之平板材料形成複數個孔部34a。
另外，於圖14之實施方式中，亦可於具有平板形狀之導電材料連接導電網構件34之後，藉由對該導電材料進行彎曲加工而形成導電板32。
然後，回到圖12，對步驟S10中準備之前緣保護件30實施預處理(步驟S20)。該預處理例如可包含噴砂處理、蝕刻處理、雷射處理、電漿處理、鍍覆處理等。於噴砂處理中，可對前緣保護件30之安裝面賦予適度之凹凸。於蝕刻處理中，可自前緣保護件30之安裝面去除污垢，並且賦予較噴砂處理更小之凹凸。於雷射處理中，可自前緣保護件30之安裝面去除污垢，並且於去除污垢後之潔淨表面形成氧化層。於電漿處理中，可自前緣保護件30之安裝面去除污垢，並且使表面活化。於鍍覆處理中，藉由對前緣保護件30之安裝面賦予鍍覆層，可使向葉片主體18之黏合變得容易。
然後，將前緣保護件30固定於葉片主體18(步驟S30)。步驟S30之前緣保護件30之固定以如下方式進行：構成葉片主體18之外皮或用於將前緣保護件30黏合於外皮之黏合劑至少局部地進入至形成於前緣保護件30中之導電網構件34之複數個孔部34a。
步驟S30中之前緣保護件30之固定例如亦可與葉片主體18之成型一體地進行。具體進行說明，例如準備與構成葉片主體18之背側外皮24及腹側外皮26對應之模具，於該模具配置前緣保護件30。然後，於配置有前緣保護件30之模具積層構成背側外皮24及腹側外皮26之纖維材料(於外皮為GFRP之情形時為玻璃纖維材料，於外皮為CFRP之情形時為碳纖維材料)，且注入、含浸液狀樹脂。此時，液狀樹脂以進入至配置於模具之前緣保護件30中之導電網構件34所具有之複數個孔部34a的方式含浸。之後，使液狀樹脂硬化，並自模具取出，藉此完成風車葉片2。
另外，此種葉片主體18之成型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))。
根據以上說明之製造方法，可製造如下風車葉片2：包含導電板32及導電網構件34之前緣保護件30藉由外皮或黏合劑至少局部地進入至形成於導電網構件34之複數個孔部34a，而固定於葉片主體18。
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(例如上述實施方式之風車葉片2)具備： 葉片主體(例如上述實施方式之葉片主體18)；及 前緣保護件(例如上述實施方式之前緣保護件30)，其包含導電板(例如上述實施方式之導電板32)及導電網構件(例如上述實施方式之導電網構件34)，該導電板覆蓋前述葉片主體之前緣部(例如上述實施方式之前緣部20)，該導電網構件沿前述風車葉片之翼弦方向連接於前述導電板，且具有於構成前述葉片主體之外皮(例如上述實施方式之背側外皮24或腹側外皮26)之厚度方向上開口之複數個孔部(例如上述實施方式之複數個孔部34a)；且 前述前緣保護件藉由前述外皮或用於將前述前緣保護件黏合於前述外皮之黏合劑至少局部地進入至前述複數個孔部而固定於前述外皮。
根據上述(1)之實施方式，藉由外皮或黏合劑進入至設於前緣保護件之導電網部之複數個孔部，可將前緣保護件牢固地固定於葉片主體之前緣部。因此，藉由前緣部具備由導電性材料形成之前緣保護件，能以可靠性高之構成實現具有良好之耐雷性能與耐侵蝕性能之風車葉片。
(2)於其他實施方式中，如上述(1)之實施方式，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配置，且分別具有前述導電板及前述導電網構件之複數個保護件構件(例如上述實施方式之保護件構件30a、30b、30c、……)。
根據上述(2)之實施方式，前緣保護件由具備導電板及導電網構件之複數個保護件構件構成。藉此，即便是尺寸大之風車葉片，亦可於確保良好之耐雷性能之同時，跨及寬範圍保護前緣部免受侵蝕損傷。
(3)於其他實施方式中，如上述(2)之實施方式，其中 前述複數個保護件構件係以相鄰兩個前述保護件構件之前述導電板分別具有之一對端部(例如上述實施方式之一對端部44、46)相互重疊之方式配置。
根據上述(3)之實施方式，構成前緣保護件之複數個保護件構件以相鄰兩個保護件構件之導電板彼此相互重疊之方式配置。藉此，可吸收因風車葉片產生變形或熱伸長而可能產生於前緣保護件之應變，從而防止因相鄰兩個保護件構件之間產生間隙而產生侵蝕損傷。
(4)於其他實施方式中，如上述(2)或(3)之實施方式，其中 前述複數個保護件構件中相鄰兩個前述保護件構件之前述導電網構件經由導電構件(例如上述實施方式之導電構件36)而相互電連接。
根據上述(4)之實施方式，藉由利用導電構件將構成前緣保護件之各保護件構件之導電網構件電連接，而可將前緣保護件之電阻值抑制為小，從而可有效提高風車葉片之耐雷性能。
(5)於其他實施方式中，如上述(1)至(4)中之任一實施方式，其中 前述前緣保護件於前述前緣部積層複數個。
根據上述(5)之實施方式，藉由在前緣部積層複數個前緣保護件，可獲得更優異之耐侵蝕性能。
(6)於其他實施方式中，如上述(5)之實施方式，其中 複數個前述前緣保護件係以前述導電網構件之後緣側端部位於互不相同之位置之方式積層。
根據上述(6)之實施方式，藉由使積層之各前緣保護件之後緣側端部之位置不同，可於風車葉片之使用時分散容易作用於後緣側端部之應力，而有效抑制前緣保護件自外皮剝離。
(7)於其他實施方式中，如上述(1)至(6)中之任一實施方式，其進而具備 設於前述前緣部與前述前緣保護件之間的緩衝構件(例如上述實施方式之緩衝構件40)。
根據上述(7)之實施方式，藉由在前緣部與導電板之間配置緩衝構件，可吸收成為侵蝕損傷之雨滴或沙塵等碰撞前緣保護件時之衝擊。藉此，可減少前緣保護件之磨耗，實現更長壽命之風車葉片。
(8)於其他實施方式中，如上述(1)至(7)中之任一實施方式，其中 前述導電板具備： 第1層(例如上述實施方式之第1層35a)；及 第2層(例如上述實施方式之第2層35b)，其至少局部地覆蓋前述第1層中與外部相對向之外表面上；且 前述第2層包含硬度較前述第1層高之材料。
根據上述(8)之實施方式，位於構成前緣保護件之導電板中與外部對向之側之第2層藉由包含硬度較配置於下層側之第1層高之材料，而保護第1層，從而獲得良好之耐侵蝕性能。藉此，可將由第2層保護之第1層之材料選擇為更柔軟。
(9)於其他實施方式中，如上述(1)至(8)中之任一實施方式，其中 前述導電板具備： 第1層(例如上述實施方式之第1層35a)；及 第2層(例如上述實施方式之第2層35b)，其至少局部地覆蓋前述第1層中與外部對向之外表面上；且 前述第1層包含導電性較前述第2層優異之材料。
根據上述(9)之實施方式，由此可於利用第2層確保耐侵蝕性能之同時，藉由利用第1層獲得良好之導電性而提高風車葉片之耐雷性能。
(10)於其他實施方式中，如上述(1)至(9)中之任一實施方式，其進而具備 以覆蓋前述導電網構件之後緣側端部之方式固定於前述外皮之補強構件(例如上述實施方式之補強構件)。
根據上述(10)之實施方式，藉由以補強構件覆蓋導電網構件之後緣側端部而將前緣保護件固定於外皮。藉此，可將前緣保護件更牢固地固定於外皮，難以產生前緣保護件之剝離，而獲得可靠性更高之風車葉片。
(11)一實施方式之風車具備 如上述(1)至(10)中之任一實施方式之風車葉片。
根據上述(11)之實施方式，藉由具備於確保優異之耐雷性能之同時，可有效抑制侵蝕損傷之風車葉片，而可實現維護負擔小且可靠性高之風車。
(12)一實施方式之風車葉片之製造方法具備以下步驟： 準備前緣保護件之步驟(例如上述實施方式之步驟S10)，該前緣保護件具備具有與葉片主體之前緣部對應之形狀之導電板、及連接於前述導電板之端部且具有複數個孔部之導電網構件；及 以構成前述葉片主體之外皮或用於將前述前緣保護件黏合於前述外皮之黏合劑至少局部地進入至前述複數個孔部之方式將前述前緣保護件固定於前述葉片主體的步驟(例如上述實施方式之步驟S30)。
根據上述(12)之實施方式，可製造如下風車葉片：包含導電板及導電網構件之前緣保護件藉由外皮或黏合劑至少局部地進入至形成於導電網之複數個孔部而固定於葉片主體。
(13)於其他實施方式中，如上述(12)之實施方式，其中 準備前述前緣保護件之步驟包含以下步驟： 於具有平板形狀之導電材料中與前述導電網構件對應之範圍形成前述複數個孔部的步驟(例如上述實施方式之步驟S11)；及 對前述導電材料中與前述導電板對應之範圍以與前述前緣部對應之方式進行彎曲加工的步驟(例如上述實施方式之步驟S12)。
根據上述(13)之實施方式，安裝於前緣部之前緣保護件之準備以如下方式進行：於具有平板形狀之導電材料中與導電網構件對應之範圍形成複數個孔部，然後對與導電板對應之範圍進行彎曲加工。
(14)於其他實施方式中，如上述(12)之實施方式，其中 準備前述前緣保護件之步驟包含以下步驟： 藉由以與前述前緣部對應之方式對具有平板形狀之導電材料進行彎曲加工而形成前述導電板的步驟(例如上述實施方式之步驟S11')；及 於前述導電板之端部連接形成有前述複數個孔部之前述導電網構件的步驟(例如上述實施方式之步驟S12')。
根據上述(14)之實施方式，安裝於前緣部之前緣保護件之準備以如下方式進行：於對具有平板形狀之導電材料進行彎曲加工而形成之導電板連接導電網。
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:引下線 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 26:腹側外皮 29:黏合層 30:前緣保護件 30a至30i:保護件構件 32:導電板 33:交界線 34:導電網構件 34a:孔部 35a:第1層 35b:第2層 36:導電構件 37:間隙 40:緩衝構件 42:補強構件 44、46:端部
[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]係一實施方式之包含圖2之A-A線剖面之前緣部附近的立體圖。 [圖4]係表示其他實施方式之風車葉片之葉片前端部側之模式圖。 [圖5A]係一實施方式之圖4之B-B線剖視圖。 [圖5B]係其他實施方式之圖4之B-B線剖視圖。 [圖5C]係其他實施方式之圖4之B-B線剖視圖。 [圖6]係自上方表示圖4之前緣保護件之俯視圖。 [圖7]係其他實施方式之圖2之A-A線剖視圖。 [圖8]係圖7之導電板之沿葉片長度方向之剖視圖。 [圖9]係其他實施方式之包含圖2之A-A線剖面之前緣部附近的立體圖。 [圖10]係其他實施方式之包含圖2之A-A線剖面之前緣部附近的立體圖。 [圖11]係其他實施方式之圖2之A-A線剖視圖。 [圖12]係以各步驟表示一實施方式之風車葉片2之製造方法之流程圖。 [圖13]係表示圖12之步驟S10之一實施方式之流程圖。 [圖14]係表示圖12之步驟S10之其他實施方式之流程圖。
2:風車葉片 16:中空空間 18:葉片主體 20:前緣部 24:背側外皮 26:腹側外皮 30:前緣保護件 32:導電板 32a1:後緣側端部 32a2:後緣側端部 34:導電網構件 34a:複數個孔部

Claims (14)

  1. 一種風車葉片，其具備：葉片主體；及前緣保護件，其包含導電板及導電網構件，該導電板覆蓋前述葉片主體之前緣部，該導電網構件沿前述風車葉片之翼弦方向連接於前述導電板，且具有於構成前述葉片主體之外皮之厚度方向上開口之複數個孔部；且前述前緣保護件藉由前述外皮或用於將前述前緣保護件黏合於前述外皮之黏合劑至少局部地進入至前述複數個孔部而固定於前述外皮。
  2. 如請求項1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配置且分別具有前述導電板及前述導電網構件之複數個保護件構件。
  3. 如請求項2所述之風車葉片，其中前述複數個保護件構件係以相鄰兩個前述保護件構件之前述導電板分別具有之一對端部相互重疊之方式配置。
  4. 如請求項2或3所述之風車葉片，其中前述複數個保護件構件中相鄰兩個前述保護件構件之前述導電網構件經由導電構件而相互電連接。
  5. 如請求項1至3中任一項所述之風車葉片，其中前述前緣保護件於前述前緣部積層複數個。
  6. 如請求項5所述之風車葉片，其中複數個前述前緣保護件係以前述導電網構件之後緣側端部位於互不相同之位置之方式積層。
  7. 如請求項1至3中任一項所述之風車葉片，其進而具備設於前述前緣部與前述前緣保護件之間的緩衝構件。
  8. 如請求項1至3中任一項所述之風車葉片，其中前述導電板包含：第1層；及第2層，其至少局部地覆蓋前述第1層中與外部相對向之外表面上；且前述第2層包含硬度較前述第1層高之材料。
  9. 如請求項1至3中任一項所述之風車葉片，其中前述導電板包含：第1層；及第2層，其至少局部地覆蓋前述第1層中與外部相對向之外表面上；且前述第1層包含導電性較前述第2層優異之材料。
  10. 如請求項1至3中任一項所述之風車葉片，其進而具備以覆蓋前述導電網構件之後緣側端部之方式固定於前述外皮之補強構件。
  11. 一種風車，其具備如請求項1至10中任一項所述之風車葉片。
  12. 一種風車葉片之製造方法，其具備以下步驟：準備前緣保護件之步驟，該前緣保護件具備具有與葉片主體之前緣部對應之形狀之導電板、及連接於前述導電 板之端部且具有複數個孔部之導電網構件；及以構成前述葉片主體之外皮或用於將前述前緣保護件黏合於前述外皮之黏合劑至少局部地進入至前述複數個孔部之方式將前述前緣保護件固定於前述葉片主體的步驟。
  13. 如請求項12所述之風車葉片之製造方法，其中準備前述前緣保護件之步驟包含以下步驟：於具有平板形狀之導電材料中與前述導電網構件對應之範圍形成前述複數個孔部的步驟；及對前述導電材料中與前述導電板對應之範圍以與前述前緣部對應之方式進行彎曲加工的步驟。
  14. 如請求項12所述之風車葉片之製造方法，其中準備前述前緣保護件之步驟包含以下步驟：藉由以與前述前緣部對應之方式對具有平板形狀之導電材料進行彎曲加工而形成前述導電板的步驟；及於前述導電板之端部連接形成有前述複數個孔部之前述導電網構件的步驟。
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